סטטיקה

בשיווי משקל – סך הכוחות והמומנטים הוא אפס

סטטיקה (Statics) הוא ענף בפיזיקה העוסק בחקר הכוחות והמומנטים הפועלים על גופים ומערכות פיזיקליות הנמצאים במנוחה או בשיווי משקל מכני יחסית לסביבתם המיידית (למשל, רוב הבניינים נמצאים במנוחה ביחס לכדור הארץ, על אף שכדור הארץ עצמו נע בחלל במהירות גדולה מאוד יחסית לשמש ולכוכבים אחרים). בבסיס הענף עומדים חוקי התנועה של ניוטון.

הסטטיקה היא אחד משני הענפים העיקריים של המכניקה, יחד עם הדינמיקה. יישומי הסטטיקה כוללים תחומים רבים כגון הנדסת מכונות, הנדסת בניין, הנדסה אווירונאוטית, הנדסת חלל, הידרוסטטיקה ועוד. למשל, בעזרת תוצאות הסטטיקה ניתן לחשב את הכוחות הפועלים בבניינים, ובהתאם לתוצאות המתקבלות לקבוע את גודלם וחוזקם של רכיבי השלד הנדרשים.

דוגמאות לניתוח מערכות בסטטיקה

גוף על מישור

לפי החוק השני של ניוטון (F=ma), גוף המושפע מכוח הכובד של כדור הארץ אמור לנוע מטה בתאוצה g. עם זאת, אם הגוף יוצב על משטח מישורי, הוא ימצא במנוחה. תופעה זו מוסברת על ידי העובדה שהמשטח מפעיל על הגוף כוח (המכונה כוח נורמלי ומוסמן באות N}, שווה בגודלו והפוך בכיוונו לכוח שהגוף מפעיל על המשטח (לפי החוק השלישי של ניוטון, חוק הפעולה והתגובה). אם כן, שקול הכוחות הפועלים על הגוף הוא אפס.

גוף על מישור במצבי עמיסה שונים

כשמפעילים על גוף כוח כלפי מעלה, כוח הנורמל יהיה שווה להפרש הmg עם הכוח

כשלוחצים על גוף כלפי מטה, הנורמל שווה לסכום הmg והכוח הלוחץ

כשלא פועלים כוחות חיצוניים אנכים, N=mg

גוף תלוי

חפץ התלוי על חוט אינו נופל מכיוון שהחוט מפעיל כוח T השווה בגודלו ל־mg

גוף התלוי על חוט אינו נופל, כיוון שהחוט מפעיל על הגוף כוח (קרוי מתיחות, ומסומן באות T), הנובע מאלסטיות המשטח או החוט.

סטטיקה לסיבוב ומומנטים

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.

בדומה לשקול הכוחות הפועלים על הגוף במנוחה, גם שקול המומנטים הוא אפס.

לדוגמה, נדנדה מאוזנת תהיה במצב שיווי משקל מכני כאשר שני ילדים במשקל זהה ישבו במרחקים שווים מציר הסיבוב. כך, הילדים יפעילו על הנדנדה מומנטים זהים בגודלם והפוכים בכיוונם, שקול המומנטים יתאפס והנדנדה במנוחה.

ראו גם

• דינמיקה (מכניקה)
• שיווי משקל מכני
• מכניקת המוצק
• סיומת סטטית

קישורים חיצוניים

• סטטיקה ברובוטיקה (אנגלית)
• סטטיקה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• סטטיקה, דף שער בספרייה הלאומית