FISIKA

Estatika: orekan dauden sistemak

Mekanikaren funtsezko adarretako bat mekanika da. Orekan dauden gorputzen eta sistemen izaera aztertzen du, eta horientzat ez dago mugimendu netorik. Antzinako filosofo grekoek enuntziatu zituzten estatikaren printzipioak baina neurri handi batean behintzat, Galileo Galilei (1564-1642) italiar jakintsuaren lanei esker gertatu zen diziplina honen sistematizazioa.

Orekan dauden indarrak

Fisika klasikoan, indar mekanikoen egintzaren ondoriotzat hartzen da mugimendua. Sistema bat geldi egoteak ez du esan nahi sistema horren gainean eragiten duen indarrik ez dagoenik, indar horiek antzeko indarrekin arinduta edo orekatuta daudela baizik. Horixe gertatzen da esaterako, plano horizontal batean eutsitako gorputz batekin. Hau da, gorputzaren pisua planoaren erresistentziak orekatuta dago.

Bere interes bereziarengatik, estatikak sistema berezietan oinarritzen ditu bere eremuko hainbat ikerketa, hala nola, plano inklinatua, polea sinple eta konposatua eta palanka.

Plano inklinatuak

Mekanikaren ikuspuntutik, plano inklinatua deritzo horizontalaren gainean angelu zehatzean altxatuta dagoen gorputz material bat gainean duen gainazalari.

Plano inklinatuko sistema batean parte hartzen duten indarrak; pisua P (osagai tangentzialekin P eta osagai normalekin P) eta marruskadura F .

Marruskadurarik ez dagoela kontuan hartzen bada, indar bakarrak eragingo luke gorputzaren gainean, pisuak P. Indar horrek bi atal ditu: osagai tangentziala (PT) eta osagai arrunta (PN). Planoko erresistentziak orekatzen du azken hori, horregatik, osagai tangentziala baino ez da izango aktiboa. Baldintza horietan, gorputza beherantz irristatuko litzateke inklinatutako planotik osagai horren egintzaren ondorioz. Hortaz:

  • Erorketaren azelerazioa a sinuarekiko proportzionala da.
  • a angelu berarentzat gorputz guztiak erortzen dira azelerazio berarekin.
  • Hala ere, marruskaduraren efektua pisuaren osagai tangentzialari oposatzen zaion indar gisa hartzen denean, bi kasu gerta daitezke:
  • Marruskadura pisuaren osagai tangentziala baino txikiagoa bada, gorputza plano inklinatutik beherantz irristatuko da, baina marruskadurarik ez balego baino azelerazio txikiagoarekin.
  • Marruskaduraren indarrak pisuaren osagai tangentziala orekatzen badu, gorputza geldi egongo da.
  • Marruskadura indarra xahutu egiten da, gorputz materialaren mugimenduarekiko balazta gisa eragiten duelako.

Poleak

Polea sinplea ere sistema garrantzitsua da estatikaren ikuspegitik. Ardatz batez eutsitako gurpil baten inguruan pasatzen den soka baten bi muturretatik zintzilikatutako bi gorputz materialek osatutako multzoa da.

Marruskaduraren eraginak kontuan hartu gabe, mugimendua egongo da pisu handiena duen gorputzaren noranzkoan, eta gorputza gelditu egingo da sokaren tentsioak bi pisuak orekatzen dituenean.

Eskema hori korapilatu egingo da zintzilikatutako hainbat pisutan lotutako poleak erabiltzen direnean. Kasu horretan, multzoaren amaierako mugimendua neurtzeko eragina izango dute bai pisuen magnitudeak, baita erabilitako poleen erradioak ere.

Bi masa ezberdin zintzilikatzen diren polea sinple baten eskema. (Atwooden makina).

Palankaren legea

Palanka barra zurrun batek osaturiko sistema fisiko sinplea da. Barra horren muturretako batean gorputz material pisutsu bat kokatzen da. Barraren lurreko euste-puntua aldatuz, errazago edo neketsuago, posible da gorputza altxatzea, horretarako, aurkako muturrean indarra eginez.

Palanka baten eskema.

Oreka egoeran, besoetatik egindako indarra (barraren mutur batetik euste-puntura dauden distantziak) konstantea da:

Horregatik, euste-puntua pisuarengana hurbiltzen badugu, indar txikiagoa egin beharko dugu gorputza altxatzeko. Printzipio horren izena Arkimedesen palankaren legea da.

Galileoren erlatibitate-printzipioa

Galileo Galilei (1564-1642) jakintsuak mekanikari eta astronomiari buruzko bere lanekin XVII. mendeko iraultza zientifikoaren oinarri izango zen metodo berri bat ekarri zuen.

Pisuen erorketa fenomenoak eta plano inklinatua aztertzean ondorioztatu zuen Galileok bere izena daraman erlatibitatearen printzipioa. Printzipio horren arabera, mekanikaren legeak berdinak dira geldi nahiz mugimendu zuzen eta uniformean desplazatzen den behatzailearentzat.

 

Asmamen mekanikoak

Plano inklinatuak, palankak eta poleak Antzinatetik erabili izan dira pisu handiak mugitu eta altxatzeko. Arkimedes filosofo eta asmatzaile grekoak adierazi zuen palanka egoki baten bitartez "mundua mugitzeko gai izango zela".

 

Mekanikaren legeak

Sistema estatikoen eta mugimenduan dauden sistemen gainean Arkimedesek eta Galileok egindako lanak izan zituen oinarri Isaac Newton ingelesak (1642-1727) dinamikaren eta unibertsoaren grabitazioaren oinarrizko legeak zehazteko.