Кіріспе

Механиканың қозғалмайтын жүйелердегі күштердің тепе-теңдігін зерттейтін саласы. Статика – классикалық механиканың күштер мен моменттердің физикалық жүйеге тигізетін әсерін талдайтын саласы. Бұл жүйе үдеуді сезінбейді, керісінше, қоршаған ортамен тепе-теңдікте болады. Егер жүйеге әсер ететін күштердің жалпы қосындысы, жүйенің массасы және жүйенің үдеуі болса, Ньютонның екінші заңы былай тұжырымдалады (қалың шрифт векторлық шаманы, яғни шама мен бағытты көрсетеді). Егер , онда статикалық тепе-теңдіктегі жүйенің үдеуі нөлге тең болады, жүйе тыныштықта болады немесе оның массалық орталығы тұрақты жылдамдықпен қозғалады. Жүйеге әсер ететін моменттердің қосындысына нөлдік үдеу принципін қолдану келесіге әкеледі: , мұнда жүйеге әсер ететін барлық моменттердің қосындысы, массаның инерция моменты және жүйенің бұрыштық үдеуі. Егер , онда да дұрыс.

Бірге, теңдеулер ("тепе-теңдіктің бірінші шарты") және ("тепе-теңдіктің екінші шарты") жүйеге әсер ететін белгісіз шамаларды табу үшін қолданылуы мүмкін.

Тарих

Архимед (шамамен б.з.д. 287–212 жж.) статика саласындағы алғашқы жұмыстарды жасаған. Статика саласындағы кейінгі дамулар Тебит еңбектерінде табылады.

Қуат

Күш – бір дененің екінші дененің үстіне түсіретін әсері. Күш – итеру немесе тарту, және ол денені өзінің әсер бағытында қозғалысқа келтіруге ұмтылады. Күштің әсері оның мөлшерімен, әсер бағытымен және қолданылған нүктесімен сипатталады. Осылайша, күш – векторлық шама, себебі оның әсері әсердің мөлшеріне де, бағытына да байланысты. Күштер контактілік немесе дене күштері деп жіктеледі. Контактілік күш тікелей физикалық байланыс арқылы туындайды; мысалы, тірек бетінің денеге түсіретін күші. Дене күші дененің гравитациялық, электрлік немесе магниттік өріс сияқты күш өрісіндегі орнына байланысты туындайды және басқа кез келген денемен байланысқа тәуелді емес. Дене күшінің мысалы – Жердің гравитациялық өрісіндегі дененің салмағы.

Күштің моменті

Күш денені қолданылған бағыты бойынша қозғалысқа келтіруден басқа, денені белгілі бір ось маңында айналдыруға да бейімдік танытуы мүмкін. Бұл ось күштің әсер ету сызығымен қиылыспайтын және оған параллель емес кез келген сызық болуы мүмкін. Бұл айналуға бейімділік күштің моменты (M) деп аталады. Момент бұрылу моменты деп те аталады.

Вариньон теоремасы

Вариньон теоремасы бойынша, кез келген нүктеге қатысты күштің моменті, сол нүктеге қатысты күштің құрамдас бөліктері моменттерінің қосындысына тең болады.

Тепе-теңдік теңдеулері

Статикалық тепе-теңдік – статикадағы маңызды ұғым. Бөлшек тек қана оған әсер ететін барлық күштердің қорытындысы нөлге тең болғанда ғана тепе-теңдікте болады. Тікбұрышты координаталар жүйесінде тепе-теңдік теңдеулерін үш скалярлық теңдеу түрінде көрсетуге болады, онда барлық үш бағыттағы күштердің қосындысы нөлге тең. Бұл ұғымның инженерлік қолданысы – жүктеме астындағы үш кабельдің кернеуін анықтау, мысалы, затты көтеріп тұратын көтергіштің немесе ыстық ауа шарларын жерге бекітіп тұратын сымдардың әрқайсысына түсетін күштерді есептеу.

Инерция сәті

Классикалық механикада инерция моменті, сондай-ақ массалық моменті, айналу инерциясы, массаның полярлық инерция моменті немесе бұрыштық масса (СИ бірліктері кг·м²) – дененің айналу өзгеруіне қарсы келу шамасы. Ол айналатын дененің айналуға қатысты инерциясы болып табылады. Инерция моменті айналу динамикасында массаның сызықтық динамикадағыдай маңызды рөл атқарады, бұрыштық импульс пен бұрыштық жылдамдық, айналу моменті мен бұрыштық үдеу және басқа да шамалар арасындағы байланысты сипаттайды. Инерция моментіне немесе полярлық инерция моментіне сілтеме жасау үшін әдетте I және J таңбалары қолданылады. Көптеген жағдайларда инерция моментін қарапайым скалярлық түрде қарастыру жеткілікті болса, ал айналушы қозғалтқыштар мен гироскопиялық қозғалыс сияқты күрделі жүйелерді талдау үшін тензорлық әдіс қолданылады. Бұл ұғымды Леонард Эйлер 1765 жылы жарық көрген "Theoria motus corporum solidorum seu rigidorum" атты кітабында енгізді; ол инерция моменті және инерцияның бас осі сияқты көптеген байланысты ұғымдарды талқылады.

Қатты заттар

Статика құрылымдарды талдау үшін қолданылады, мысалы, сәулет және құрылыс инженериясында. Материалдардың кезеңдік қарсылығы – механиканың байланысты саласы, ол статикалық тепе-теңдіктің қолданылуына көп тәуелді. Маңызды ұғым – қозгалмайтын дененің ауырлық орталығы: ол дененің барлық массасы жиналған жорамал нүктесін көрсетеді. Нүктенің дененің негізіне қатысты орналасуы, сыртқы күштерге жауап ретіндегі оның тұрақтылығын анықтайды. Егер ауырлық орталығы негізден тыс жерде болса, дене тұрақсыз болады, себебі бұрылу моменті әрекет етеді: кез келген шағын бұзылу дененің құлауына немесе аударылуына әкеледі. Егер ауырлық орталығы негіздің ішінде болса, дене тұрақты болады, өйткені денеге ешқандай толық бұрылу моменті әсер етпейді. Егер ауырлық орталығы негізбен беттессе, онда дененің метатұрақты екені айтылады.

Сұйықтықтар

Гидростатика, сондай-ақ сұйық статикасы деп аталады, қозгалмайтын сұйықтықтарды зерттейді (яғни, статикалық тепе-теңдікте). Кез келген сұйықтықтың қозгалмай тұрғандағы ерекшелігі – сұйықтықтың кез келген бөлшегіне әсер ететін күш, сұйықтықтың ішіндегі бірдей тереңдікте (немесе биіктікте) барлық нүктелерде бірдей болады. Егер күштердің қосындысы нөлден артық болса, сұйықтық пайда болған күштің бағытына қарай қозғалады. Бұл ұғымды алғаш рет 1647 жылы француз математигі және философы Блез Паскаль кеңейтілген түрінде тұжырымдап, Паскаль заңы деп атады. Оның гидравлика саласында көптеген маңызды қолданыстары бар. Архимед, Абу Райхан әл-Бируни, Аль-Хазини және Галилео Галилей гидростатиканы дамытудағы маңызды ғалымдар болды.