סטטיקה היא ענף של מכניקה החוקר אובייקטים במנוחה או בשיווי משקל. זהו חלק בסיסי בפיזיקה וההנדסה הקלאסית המתמקד בהבנת הכוחות הפועלים על מבנים ועצמים שאינם בתנועה. עקרונות הסטטיקה חיוניים לתכנון וניתוח מבנים, מכונות ומערכות הנדסיות שונות. המושגים וההיבטים החיוניים ביותר של סטטיקה: שִׁוּוּי מִשׁקָל: בסטטיקה, המיקוד העיקרי הוא על עצמים במנוחה או במצב של מהירות קבועה. אומרים שאובייקטים כאלה נמצאים בשיווי משקל. שיווי משקל מושג כאשר סכום כל הכוחות הפועלים על עצם הוא אפס וסכום כל המומנטים (כוחות הסיבוב) הוא אפס. כוח וקטורים: כוחות מיוצגים כווקטורים בסטטיקה, כלומר יש להם גם גודל וגם כיוון. עקרונות ההוספה והרזולוציה הווקטורית משמשים לניתוח וייצוג כוחות הפועלים על מבנה או עצם. דיאגרמות גוף חופשי (FBD): דיאגרמת גוף חופשי היא ייצוג חזותי המבודד אובייקט מסוים ומראה את כל הכוחות הפועלים עליו. FBDs חיוניים לפתרון בעיות שיווי משקל סטטי על ידי מתן סקירה ברורה של הכוחות המעורבים. תגובות תמיכה: לעתים קרובות מבנים נשענים על תמיכות, וסטטיקה מנתחת את התגובות בתומכות אלו. סוגי תגובות תמיכה כוללים כוחות נורמליים, כוחות גזירה ומומנטים, בהתאם לאופי התמיכה. רגע ומומנט: מומנטים (או מומנטים) הם כוחות סיבוב הנוטים לגרום לאובייקט להסתובב סביב ציר. סטטיקה כוללת ניתוח מאזן הכוחות והמומנטים כדי לשמור על שיווי משקל. כוחות מבוזרים: בנוסף לכוחות מרוכזים, סטטיקה עוסקת בכוחות מבוזרים כגון עומסים אחידים או לחץ. הבנת חלוקת הכוחות היא חיונית בתכנון מבנים שיעמדו בעומסים שונים. יישומים: סטטיקה מיושמת בדיסציפלינות הנדסיות שונות, כולל הנדסה אזרחית, מכנית וחלל. הוא משמש לניתוח ותכנון מבנים כגון מבנים, גשרים ורכיבים מכניים. ניסוח מתמטי: בעיות שיווי משקל סטטי נפתרות לרוב באמצעות משוואות מתמטיות הנגזרות מחוקי התנועה של ניוטון ומעקרונות שיווי המשקל. הבנת סטטיקה היא בסיסית למהנדסים לתכנון מבנים העומדים בעומסים ובתנאים סביבתיים שונים. זה מהווה בסיס למחקרים נוספים בניתוח מבני, מכניקה של חומרים ודיסציפלינות הנדסיות אחרות. העקרונות הנלמדים בסטטיקה הם הבסיס למהנדסים העובדים בתחומים שבהם יש לתכנן ולנתח מבנים ומערכות לצורך יציבות ובטיחות. ביחידת המבוא הראשונה נתמקד ב: - מערכת היחידות הבינלאומית - יחידות הנגזרות מהיחידות הבסיסיות

