FKM Kompass
L1

Staatiline tasakaal

Paigal seisev ja paigal püsiv keha vajab, et nii resultantjõud kui ka resultantjõumoment oleksid null — ainuüksi jõudude tasakaal võib jätta keha vabaks pöörlema, seega tuleb kontrollida mõlemat tingimust eraldi.

Practise this concept

Newtoni esimene seadus ütleb, et nulliga võrduva resultantjõuga keha püsib ühtlasel kiirusel, ja juba paigal seisva keha jaoks tähendab "ühtlane kiirus" paigal püsimist. Kuid keha ei ole ainult punkt — sellel on mõõtmed — ja jäik keha võib pöörelda ka siis, kui selle masskese seisab täiesti liikumatult. Null resultantjõud ei ole tegeliku keha jaoks kogu lugu; staatiline tasakaal vajab teist, sõltumatut tingimust: null resultantjõumoment samuti.

Kahe tühistuva jõu lõks näitab täpselt, miks. Lükka üles varda ühest otsast ja alla võrdse jõuga teisest otsast, mõlemad varda suhtes risti. Jõud summeeruvad nulliks — varras ei kiirene külgsuunas —, kuid need ei mõju mööda sama joont, seega moodustavad need koos paari, mis tekitab tõelise resultantjõumomendi ja paneb varda pöörlema. Ainuüksi jõudude tasakaal jättis selle täielikult tähelepanuta, sest jõudude tasakaal ei ütle midagi selle kohta, kus keha ulatuses iga jõud rakendub, ainult seda, kui suur see on ja mis suunas. Jõumoment ongi see, mis selle puuduva info tabab: sama jõud, mis rakendub pöördepunktist kaugel, tekitab suurema jõumomendi kui selle lähedale rakenduv — täpselt seepärast asuvad uksenupud hingedest kaugel.

Seina vastas toetuv redel on klassikaline lahendatud näide just seetõttu, et see vajab mõlemat tingimust korraga: sein lükkab horisontaalselt, maapind lükkab nii vertikaalselt kui ka, hõõrdumise kaudu, horisontaalselt, ja raskusjõud tõmbab alla redeli masskeskmes — kolm jõudu, mis peavad summeeruma nulliks, ja mille jõumomendid mistahes valitud pöördepunkti suhtes peavad samuti summeeruma nulliks. Ainuüksi jõudude tasakaalu kontrollimine jätaks kahe silma vahele jõumomendi tingimuse, mis tegelikult otsustab, kas redeli jalg hakkab libisema.

Key ideas

Requires: Newtoni esimene seadus, Jõumoment ja impulsimoment

Common misconceptions

  • Kui kehale mõjuv resultantjõud on null, ei saa keha pöörlema hakata ega pöörelda.
  • Staatiline tasakaal tähendab, et kehale ei mõju üldse jõude.
  • Tasakaalu jaoks ei loe, kus jõud jäigale kehale rakendub, ainult selle suurus ja suund.

Resources

Kuulub nende TÜ ainete hulka

See mõiste on kaardistatud järgmis(t)e Tartu Ülikooli õppekava aine(te) osaliseks kattmiseks.