استاتیک

اِستاتیک \ [e]stātik\ ، در فیزیک، شاخه‌ای از مکانیک که به مطالعۀ نیروهای وارد بر اجسام در حال تعادل می‌پردازد. مبانی این علم را بیش از 200‘2 سال پیش، ارشمیدس، ریاضی‌دان یونانی، و دیگر کسانی که به مطالعۀ ویژگیهای تقـویـت نیـرو در مـاشینهـای سـاده ــ مـانند اهـرم و محـور ــ می‌پرداختند، بنیاد نهادند. اهمیت کاربرد علم استاتیک به‌ویژه در طراحی ساختمانها، پلها، سدها و همچنین جرثقیل و دیگر ابزارهای مکانیکی به اثبات رسیده است. برای محاسبۀ ابعاد این سازه‌ها و ماشینها، مهندسان و معماران نخست باید نیروهایی را که به اجزاء و قطعات به هم پیوستۀ آنها وارد می‌شود، مشخص کنند. استاتیک روشهایی تحلیلی و ترسیمی به دست می‌دهد که برای تشخیص و توصیف این نیروهای مجهول لازم‌اند.
در استاتیک فرض بر این است که اجسام مورد مطالعه کاملاً صُلب هستند، و در اجسامی که در حالت تعادل‌اند، مجموع نیروهای وارد بر جسم برابر صفر است و این نیروها تمایلی برای چرخاندن جسم، حول هیچ محوری ندارند؛ این 3 شرط از یکدیگر مستقل‌اند و بیان ریاضی آنها معادله‌های تعادل را تشکیل می‌دهد. وقتی همۀ نیروها در یک مجموعۀ معادلات وارد شوند، تنها 3 معادلۀ نیرو خواهیم داشت و بنابراین، تنها 3 نیروی مجهول قابل محاسبه است. وجود بیش از 3 نیروی مجهول در معادله به معنای آن است که شمار اجزاء و مؤلفه‌های ماشین یا سازه از شمار لازم برای تحمل بارهای وارد بر آن بیشتر است، یا قیدها و مانعهای ایجاد شده برای جلوگیری از حرکت جسم بیشتر از حد نیاز است. این مؤلفه‌ها یا قیدهای غیرضروری، مؤلفه‌ها یا قیدهای اضافی نام دارند و در این حالت، مجموعۀ نیروها از نظر استاتیکی نامعین خوانده می‌شود. مثالی از این دست، میزی است که 4 پایه دارد؛ در این مثال، معادله‌های استاتیک نمی‌توانند نیروی وارد شده بر هر 4 پایه را به دست دهند، زیرا از نظر استاتیکی، پایۀ چهارم میز مؤلفه‌ای اضافی است. به سبب اینکه در استاتیک، اجسامی را که نیرو بر آنها وارد می‌شود، صلب فرض می‌کنند، شمار معادله‌های استاتیک محدود است. برپایۀ این فرض، در هیچ وضعیتی اندازه و شکل اجسام جامد تغییر نمی‌کند. 

مآخذ