ביחידת לימוד זו נעסוק באלמנטים הקשורים לכבידת ומשקל כדור הארץ. 1. מסת כדור הארץ של כדור הארץ היא בערך 5.97 x 10^24 קילוגרם. מסה זו היא תכונה בסיסית של כדור הארץ ומהווה פרמטר מכריע בחישובים מדעיים שונים, כולל אלו הקשורים לכוח המשיכה, תנועה פלנטרית ומכניקה שמימית. חשוב לציין שמסה שונה ממשקל. מסה היא מדד לכמות החומר באובייקט, והיא נשארת קבועה ללא קשר למיקומו של העצם ביקום. משקל, לעומת זאת, הוא הכוח המופעל על עצם עקב כוח הכבידה ויכול להשתנות בהתאם לעוצמת הכבידה במיקום מסוים. המסה של כדור הארץ מפוזרת בצורה לא אחידה, עם אזורים צפופים יותר בליבה וחומרים צפופים פחות בקרום ובאטמוספירה. המדידה המדויקת של מסת כדור הארץ שוכללה עם הזמן באמצעות התקדמות מדעית וטכנולוגיות כגון תצפיות לוויינים ומדידות כבידה. ביחידת לימוד זו נעסוק בשלושת התכונות והמיקוד תהיה בנושאים הבאים: 2. משקל וכוח הכובד משקל וכוח המשיכה הם מושגים הקשורים בפיזיקה, והבנת הקשר ביניהם היא בסיסית להבנת האופן שבו אובייקטים מתנהגים על פני כדור הארץ וביקום הרחב יותר. מִשׁקָל: הגדרה: משקל הוא הכוח המופעל על עצם עקב כוח הכבידה. זהו מדד לכוח הכבידה הפועל על המסה של עצם. נוסחה: ניתן לחשב את המשקל (W) של אובייקט באמצעות הנוסחה: W=m⋅g, m היא המסה של האובייקט g היא התאוצה כתוצאה מכוח הכבידה. יחידות: יחידת המשקל SI היא הניוטון (N), כאשר 1 N שווה ערך ל-1 ק"ג·מ/ש"ר. כוח משיכה: הגדרה: כוח המשיכה הוא כוח המשיכה בין שני עצמים בעלי מסה. בהקשר של כדור הארץ, כוח הכבידה הוא הכוח שמושך עצמים למרכזו. תאוצה עקב כוח הכבידה: ליד פני כדור הארץ, התאוצה עקב כוח הכבידה היא בערך 9.8 9.81 מטר/שניה ערך זה מסומן לעתים קרובות ב-g בחישובים. גרביטציה: כוח המשיכה אינו קבוע בכל מקום על פני כדור הארץ; זה יכול להשתנות מעט על סמך גורמים כמו גובה וקו רוחב. הקשר בין משקל וכוח משיכה: המשקל עומד ביחס ישר למסה ולתאוצה עקב כוח הכבידה. הנוסחה W=m⋅g מדגיש את הקשר הזה. ככל שכוח הכבידה גדל, משקלו של עצם גדל גם הוא. באופן דומה, אם כוח הכבידה היה חלש יותר, משקלו של עצם היה קטן יותר. חוסר משקל: בהיעדר כוח כבידה משמעותי, עצמים חווים חוסר משקל. לדוגמה, אסטרונאוטים במסלול סביב כדור הארץ נמצאים במצב של נפילה חופשית מתמשכת, וכתוצאה מכך תחושה של חוסר משקל. חוסר משקל אינו מרמז על היעדר מסה אלא על היעדר כוח נורמלי המופעל על ידי משטח עקב כוח הכבידה. קשר לגופים פלנטריים: משקלו של עצם על גרמי שמים שונים תלוי במסה של העצם ובתאוצת הכבידה של אותו גוף. לדוגמה, עצם ישקול פחות על הירח מאשר על כדור הארץ, כי לירח יש פחות מסה וכוח הכבידה חלש יותר. הבנת משחק הגומלין בין משקל לכבידה חיונית לתחומים שונים, כולל פיזיקה, הנדסה וחקר החלל. היא מאפשרת למדענים ומהנדסים לבצע תחזיות מדויקות לגבי התנהגותם של עצמים בהשפעת כוח הכבידה ומערכות עיצוב בהתאם. 3. עבודה והספק במכניקה, עבודה וכוח הם מושגי יסוד המתארים את העברת האנרגיה ואת קצב העבודה. מושגים אלו חיוניים בהבנת ההיבטים המכניים של תנועה, כוח ואנרגיה במערכות פיזיקליות. עבודה חיובית נעשית כאשר הכוח והתזוזה נמצאים באותו כיוון. עבודה שלילית מתרחשת כאשר הכוח והתזוזה נמצאים בכיוונים מנוגדים. העברת אנרגיה: עבודה היא אמצעי להעברת אנרגיה בין מערכות. אם מתבצעת עבודה על עצם, אנרגיה מועברת לאותו עצם. כּוֹחַ: הַגדָרָה: כוח הוא הקצב שבו מתבצעת העבודה או הקצב שבו מועברת האנרגיה. עבודה היא העברת אנרגיה המתרחשת כאשר כוח פועל על פני מרחק. כוח הוא הקצב שבו מתבצעת העבודה או העברת האנרגיה. מושגים אלו הינם חלק בלתי נפרד מהבנת ופתרון בעיות במכניקה, כולל אלו הקשורות לכוח, תנועה ואנרגיה. הקשר בין עבודה לכוח מסייע בניתוח ותכנון מערכות שבהן מופעלים כוחות ומתרחשות טרנספורמציות אנרגיה.

