PRINCIPIUL TRANSMISIBILITĂȚII FORȚELOR (EXERCIȚII REZOLVATE) - FIZIC - 2025

Principiul transmisibilitate forțelor indică faptul că situația de echilibru sau de mișcare a unui corp rigid nu se schimba în cazul în care o anumită forță care acționează asupra unui anumit punct de pe corp este înlocuit cu altul. Pentru ca acest lucru să fie considerat în acest fel, trebuie îndeplinite două premise.

Prima premisă este că noua forță are aceeași mărime, iar a doua este că se aplică aceeași direcție, chiar dacă este pe un punct diferit al corpului. Cele două forțe au același rezultat pe un corp rigid; prin urmare, ele sunt forțe echivalente.

Astfel, principiul transmisibilității confirmă faptul că o forță poate fi transmisă pe aceeași direcție. În mod similar, trebuie remarcat faptul că efectul mecanic al forței poate fi atât rotativ, cât și translațional. Un exemplu practic al sensului principiului transmisibilității este atunci când un corp este împins sau tras.

Dacă valoarea forței cu care este tras sau împins corpul este aceeași și ambele forțe sunt aplicate în aceeași direcție, mișcarea rezultată este exact aceeași. Astfel, în scopul mișcării, rezultatul este același, indiferent dacă corpul este împins sau tras.

Corpuri rigide

Un corp rigid (care nu se deformează) este orice corp care nu suferă deformări atunci când i se aplică o forță externă.

Ideea unui corp rigid este încă o idealizare matematică necesară studiului mișcării și cauzelor mișcării corpurilor.

O definiție mai precisă a unui corp rigid este ceea ce îl definește ca un sistem de puncte materiale, în care distanța dintre diferitele puncte ale corpului nu este modificată prin acțiunea unui sistem de forțe.

Adevărul este că corpurile și mașinile reale nu sunt niciodată complet rigide și suferă deformări, chiar și minim, sub acțiunea forțelor și încărcărilor aplicate acestora.

Limitările principiului transmisibilității

Principiul transmisibilității are unele limite. Primul și cel mai evident este în cazul în care forța sau forțele aplicate acționează asupra unui corp deformabil. În acest caz, deformarea corpului va fi diferită în funcție de punctul de aplicare a forțelor.

O altă limitare este ceea ce se poate vedea în cazul următor. Să presupunem că două forțe aplicate orizontal pe capetele unui corp, ambele în aceeași direcție, dar în sens invers.

Conform principiului transmisibilității, cele două forțe ar putea fi înlocuite cu două noi forțe aplicate în aceeași direcție, dar în direcții opuse celor inițiale.

În scopuri interne, înlocuirea nu ar avea nicio consecință. Cu toate acestea, pentru un observator din exterior, s-ar fi produs o schimbare fundamentală: într-un caz forțele aplicate ar fi tensiunea, iar în altul, ele ar fi înțelegătoare.

Prin urmare, este clar că principiul transmisibilității este aplicabil numai din ipoteza aplicării sale pe solidele rigide ideale și din perspectiva unui observator intern.

Exemple

Primul exemplu

Un caz practic de aplicare a principiului transmisibilității apare atunci când doriți să deplasați o mașină de un grup de oameni.

Mașina se va mișca în același mod, indiferent dacă este împinsă sau trasă înainte, atât timp cât oamenii aplică forța în aceeași linie dreaptă.

Al doilea exemplu

Un alt exemplu simplu în care principiul transmisibilității este îndeplinit este cel al scripetei. În scopul mișcării, punctul de pe șirul căruia i se aplică forța este indiferent, atât timp cât se aplică aceeași cantitate de forță. Astfel, nu afectează mișcarea dacă frânghia este mai mult sau mai puțin lungă.

Exerciții rezolvate

Exercitiul 1

Indicați dacă principiul transferabilității este respectat în următoarele cazuri:

Primul caz

O forță de 20 N aplicată orizontal pe un corp rigid este înlocuită cu o altă forță de 15 N aplicată într-un alt punct al corpului, deși ambele sunt aplicate în aceeași direcție.

Soluţie

În acest caz, principiul transmisibilității nu va fi îndeplinit deoarece, deși cele două forțe sunt aplicate în aceeași direcție, a doua forță nu are aceeași magnitudine ca prima. Prin urmare, una dintre condițiile indispensabile ale principiului transmisibilității nu există.

Al doilea caz

O forță de 20 N aplicată pe orizontală pe un corp rigid este înlocuită cu o alta, de asemenea, de 20 N, aplicată într-un alt punct al corpului și pe verticală.

Soluţie

Cu această ocazie, principiul transmisibilității nu este îndeplinit, deoarece, deși cele două forțe au același modul, ele nu sunt aplicate în aceeași direcție. Din nou, una dintre condițiile indispensabile ale principiului transmisibilității nu există. Se poate spune că cele două forțe sunt echivalente.

Al treilea caz

O forță de 10 N aplicată pe orizontală pe un corp rigid este schimbată pentru alta, de asemenea, de 10 N aplicată într-un alt punct al corpului, dar în aceeași direcție și direcție.

Soluţie

În acest caz, principiul transmisibilității este îndeplinit, deoarece cele două forțe sunt de aceeași mărime și sunt aplicate în aceeași direcție și direcție. Sunt îndeplinite toate condițiile necesare ale principiului transmisibilității. Se poate spune că cele două forțe sunt echivalente.

Al patrulea caz

O forță alunecă în direcția liniei de acțiune.

Soluţie

În acest caz, principiul transmisibilității este îndeplinit, deoarece, fiind aceeași forță, amploarea forței aplicate nu variază și alunecă în linia sa de acțiune. Din nou sunt îndeplinite toate condițiile necesare ale principiului transmisibilității.

Exercițiul 2

Două forțe externe sunt aplicate pe un corp rigid. Cele două forțe sunt aplicate în aceeași direcție și în aceeași direcție. Dacă modulul primului este 15 N și cel al celui de-al doilea este de 25 N, ce condiții trebuie să îndeplinească o a treia forță externă care înlocuiește rezultatul celor două anterioare pentru a îndeplini principiul transmisibilității?

Soluţie

Pe de o parte, valoarea forței rezultate trebuie să fie de 40 N, care este rezultatul adăugării modulului celor două forțe.

Pe de altă parte, forța rezultantă trebuie să acționeze în orice punct al liniei drepte care unește cele două puncte de aplicare ale celor două forțe.

Referințe

1. Corp rigid (nd). În Wikipedia. Preluat pe 25 aprilie 2018, de pe es.wikipedia.org.
2. Forța (nd). În Wikipedia. Preluat pe 25 aprilie 2018, de pe en.wikipedia.org.
3. Cutnell, John D .; Johnson, Kenneth W. (2003). Fizică, ediția a șasea. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons Inc.
4. Corben, HC; Philip Stehle (1994). Mecanica clasică. New York: publicații Dover.
5. Feynman, Richard P .; Leighton; Nisipuri, Matei (2010). Prelegerile Feynman despre fizică. Vol. I: În principal mecanica, radiațiile și căldura (ed. New Millennium). New York: cărți de bază.