CAPITOLUL 8a

APLICAŢII  ALE  STATICII  ÎN  TEHNICĂ

Cunoştinţe empirice de statică au fost stăpânite încă de la începuturile istoriei când au apărut primele construcţii,  care au necesitat transportul şi manevrarea greutăţilor. Fără a dispune de o viziune unitară şi o teorie asupra staticii, diverse civilizaţii în epoci diferite, au avut realizări care impuneau cunoaşterea temenică a unor maşini simple ca pârghia, scripetele, pana, planul înclinat, şurubul. Cu câteva noţiuni empirice bine stăpânite prin intermediul experienţei au fost realizate construcţii impresionante. În fig.8.1 -8.9 sunt prezentate câteva dintre aceste realizări deosebite ale ingeniozităţii şi determinării umane.

Fig.8.1. Piramide în Egipt-proiecte si logistică impecabile

 Fig.8.2. Partenonul- un exemplu de îmbinare perfectă a artei cu ingineria

8.3. Podul lui Traian (reconstituire)- o aplicaţie remarcabilă la sistemele de bare articulate

I. Maşini simple

Maşinile simple constituie primele aplicaţii tehnice ale staticii, majoritatea cunoscute din antichitate şi au determinat dezvoltarea cunoştiinţelor de mecanică. În cele ce urmează vor fi prezentate aceste maşini simple.

8.1. Pârghia

Pârghia a reprezentat una din primele maşini simple utilizate în practică. Ea a fascinat gândirea antică prin faptul că, cu o greutate mai mică, se putea ridica o greutate mai mare şi a permis obţinerea primelor noţiuni şi principii de mecanică.  Până în evul mediu s-a încercat, şi s-a obţinut, explicarea tuturor celorlalte maşini simple utilizând principiul pârghiei.

Fig.8.4. Exemple de pârghii de ordinul întâi

Pârghia este un corp rigid cu un punct fix (sau o axă fixă) asupra căruia acţionează o forţa motoare  P  şi o forţa rezistentă  Q.

Suporţii celor două forţe se găsesc într-un plan normal pe axa de rotaţie a corpului şi nu se întâlnesc pe această axă. Clasificarea pârghiilor se face după poziţia relativă a punctului fix  O  faţă de forţele  P  şi  Q .

a) Pârghiile de ordinul întâi (punctul fix între  P  şi  Q ) (în fig.8.4 sunt prezentate câteva exemple de pârghii de ordinul întâi).

Dacă  p  şi  q  sunt braţele forţelor  P  şi  Q  în raport cu punctul  O (fig.8.5), atunci ecuaţia de momente faţă de  O dă:

  .

Dacă   q < p   rezultă   P < Q, adică pârghia economiseşte forţa. Este cazul în general utilizat. Când  p =q  avem  P = Q  (cazul balanţelor cu braţe egale). 

     Fig.8.6.   Pârghii de ordinul al doilea

b) Pârghiile de ordinul al doilea            

În fig.8.6 sunt date câteva exemple de pârgii de ordinul al doilea: roaba, cleştele sau laba piciorului. În acest caz punctul fix se găseşte de o parte a  forţelor  P  şi  Q  cu   p > q   (fig.8.7).  

Din ecuaţia de momente (fig.8.7) rezultă:

Fig.8.7. Pârgia de ordinul al doilea

deci economisesc forţa motoare. Sunt larg utilizate în construcţia de maşini.

 c) pârghiile de ordinul al treilea

Fig.8.8.   Pârghii de ordinul al treilea

Pentru acest tip de pârghii punctul fix se găseşte de o parte a forţelor  P  şi  Q  cu  p<q   (fig.8.9). 

  .

Rezultă:

Continuare Capitolul 8