במכניקה, ניתן לסווג כמויות לשני סוגים עיקריים: וקטורים וסקלרים. הבנת ההבחנה בין וקטורים וסקלרים היא בסיסית לתיאור מדויק וניתוח של כמויות פיזיקליות בתחום המכניקה. --- סקלרים: הַגדָרָה: סקלרים הם כמויות שיש להן גודל בלבד. הם מתוארים על ידי ערך מספרי יחיד ללא כל מידע כיווני. דוגמאות לסקלרים כוללים מרחק, מהירות, מסה, טמפרטורה וזמן. פעולות: ניתן להוסיף, לגרוע, להכפיל ולחלק כמויות סקלריות בכמויות סקלריות. פעולות מתמטיות הכוללות סקלרים פועלות לפי הכללים הרגילים של חשבון. יִצוּג: סקלרים מיוצגים לעתים קרובות על ידי אותיות קטנות נטויות (למשל, d למרחק, לא לזמן). וקטורים: הַגדָרָה: וקטורים הם כמויות שיש להן גם גודל וגם כיוון. הם דורשים גם ערך מספרי וגם מידע על הכיוון שבו הכמות מוחלת או פועלת. דוגמאות לוקטורים כוללות תזוזה, מהירות, כוח ותאוצה. יִצוּג: וקטורים מיוצגים על ידי חצים. אורך החץ מתאים לגודל הווקטור, וכיוון החץ מציין את כיוון הווקטור. בסימון מתמטי, וקטורים מיוצגים לרוב על ידי סימני מודגש או חץ (למשל, פעולות: ניתן להוסיף או להחסיר כמויות וקטוריות, וניתן להכפיל או לחלק כמויות סקלריות בוקטורים. הוספה וקטורית כוללת גם גודל וגם כיוון, והיא פועלת לפי כללי האלגברה הווקטורית. רכיבים: ניתן לפרק וקטורים לרכיבים לאורך צירי קואורדינטות (למשל, רכיבים אופקיים ואנכיים). הרכיבים הם סקלרים. דוגמאות: מרחק לעומת תזוזה: סקלר: מרחק הוא כמות סקלרית שמתארת רק את הגודל המכוסה. וקטור: תזוזה היא כמות וקטורית שלא רק לוקחת בחשבון את המרחק אלא גם את הכיוון מנקודת ההתחלה לנקודת הסיום. מסה מול כוח: סקלרית: מסה היא כמות סקלרית המייצגת את כמות החומר באובייקט. וקטור: כוח הוא גודל וקטור המייצג את האינטראקציה בין עצמים ומאופיין בגודל ובכיוון. זמן לעומת תאוצה: סקלרי: זמן הוא כמות סקלרית הנמדדת בשניות. וקטור: תאוצה היא כמות וקטורית הכוללת גם את קצב השינוי של המהירות וגם את הכיוון שלה. במכניקה, שילוב של כמויות סקלריות ווקטוריות כראוי הוא חיוני לתיאור מדויק של תופעות פיזיקליות. כמויות סקלריות מספקות גודל, בעוד שכמויות וקטוריות מספקות גם גודל וגם כיוון, מה שמאפשר ניתוח מקיף יותר של תנועה, כוחות ואינטראקציות בעולם הפיזי. ביחידה זו נלמד: 1. חיבור וקטור וסקלר 2. חיבור וקטורים 3. חיבור וקטורים ומציאת וקטור שקול חיבור וחיסור וקטורים פירוק וקטור לרכיבים במערכת צירים קרטזית

