Kuvvetlerin İletilebilirliği İlkesi (Çözülmüş Çalışmalarla)

Kuvvet geçirgenliği ilkesi, sert bir cismin dengesinin veya hareketinin, vücudun belirli bir noktasına etki eden belirli bir kuvvetin bir başkası ile yer değiştirmesi durumunda değişmediğini gösterir. Bunun dikkate alınması için iki bina yerine getirilmelidir.

İlk öncül, yeni kuvvetin aynı büyüklükte olduğudur ve ikincisi, vücudun farklı bir noktasında olsa bile, aynı yönün uygulanmasıdır. İki kuvvet sert bir cisim üzerinde aynı sonuca sahiptir; bu nedenle bunlar eşdeğer kuvvetlerdir.

Böylece, aktarılabilirlik ilkesi, aynı kuvvet boyunca bir kuvvetin iletilebileceğini onaylar. Benzer şekilde, kuvvetin mekanik etkisinin hem dönme hem de çeviri olabileceği belirtilmelidir. Aktarılabilirlik ilkesinin anlamının pratik bir örneği, bir vücut itildiğinde veya çekildiğinde verilir.

Vücudun çekildiği veya itildiği kuvvetin değeri aynıysa ve her iki kuvvet aynı yönde uygulanırsa, ortaya çıkan hareket tamamen aynıdır. Bu şekilde, hareket amacıyla sonuç aynıdır, gövdeyi itin veya çekin.

Sert cisimler

Bir dış kuvvet uygulandığında deformasyona maruz kalmayan herhangi bir vücuda sert bir gövde (deforme olmaz) denir.

Rijit cisim fikri, hareketin incelenmesi ve cisimlerin hareketinin nedenleri için gerekli olan matematiksel bir idealizasyon olmayı bırakmaz.

Sert bir cismin daha kesin bir tanımı, onu, vücudun farklı noktaları arasındaki mesafenin, bir kuvvet sisteminin hareketi ile değiştirilmediği bir malzeme noktaları sistemi olarak tanımlayan şeydir.

Gerçek şu ki, gerçek gövdeler ve makineler hiçbir zaman tamamen katı değildir ve kendilerine uygulanan kuvvetlerin ve yüklerin eylemi altında, minimal olarak bile deformasyonlar yaşarlar.

İletilebilirlik ilkesinin sınırlamaları

İletilebilirlik ilkesi bazı sınırlamalar sunar. Bunlardan ilki ve en belirgin olanı, uygulanan kuvvetin veya kuvvetlerin deforme olabilen bir gövdeye etki etmesi durumundadır. Bu durumda, vücudun deformasyonu kuvvetlerin uygulama noktasına bağlı olarak farklı olacaktır.

Bir başka sınırlama, aşağıdaki durumda görülebilen sınırdır. Hem aynı yönde hem de ters yönde bir gövdenin uçlarına yatay olarak uygulanan iki kuvvet varsayalım.

İletilebilirlik ilkesine göre, iki kuvvet aynı yönde, ancak orijinallere zıt yönlerde uygulanan iki yeni kuvvetle değiştirilebilir.

İç amaçlar için, ikamenin bir sonucu olmaz. Bununla birlikte, harici bir gözlemci için temel bir değişiklik gerçekleşecekti: bir durumda, uygulanan kuvvetler gergin olacaktı ve bir diğerinde ise anlayışlı olacaktı.

Bu nedenle, bulaşabilirlik ilkesinin yalnızca ideal katı katılar için uygulamasının hipotezinden ve bir iç gözlemcinin bakış açısından uygulanabileceği açıktır.

Örnekler

İlk örnek

Aktarılabilirlik ilkesinin pratik bir uygulama örneği, bir grup insan için araba taşımak istediğinizde ortaya çıkar.

İnsanlar aynı düz hatta kuvvet uyguladıkları sürece, araba itseler veya öne çekerlerse aynı şekilde hareket eder.

İkinci örnek

İletilebilirlik ilkesinin yerine getirildiği bir başka basit örnek kasnağın örneğidir. Hareket amacıyla, kuvvetin uygulandığı ipin noktası, aynı miktarda kuvvet uygulandığı sürece kayıtsızdır. Bu şekilde, ip az ya da çok kapsamlı ise hareketi etkilemez.

Çözülmüş egzersizler

Egzersiz 1

Aşağıdaki durumlarda geçirgenlik ilkesinin karşılanıp karşılanmadığını belirtiniz:

İlk vaka

Sert bir gövdeye yatay olarak uygulanan 20 N'lık bir kuvvet, her ikisi de aynı yönde uygulanmasına rağmen, vücudun başka bir noktasına uygulanan 15 N'lik bir başka kuvvet ile değiştirilir.

çözüm

Bu durumda, aktarılabilirlik ilkesi yerine getirilmeyecektir, çünkü iki kuvvet aynı yönde uygulanmasına rağmen, ikinci kuvvet birinciyle aynı büyüklükte değildir. Bu nedenle, bulaşabilirlik ilkesinin vazgeçilmez koşullarından biri karşılanmamaktadır.

İkinci vaka

Rijit bir gövdeye yatay olarak uygulanan ve 20 N'nin bir diğeri tarafından yatay olarak uygulanan, 20 N'lik bir kuvvet, gövdenin başka bir noktasına uygulanır ve dikey olarak değiştirilir.

çözüm

Bu vesileyle, aktarılabilirlik ilkesi yerine getirilmemiştir, çünkü iki kuvvet aynı modüle sahip olsalar da aynı yönde uygulanmazlar. Yine, bulaşıcılık ilkesinin vazgeçilmez koşullarından biri karşılanamamıştır. İki kuvvetin eşdeğer olduğu doğrulanabilir.

Üçüncü vaka

10 N kuvveti, başka bir noktada, aynı yöne ve aynı yönde uygulanan, 10 N'lik bir başkası tarafından sert bir gövdeye yatay olarak uygulanmıştır.

çözüm

Bu durumda, iki kuvvetin aynı büyüklükte olması ve aynı yönde ve anlamda uygulanması koşuluyla, aktarılabilirlik ilkesi yerine getirilir. İletilebilirlik ilkesinin gerekli tüm şartları yerine getirilir. İki kuvvetin eşdeğer olduğu doğrulanabilir.

Dördüncü dava

Bir kuvvet, hareket çizgisi yönünde kaymaktadır.

çözüm

Bu durumda, aynı kuvvet olması durumunda, uygulanan kuvvetin büyüklüğünün değişmediği ve etki hattında kaydığı göz önüne alındığında, aktarılabilirlik ilkesi yerine getirilir. Bir kez daha aktarılabilirlik ilkesinin gerekli tüm şartları yerine getirildi.

Egzersiz 2

Sert bir gövdeye iki dış kuvvet uygulanır. İki kuvvet aynı yönde ve aynı yönde uygulanır. Birincinin modülü 15 N ise ve 25 N'in ikincisininki ise, önceki iki maddeden çıkanı değiştiren üçüncü bir dış kuvvet hangi koşulları bulaşıcılık ilkesini yerine getirmelidir?

çözüm

Bir yandan, ortaya çıkan kuvvetin değeri, iki kuvvet modülünün eklenmesinin bir sonucu olan 40 N olmalıdır.

Öte yandan, ortaya çıkan kuvvet, iki kuvvetin iki uygulama noktasını birleştiren düz çizgi üzerinde herhangi bir noktada hareket etmelidir.