آموزش استاتیک

استاتیک شاخه‌ای از مهندسی مکانیک است که به بحث و مطالعه دربارهٔ یک سیستم یا سامانه فیزیکی در حال تعادل استاتیکی می‌پردازد. میتوان گفت آموزش استاتیک بعنوان پایه و اساسی بسیار مهم برای مهندسی مکانیک محسوب میشود. تعادل و ایستایی استاتیکی حالتی است که در آن اجسام یا سازه‌های تحت تأثیر نیروهای خارجی تغییر مکان نسبی نداده و در حالت ایستایی و سکون باقی بمانند.

در حالت تعادل ایستا که در علوم مهندسی به «تعادل استاتیکی» موسوم است، سیستم مورد نظر یا در حال سکون است یا می‌توان از نظر علمی مرکز ثقل (گرانیگاه) آن را در یکی از دستگاه‌های سکون نسبی که با سرعت ثابت حرکت می‌کنند و لذا شتاب در آن صفر است، ساکن دانسته و تعریف نمود.

تعادل یک مفهوم کلی است که می تواند به حالات:

تعادل ایستا، که شامل:

• تعادل انتقالی (تعادل نیروها)
• تعادل چرخشی (تعادل گشتاورها)
• تعادل پویا، که شامل ولی محدود به غیر نمیباشد.
• تعادل ترمودینامیکی (تعادل انتقال انرژی داخلی)

در ازای هر نیرویی که بر یک جزء یا مؤلفه از سیستم استاتیکی سازه وارد می‌شود، نیروی واکنش به همان اندازه ولی در جهت مخالف به آن جزء اعمال می‌گردد. این که نیروی خالص وارد بر سیستم سازه برابر با صفر باشد، به عنوان «شرط نخست» و این که لنگر یا گشتاور خالص وارد بر سامانه برابر با صفر باشد، شرط دوم تعادل به‌شمار می‌روند.

در مورد دو نیرو، یا سه، یا بیشتر چطور؟ آزمایش این دوباره آسان است. روی صندلی بنشینید، روی زمین بایستید یا در رختخواب دراز بکشید. دو نیرو بر شما وارد می شوند (کاهش وزن و فشار عادی به سمت بالا) و هیچ شتابی ندارند.

روش های مختلفی برای توصیف این وضعیت وجود دارد:

• نیروی خالص صفر است.
• نیروها متعادل هستند.
• سیستم در تعادل است.
• سیستم در تعادل ایستا است.
• این سیستم در تعادل ترجمه است.

ایستایی‌شناسی از جملهٔ مباحثی است که در علوم زیر کابرد دارد:

• در تجزیه و تحلیل سازه‌ها، مثلاً در مهندسی سازه
• هنگام مطالعات سیالات در حالت سکون مثل پایداری سدهای تحت فشارهای عظیم هیدرو استاتیکی (نیروها و لنگرهای وارده از حجم بالای آب مخزن دریا چه پشت سد) کاربرد بسیار دارد.

علوم مقاومت مصالح و مکانیک مواد و جامدات شاخه‌ای مرتبط با علم مکانیک مهندسی هستند که دانشجویان رشته‌های مهندسی قبل از انتخاب و مطالعهٔ آن‌ها باید استاتیک و ایستایی را به عنوان درس پیش‌فرض و پایه‌ای با موفقیت گذرانده باشند. استاتیک و مقاومت مصالح در رشته‌های مهندسی مکانیک و عمران و برق وصنایع واحدهای اصلی دروس ترمی محسوب می‌شوند.

بنابراین به‌طور خلاصه دانشجویان رشته‌های مهندسی برق، مکانیک، عمران و صنعت و معدن قبل از ورود به ترم‌های دروس اختصاصی خود مکلف به گذراندن موفقیت آمیز این درس‌ها می‌باشند:

• ابتدا واحدهای درسی استاتیک و ایستایی
• و سپس مقاوت مصالح مواد و مصالح و اجسام هستند.
• و برای برخی رشته ها از جمله مکانیک دروس طراحی اجزا و دینامیک ماشین

در آموزش استاتیک، سعی شده است که تمامی مطالب به صورت گام به گام و کامل بهمراه مثال های کاربردی و توضیح مفاهیم آنها پرداخته و ارائه شود.