מכניקת גוף נוקשה היא ענף של מכניקה קלאסית העוסק בתנועה ובשיווי משקל של עצמים מוצקים הנחשבים קשיחים. גוף קשיח הוא אידיאליזציה שבה המרחק בין כל שתי נקודות בגוף נשאר קבוע, כלומר העיוות מוזנח. פישוט זה מאפשר ניתוח של תנועה טרנסלציונית וסיבובית מבלי לקחת בחשבון עיוותים פנימיים או שינויים בצורה. להלן מושגי מפתח ועקרונות הקשורים למכניקת גוף נוקשה: תרגום וסיבוב: תרגום: מתאר את התנועה הלינארית של גוף קשיח, כאשר כל הנקודות בגוף נעות במקביל זו לזו. סיבוב: מתאר את התנועה המעגלית או הזוויתית של גוף קשיח סביב ציר קבוע. דרגות חופש: דרגות החופש של גוף קשיח הן הדרכים העצמאיות שבהן הוא יכול לנוע בחלל. עבור גוף נוקשה במרחב תלת מימדי, יש שש דרגות חופש: שלוש דרגות טרנסלוניות ושלוש סיבוביות. משוואות תנועה: משוואות התנועה של גוף קשיח כוללות את חוקי התנועה של ניוטון ואת משוואות הסיבוב של אוילר. משוואות אלו משמשות לתיאור התנועה הליניארית והזוויתית של הגוף, תוך התחשבות בכוחות ומומנטים חיצוניים. תנע זוויתי ומומנט: תנע זוויתי הוא גודל וקטור המתאר את תנועת הסיבוב של גוף קשיח. זהו תוצר של רגע האינרציה והמהירות הזוויתית. מומנט הוא האנלוג הסיבובי של כוח ואחראי לשינויים בתנע הזוויתי. רגע של אינרציה: מומנט האינרציה הוא מדד להתנגדות של עצם לשינויים במהירות הסיבוב שלו. זה תלוי גם בחלוקת המסה וגם בציר הסיבוב. קינמטיקה וקינטיקה: קינמטיקה: כוללת את תיאור התנועה מבלי להתחשב בכוחות הגורמים לה. זה כולל מיקום, מהירות ותאוצה. קינטיקה: כוללת מחקר של כוחות ומומנטים הפועלים על גוף קשיח כדי לקבוע את תנועתו. אילוצים וכוחות אילוצים: אילוצים הם הגבלות על התנועה של גוף קשיח. אילוצים יכולים להיות הולונומיים (קשורים למיקום) או לא הולונומיים (קשורים למהירות). אילוצים עשויים להכניס כוחות אילוצים הפועלים לשמירה על הגבלות התנועה. שיווי משקל סטטי: בשיווי משקל סטטי, גוף קשיח נמצא במנוחה או נע במהירות קבועה. במצב זה, סכום הכוחות והמומנטים הפועלים על הגוף הוא אפס. שיטות אנרגיה: ניתן ליישם שיטות אנרגיה, כמו עקרון העבודה-אנרגיה, לניתוח תנועת גוף נוקשה. שיטות אלו מקשרות את העבודה החיצונית שנעשתה על הגוף לשינוי שלו באנרגיה הקינטית. מכניקת גוף קשיחה מיושמת בתחומי הנדסה שונים, לרבות הנדסת מבנים, הנדסת מכונות והנדסת תעופה וחלל, לניתוח ותכנון מבנים ומערכות מכניות. הוא משמש בסיס להבנת התנהגותם של עצמים בהשפעת כוחות ומומנטים. מרכז כובד/ מסה

במכניקה, שני מושגים חשובים הקשורים לוקטורים וכוחות הם המכפלה הווקטורית (או המכפלה הצולבת) ומומנט הכוח. מושגים אלה ממלאים תפקיד מכריע בתיאור תנועה סיבובית וניתוח השפעות הכוחות על עצמים. מוצר וקטור (מוצר צולב): הַגדָרָה: המכפלה הווקטורית, או המכפלה הצולבת, של שני וקטורים, מביאה לוקטור שלישי הניצב למישור המכיל את הוקטורים המקוריים. גודל התוצר הצולב מייצג את שטח המקבילית שנוצרה על ידי שני הוקטורים, והכיוון נקבע על ידי כלל יד ימין. המוצר המוצלב משמש בפיזיקה ובהנדסה לניתוח מומנט, תנע זוויתי, שדות מגנטיים וכמויות אחרות הכרוכות בתנועה סיבובית. רגע של כוח (מומנט): הַגדָרָה: מומנט הכוח, המכונה גם מומנט, מודד את הנטייה של כוח לסובב עצם סביב ציר. זה תלוי גם בגודל הכוח וגם במרחק מציר הסיבוב. כיוון הרגע נקבע על ידי כלל יד ימין. האגודל מצביע לכיוון וקטור הרגע. שִׁוּוּי מִשׁקָל: בשיווי משקל סטטי, סכום המומנטים הפועלים על עצם הוא אפס. עקרון זה ידוע כתנאי שיווי משקל ראשון. יישומים: מומנט חיוני בניתוח של תנועה סיבובית, כגון סיבוב של גלגל, סיבוב של מפתח ברגים או פעולת מנוע. הבנת התוצר הווטורי והמומנט של כוח חיונית בפתרון בעיות הקשורות לתנועה סיבובית, שיווי משקל ומערכות מכניות שבהן כוחות גורמים לסיבובים. מושגים אלו מספקים כלים חשובים למהנדסים ופיזיקאים העובדים עם מערכות המערבות דינמיקה סיבובית.

