در این بخش در رابطه با نحوه حل معادلات تعادل در درس استاتیک توضیحاتی ارائه می گردد. به جرات می توان گفت در درس استاتیک مهمترین مبحث و یا حداقل یکی از مهمترین مباحث همان معادلات تعادل است.
پیشنهاد ویژه ایران مدرس: نحوه تحلیل مسائل تعادل ذره و جسم صلب در درس استاتیک و ایستایی
معادلات تعادل در درس استاتیک به این دلیل اهمیت دارد که هم از خود این مبحث در امتحان می تواند سوال مطرح شود و هم اینکه در مباحث دیگر درس استاتیک مانند قاب ها و ماشین ها و یا مبحث خرپا باز هم ابزار کار شما برای حل مسائل همان معادلات تعادل است. بنابراین شخصی که می خواهد در استاتیک نمره خوبی بگیرد باید حتما روی معادلات تعادل به صورت پایه ای کار کند. در استاتیک مبحث تعادل در چند دسته بندی مورد بررسی قرار می گیرد. در مرحله اول بحث تعادل ذرات و تعادل جسم صلب بررسی می شود. در تعادل ذره معادله تعادل گشتاور نوشته نمی شود. چون در بحث تعادل ذره برای ذره ابعاد و اندازه قائل نمی شویم. تعادل جسم صلب مبحثی است که اکثر دانشجویان با آن مشکل دارند. دلیل این امر هم آن است که در مبحث تعادل جسم صلب باید گشتاور هم محاسبه شود و اکثر دانشجویان با محاسبه گشتاور میانه خوبی ندارند (دانلود جزوه تدریس استاتیک، مبحث گشتاور). خصوصا اگر مسئله سه بعدی باشد که کار سخت تر هم می شود و محاسبه گشتاور به دقت بیشتری نیاز دارد و باید با استفاده از روابط ضرب خارجی محاسبه گردد. در حالت سه بعدی 6 معادله تعادل برای بررسی جسم صلب به صورت زیر خواهیم داشت. در حالت دو بعدی تعداد معادلات به 3 عدد کاهش پیدا می کند. مدرسین و اساتید استاتیک ابتدا تعادل دو بعدی را تدریس می کنند و بعد سراغ حالت 3 بعدی که پیچیدگی های بیشتری دارد می روند. مشاهده نمونه فیلم تدریس خصوصی استاتیک - تعادل جسم صلب در حالت دو بعدی با حل مثال تشریحی هم پیشنهاد می شود.
مشاهده کنید: دانلود جزوه استاتیک: تعادل
برای اینکه بتوانید یک مسئله تعادل را در استاتیک حل کنید در مرحله اول باید انواع تکیه گاهها را بشناسید. انواع تکیه گاهها در حالت دو بعدی به صورت تکیه گاه گیردار، مفصلی، تکیه گاه ساده و .... است. البته انواع دیگری هم وجود دارد که در کتاب های مرجع استاتیک مانند بیرجانسون و مریام به صورت جدولی ارائه شده است. هر تکیه گاه در جهتی می تواند عکس العمل داشته باشد که در آن جهت حرکت جسم را محدود کند. به هر حال قبل از حل یک معادله تعادل باید نوع تکیه گاه آن را بشناسید (در شکل زیر تکیه گاه A از نوع مفصلی یا لولایی و تکیه گاههای B و C از نوع تکیه گاههای ساده هستند). حال باید سراغ رسم نمودار جسم آزاد بروید. به این معنی که تصمیم بگیرید برای کدام بخش از شکل می خواهید معادلات تعادل را بنویسید. بعد آن بخش از شکل را از محیط اطراف جدا کنید و نیروهایی که به آن وارد می شود و یا عکس العمل های تکیه گاهها را روی آن نشان دهید. رسم نمودار جسم آزاد یک مرحله بسیار مهم از کار است. برای نیروهای مجهول جهت دلخواهی در نظر بگیرید. اگر بعد از نوشتن معادلات تعادل اندازه نیروی مجهول منفی بدست آمد متوجه خواهید شد که جهت درست نبوده است. در شکل زیر نیروهای وارد بر تیر و عکس العمل های تکیه گاه ها را می توانید مشاهده کنید. بعد از رسم نمودار جسم آزاد با نوشتن معادلات تعادل می توانید مجهول ها را محاسبه کنید. معمولا در این نوع مسائل مجهول ها همان عکس العمل های تکیه گاه است.
مشاهده کنید: دانلود مسائل و تمرینات تعادل دوبعدی و سه بعدی در استاتیک
مسائل معین و نامعین استاتیکی: در حالت دو بعدی برای یک جسم صلب حداکثر می توانید سه معادله تعادل بنویسید. بنابراین مجهولاتی که در مسئله از شما خواسته می شود باید حداکثر 3 مجهول باشد. اگر تعداد مجهولات از 3 عدد بیشتر باشد مسئله نامعین استاتیکی است و فقط با معادلات تعادل نمی توانید همه ی مجهولات را بدست آورید. چنین مسائل در درس مقاومت مصالح مورد بررسی قرار می گیرد و مدرسین مقاومت مصالح بخشی از زمان کلاس را به این مبحث اختصاص خواهند داد. در شکل بالا تعداد مجهولات بیشتر از 3 است و در نتیجه مسئله نامعین استاتیکی است. در چنین مسائلی تنها با استفاده از معادلات تعادل نمی توان همه ی مجهولات را بدست آورد.
حتما بخوانید: چگونه استاتیک بخوانیم و آن را یاد بگیریم و پاس کنیم؟
برای اینکه بر مبحث تعادل که شاید مهمترین مبحث استاتیک است مسلط شوید در کلاس های دانشگاه حاضر باشید و در کلاس به توضیحاتی که ارائه می شود خوب گوش دهید. اگر اشکالات جدی دارید از اساتید خصوصی کمک بگیرید. خصوصا مبحث گشتاور را خوب بلد باشید چرا که دانشجویان معمولا وقتی معادلات تعادل را می نویسند تعادل راستای x و y را خیلی خوب می نویسند ولی تعادل دورانی یا گشتاور را درست نمی نویسند. مثال ها و مسائل درس استاتیک بسیار متنوع است و ابزار کار شما چند معادله ساده می باشد. باید تلاش کنید با تمرین و تفکر و تامل روی مسائل توانایی تحلیل مسائل را برای خودتان افزایش دهید. استاتیک بیشتر از هر عامل دیگری به این نیاز دارد که بتوانید خوب تحلیل و استدلال کنید. استاتیک و مبحث تعادل برای خیلی از دروس دیگر مانند مقاومت مصالح حالت پیش نیاز دارد و بنابراین خوب بلد بودن آن برای درس های دیگر هم مفید است. معادلات تعادل در مبحث خرپا، قاب و ماشین و ... هم مهم است.
برای مشاهده لیست مدرسین استاتیک کلیک کنید: تدریس خصوصی استاتیک
منبع: ایران مدرس