לפניכם 2 שאלות . יש לענות על שתיהן . בהצלחה!

בפרק של שיווי משקל מומנטים, מצאנו מרחק מציר סיבוב אל נקודת אחיזה של כוח, שהוא השקול לסך כל הכוחות החיצוניים הפועלים על הגוף. אם כן, יודעים אנו למצוא שקול לסך כל הכוחות החיצוניים הפועלים על הגוף, וגם לחשב את נקודת האחיזה של שקול זה בגוף. נקודת האחיזה של השקול נקראת גם בשם "מרכז הכוח". לפעמים הכוחות החיצוניים נובעים כתוצאה מכוח המשיכה של כדור הארץ. במצב זה נקודת האחיזה של שקול כוחות הכובד נקראת "מרכז כוחות הכובד" או בקיצור "מרכז הכובד".

שיווי משקל מכני הוא מצב של מערכת שבו שקול הכוחות ושקול המומנטים בכל נקודה במערכת שווים לאפס. מערכת פיזיקלית המורכבת מחלקים רבים נמצאת בשיווי משקל מכני אם הכוח הנקי על כל אחד מחלקיה הבודדים הוא אפס. 1. תנאי ראשון לשיווי-משקל: סכום ווקטורי הכוח הפועלים על הגוף הוא אפס. 2. תנאי שני לשיווי משקל: סכום המומנטים הפועלים על הגוף שווים לאפס. התנאי השני נקרא גם חוק המומנטים. אנו נלמד גם על השימוש בגלגלת באמצעי מפחית כוח. גלגלת היא מכונה פשוטה המורכבת מגלגל בעל דפנות משני צדדיו המקנות אחיזה לחבל. הגלגלת תוארה לראשונה על ידי ארכימדס שחי בין השנים 287 – 212 לפנה"ס. הגלגלת היא אחת משש המכונות הפשוטות (לצד המישור המשופע, הגלגל, המנוף, הטריז והבורג). הגלגלת מאפשרת, בעזרת חבל והפעלת כוח, להרים משאות שונים. שימוש אחד של הגלגלת הוא לשנות את כיוון התנועה של המשא. למשל, כאשר אדם ימשוך חבל כלפי מטה, המשא יעלה למעלה. שימוש חשוב של הגלגלת הוא הפחתת הכוח הדרוש להרמת המשא - באמצעות עיקרון היתרון המכני. היתרון המכני - אם נתייחס ליתרון המכני של מכונה, הוא היחס שבין הכוח המופק (הכוח שהמכונה מפעילה) לכוח הנכנס (הכוח הנדרש בכדי להפעיל את המכונה). כמו כן, ניתן לתאר גם את היתרון המכני באמצעות מרחק, והוא גם שווה ליחס בין הדרך שלאורכה פועל הכוח הנכנס, לבין הדרך שלאורכה פועל הכוח המופק. יתרון מכני, מקיים את "חוק שימור האנרגיה", כלומר תוספת הכוח אינה נוצרת יש מאין, אלא באה על חשבון התנועה הקצרה יותר, תוך שימור האנרגיה הכוללת.

מישור משופע מאפשר לנו להרים או להזיז משא כבד לגובה (לא רק באופן אנכי , אלא באמצעות מישור משופע בזווית כל שהיא). המישור המשופע מסייע לחלק את הכוח הנדרש, כך שיהיה פחות מכוח אנכי מלא. ככל שהמישור משופע יותר (עלייה תלולה יותר מהמצה האופקי), נדרש להפעיל פחות ליחידת אורך. לחישוב הכוחות נדרש לחשב מאזן כוחות, שאותו גם נלמד ביחידה זו. ניתן להבין זאת גם באופן אחר, למשל, ניתן לתאר את חלוקת הכוחות גם באופן הבא: בעזרת הטיית המישור בשיפוע מסוים (זווית מסוימת), מתפצלת השפעת כוח הכבידה (כוח הכבידה=מסה m שמוכפלת במקדם הכבידה g) הפועלת על מסת הגוף, לשני רכיבי כוח נפרדים: א. רכיב אחד - יהיה זה הפעול אנכית על המשטח ב. רכיב שני - פועל בכיוון אופקי ביחס למשטח וגורם להחלקת הגוף מטה על פני השטח. מקרי קיצון יהיו: כאשר זווית ההטיה היא 0 (כלומר כאשר אין הטיה של המישור שללא שיפוע), כל עוצמת הכוח הפעול על הגוף כתוצאה מכוח הכבידה מתורגם לכוח אחד הפעול ולוחץ על המשטח.

חוזק חומרים הוא ענף בהנדסה באופן כללי ובעולם המכני באופן ממוקד באופן שימושי, העוסק בהתנהגות של גופים בהשפעת עומס חיצוני עליהם, בהתנגדות הפנימית של הגוף התלויה בסוג החומר ובמעוות (כלומר בשינוי הגיאומטרי, החל בגוף נתון מסוג מסוים תחת מאמץ מסוים). ראשון שראינו בוחן את יחסי הגומלין בין מאמץ למעוות (הוא גליליאו) שייצר עקומה ראשונה המתארת את התפתחות עוצמת המאמץ מול עוצמת המעוות. תחום זה קריטי, וידיעת תכונות החומר וניתוח הכוחות הפועלים על הגוף, הם הבסיס להנדסה בתחומי תכנון חלקי מכונות ואף הנדסת בניין, על מנת שגופים לא יהרסו, לא יתעוותו באופן שלא יוכלו לתפקד, זאת תחת אילוצים כמו מחיר נמוך או משקל מינימלי (לדוגמא במכונית לעומת טנק). לאונרדו דה-וינצ'י כנראה היה הראשון שעסק בחומר חומרים, כבר במאה ה-17 וביצע מחקרים מעמיקים בתחום עם לקחים וחוקים שמשרתים אותנו עד היום. נחשב לאבי המודלים בחוזק החומרים.

במכניקה, מתח מתיחה ולחץ לחיצה הם מונחים המשמשים לתיאור הכוחות הפנימיים שחווה חומר כשהוא נתון לעומסים חיצוניים. מתחים אלו ממלאים תפקיד משמעותי בהבנת האופן שבו חומרים מגיבים לסוגים שונים של כוחות, דבר חיוני בתכנון מבנים ורכיבים. מתח מתיחה: הגדרה: מתח מתיחה הוא הכוח הפנימי ליחידת שטח שחווה חומר כשהוא נתון לכוח משיכה או מתיחה. זה מסומן בסמל σ (סיגמה). F הוא הכוח המופעל ו-A הוא שטח החתך המאונך לכוח המופעל. יחידות: יחידת מתח המתיחה מתבטאת בדרך כלל בפסקל (Pa) או N/m². התנהגות: מתח מתיחה נוטה להתארך או למתוח חומר. החומר חווה מתח מתיחה כאשר הוא נמשך או מתיחה. כשל: אם מתח המתיחה עולה על חוזק המתיחה האולטימטיבי של החומר (UTS), זה עלול להוביל לכשל, לעתים קרובות בצורה של צוואר או קרע. מתח לחיצה: הגדרה: מתח לחיצה הוא הכוח הפנימי ליחידת שטח שחווה חומר כשהוא נתון לכוח דחיפה או דחיסה. זה גם מסומן בסמל F הוא הכוח המופעל ו A הוא שטח החתך המאונך לכוח המופעל. יחידות: יחידת מתח הלחיצה מתבטאת גם בפסקל (Pa) או N/m². התנהגות: מתח לחיצה נוטה לדחוס או לקצר חומר. החומר חווה לחץ דחיסה כאשר הוא נדחף או דחוס. כשל: אם מתח הלחיצה עולה על חוזק הלחיצה של החומר, הוא עלול להוביל לכישלון, לעתים קרובות בצורה של התכווצות או ריסוק. קשר: מתחי מתיחה ולחץ קשורים כי שניהם כרוכים בהפעלת כוחות פנימיים ליחידת שטח על חומר. עם זאת, ההבדל העיקרי טמון בכיוון הכוח המופעל. הלחץ (מתיחה או דחיסה) בנקודה מסוימת בתוך חומר הוא תוצאה של הכוח המופעל ועמידות החומר בפני דפורמציה. הבנת מתח ולחץ חיוני בהנדסת מבנים ובמדעי החומר, כאשר התנהגות החומרים בתנאי טעינה שונים היא שיקול קריטי בתכנון ובניתוח. מהנדסים צריכים לקחת בחשבון את הלחצים הללו כדי להבטיח את הבטיחות והאמינות של מבנים ורכיבים __ ביחידה זו נלמד: 1. תכונות מכניות של החומר 2. חוזק של מספר חומרים לדוגמה

במכניקה, מתח גזירה ומתח מתיחה הם מונחים המשמשים לתיאור סוגים שונים של כוחות פנימיים שחווה חומר כאשר הוא נתון לעומסים חיצוניים. הלחצים הללו הם בסיסיים בהבנת האופן שבו חומרים מגיבים לסוגים שונים של כוחות, במיוחד אלה הכרוכים בדפורמציה. מתח גזירה - הוא הכוח הפנימי ליחידת שטח שחווה חומר כשהוא נתון לכוחות מקבילים הפועלים בכיוונים מנוגדים. מתח גזירה נוטה לעוות או לשנות את צורתו של חומר לאורך מישור המקביל לכוח המופעל. זה מתעורר כאשר שכבות סמוכות של חומר מחליקות או נעות זו ביחס לזו. כשל: מתח גזירה מוגזם יכול להוביל לכשל, לעתים קרובות בצורה של עיוות גזירה או קרע לאורך מישור. __ מתח מתיחה: הַגדָרָה: מתח מתיחה הוא הכוח הפנימי ליחידת שטח שחווה חומר כשהוא נתון לכוח משיכה או מתיחה. מתח מתיחה נוטה להתארך או למתוח חומר. זה מתעורר כאשר החומר נמשך או מתיחה. כשל: אם מתח המתיחה עולה על חוזק המתיחה האולטימטיבי של החומר (UTS), זה עלול להוביל לכשל, לעתים קרובות בצורה של צוואר או קרע. מערכת יחסים: מתח גזירה ומתח מתיחה נבדלים במונחים של כיוון הכוח המופעל והתנהגות העיוות הנובעת מכך של החומר. מתח גזירה כרוך בכוחות הפועלים במקביל זה לזה, וגורמים לעיוות לאורך מישור, בעוד שמתח מתיחה כרוך בכוחות הפועלים בניצב זה לזה, המובילים להתארכות או מתיחה של החומר. ביישומים מעשיים, מבנים ורכיבים עשויים לחוות שילוב של מתחי גזירה ומתיחה, ומהנדסים צריכים לשקול את שני סוגי הלחצים לתכנון וניתוח מדויקים. הבנת הלחצים הללו חיונית למהנדסים בתחומים כמו הנדסת מבנים ומדעי החומר, שבהם התנהגות חומרים בתנאי טעינה שונים היא שיקול קריטי בתכנון וניתוח של מבנים ורכיבים. ביחידה זו, נלמד על שני המאמצים וכל יחסי הגומלין ביניהם.

העברת תנועה ממנוע חשמלי לצרכן כרוכה בהמרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. להלן מתאר כללי כיצד תהליך זה מתרחש בדרך כלל: מנוע חשמלי: המנוע החשמלי הוא המרכיב העיקרי הממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. הוא מורכב מסלילי תיל (האבזור) המוקפים בשדה מגנטי. כאשר זרם חשמלי זורם דרך הסלילים, הוא יוצר שדה מגנטי המקיים אינטראקציה עם השדה המגנטי של המנוע, וכתוצאה מכך תנועה סיבובית. שידור: במקרים רבים, קיימת מערכת שידור מעורבת. מערכת זו משמשת לשליטה על המהירות והמומנט של תפוקת המנוע. זה יכול להיות מורכב מגלגלי שיניים, חגורות או גלגלות שמתאימות את מהירות הסיבוב וכיוון תפוקת המנוע כדי להתאים לדרישות הצרכן. מנגנון צימוד: ציר המוצא של המנוע צריך להיות מחובר לצרכן. חיבור זה מושג בדרך כלל באמצעות מנגנון צימוד, כגון צימוד פיר או מנגנון הנעה ישירה, בהתאם ליישום הספציפי. עומס או צרכן: העומס או הצרכן מתייחסים למכשיר או למכונות שמקבלים את האנרגיה המכנית מהמנוע החשמלי. זה יכול להיות כל דבר, החל מסוע בסביבה תעשייתית ועד לגלגלים של רכב או להבים של מאוורר. מערכת בקרה: ביישומים רבים, ישנה מערכת בקרה מעורבת כדי לווסת את המהירות, הכיוון ופרמטרים אחרים של תפוקת המנוע. מערכת בקרה זו יכולה להיות ידנית, שבה המפעיל מתאים הגדרות, או אוטומטית, שבה חיישנים ומנגנוני משוב מכוונים את פעולת המנוע בהתבסס על פרמטרים מוגדרים מראש או תנאים חיצוניים. ספק כוח: כמובן, שום דבר מכל זה לא יכול לקרות ללא מקור חשמל. מנועים חשמליים מופעלים בדרך כלל על ידי חשמל מרשת, סוללה או מקורות חלופיים כמו פאנלים סולאריים או גנרטורים. מנגנון משוב (אופציונלי): בחלק מהמערכות המתקדמות, יתכנו מנגנוני משוב לניטור ביצועי המנוע ולהתאים את פעולתו בהתאם. זה יכול לכלול חיישנים המודדים פרמטרים כמו מהירות, מומנט, טמפרטורה או רטט, המספקים משוב למערכת הבקרה לצורך אופטימיזציה והגנה. בסך הכל, התהליך כולל שילוב של רכיבים מכניים, רכיבים חשמליים ומערכות בקרה כדי להעביר ביעילות תנועה ממנוע חשמלי לצרכן. הרכיבים וההסדרים הספציפיים ישתנו בהתאם ליישום ולדרישות המערכת. ביחידת הלימוד, נלמד לגבי המכונות, הפעולה, מבוא לממסרות והתנועה הסיבובית מציר המנוע החשמלי לציר הצרכן שמקבל.

משפט שטיינר

עיוות פיתול: מומנט מופעל: פיתול מתרחש כאשר חפץ נתון למומנט מופעל, שהוא כוח שנוטה לגרום לסיבוב. מומנט מסומן לעתים קרובות על ידי הסמל T. מתח גזירה פיתול: פעולת הפיתול גורמת ללחץ גזירה בחומר. מתח גזירה פיתול (τ) הוא פרופורציונלי למומנט המופעל ולמומנט האינרציה הקוטבי של שטח החתך. מומנט אינרציה קוטבי: מומנט האינרציה הקוטבי (J) הוא מדד להתנגדות של עצם לעיוות פיתול. זה תלוי בצורה והפצה של החומר סביב ציר הסיבוב. מתח פיתול: מתח פיתול הוא העיוות הזוויתי שחווה החומר עקב פיתול. זה מסומן בדרך כלל בסמל θ וקשור למומנט המופעל ולמאפייני החומר. כשל פיתול: כשל חומרי: פיתול יכול להוביל לכשל בחומרים, במיוחד אם המומנט המופעל חורג מיכולת החומר. מצבי כשל כוללים כניעה, דפורמציה פלסטית או קרע. שיקולי עיצוב: מהנדסים חייבים לשקול השפעות פיתול בתכנון של מבנים כדי להבטיח שרכיבים יכולים לעמוד במומנטים המופעלים מבלי לחרוג מרמות הלחץ המותרות. פיתול הוא היבט קריטי ביישומים הנדסיים שונים, כגון תכנון של צירי הינע, להבי טורבינה ורכיבים מסתובבים אחרים. הבנת עקרונות הפיתול חיונית לתכנון מבנים אמינים ובטוחים בהנדסה מכנית ואזרחית. ביחידה זו נלמד על: הגדרת הפיתול, האילוצים ויחסי הגומלין בין חוזק החומר והמאמצים וכוחות המופעלים עליו.

לפניכם מבחן הכולל 2 שאלות . יש לענות על שתיהן . בהצלחה!