No tots els objectes que trobem a la vida quotidiana estan sempre en repòs. Un objecte pot estar en repòs inicialment, però si es mou, es pot moure. La qüestió és si torna o no a la seva posició original després de moure's. Això depèn del moviment. tipus d'equilibri d'objectes això.
Si un objecte que està en repòs experimenta una pertorbació (hi ha una força resultant o un moment resultant de força que actua sobre l'objecte), aleshores l'objecte es mourà. Després de moure's, hi haurà tres possibilitats, és a dir: (1) l'objecte torna a la seva posició original, (2) l'objecte s'allunya de la seva posició original, (3) l'objecte roman a la seva nova posició. Si després de moure's, l'objecte torna a la seva posició original, aleshores l'objecte es troba en equilibri estableSi després de moure's, l'objecte s'allunya més de la seva posició original, aleshores l'objecte es troba en equilibri inestableD'altra banda, si després de moure l'objecte roman a la seva nova posició, aleshores l'objecte es troba en balanç neutre.
Equilibri estable
Un objecte que inicialment està en repòs, si se li aplica una força o un parell de forces de manera que hi hagi una força resultant o un moment de força resultant que mogui l'objecte, l'objecte es mourà. Un objecte està en equilibri estable si després de moure's l'objecte torna a la seva posició original. L'objecte torna a la seva posició original perquè hi ha una força resultant o un moment de força resultant.
Exemple 1 :
Un objecte està suspès per una corda d'un suport. Inicialment, l'objecte està immòbil. Després de ser empès, l'objecte es mou i després torna a la seva posició original. El centre de gravetat de l'objecte es troba al mig de l'objecte, mentre que el punt de suport es troba entre la corda i el suport.
L'objecte torna a la seva posició original a causa de la força resultant de la gravetat en direcció horitzontal (w).s). La tensió de la corda (T) i la component de la força gravitatòria en la direcció vertical (wy) s'anul·len mútuament perquè aquestes dues forces tenen la mateixa magnitud i direcció oposada.
Exemple 2 :
L'objecte es troba en una vall. Inicialment, l'objecte està quiet. Després de ser mogut, l'objecte es mou a la dreta i a l'esquerra i després torna a la seva posició original. L'objecte torna a la seva posició original perquè hi ha una força gravitatòria resultant en la direcció horitzontal (w).x). El component de la gravetat en la direcció vertical (wy) i la força normal (N) es cancel·len mútuament perquè aquestes dues forces són iguals en magnitud i oposades en direcció.
Exemple 3 :
Inicialment, l'objecte està en repòs. El centre de gravetat es troba al centre de l'objecte i el fulcre es troba a la base de l'objecte, que està en contacte amb la superfície plana. Després de moure'l cap a la dreta, l'objecte s'aixeca cap a la dreta. Si el centre de gravetat encara es troba a l'esquerra del fulcre, l'objecte encara pot tornar a la seva posició original a causa del moment de força resultant produït per la gravetat. En aquest cas, el fulcre actua com a eix de rotació.
Per contra, si l'objecte es mou cap a l'esquerra, l'objecte s'aixecarà cap a l'esquerra. Si la posició Centre de gravetat Si l'objecte encara es troba a la dreta del punt de pivot, encara pot tornar a la seva posició original. Per a problemes com l'exemple 3, l'objecte encara està en equilibri estable si, després de ser aixecat cap a la dreta, el centre de gravetat de l'objecte no passa pel punt de pivot. Si, després de ser aixecat cap a la dreta, el centre de gravetat passa pel punt de pivot, l'objecte continua allunyant-se de la seva posició original. En problemes com aquest, l'objecte està en equilibri inestable.
equilibri inestable
Un objecte està en equilibri inestable si l'objecte, inicialment en repòs, es mou a causa de la força resultant o del moment resultant de la força que actua sobre l'objecte. Després de moure's, l'objecte no torna a la seva posició original, sinó que s'allunya de la seva posició original.
Exemple 1.
Un objecte està inicialment en repòs i després es mou a causa d'una pertorbació (una força resultant o un parell de gir resultant que actua sobre l'objecte). Després de moure's, l'objecte continua allunyant-se de la seva posició original. L'objecte s'allunya de la seva posició original perquè després de moure's, el centre de gravetat es troba a la dreta del fulcre. Quan el centre de gravetat es troba a la dreta del fulcre, hi ha un parell de gir resultant o un parell de gir resultant que gira l'objecte allunyant-lo de la seva posició original.
Exemple 2.
L'objecte està inicialment en repòs al cim. Després de ser mogut, l'objecte continua allunyant-se de la seva posició original. L'objecte s'allunya de la seva posició original perquè hi ha una component de gravetat en la direcció horitzontal (w).x).
Balanç neutre
Un objecte està en equilibri neutre si, després de ser mogut per una pertorbació, roman a la seva nova posició. L'objecte no torna a la seva posició original, ni s'allunya de la seva posició original.
Exemple 1.
Una pilota inicialment en repòs sobre una superfície plana es mou a causa d'una pertorbació. Després d'aturar-se, la pilota roman a la seva nova posició. No torna a la seva posició original ni s'allunya més de la seva posició original.
Conclusió
A partir de l'explicació anterior, es poden concloure els següents punts.
PrimerSi el centre de gravetat d'un objecte es troba per sota del fulcre, l'objecte sempre estarà en equilibri estable. Per exemple, un objecte penjat d'una corda sobre un suport.
SegonSi el centre de gravetat d'un objecte està per sobre del fulcre, l'equilibri de l'objecte és relatiu. Un objecte pot estar en equilibri estable o pot ser inestable.
Tercer, l'equilibri d'un objecte també depèn de la forma i la mida de l'objecte. Els objectes més amples i menys alts són més estables que els objectes menys amples i alts.
QuartL'equilibri d'un objecte depèn de la distància del centre de gravetat al fulcre. Si el centre de gravetat és lluny del fulcre, l'objecte tendeix a estar en equilibri inestable. Per contra, si el centre de gravetat és a prop del fulcre, l'objecte tendeix a estar en equilibri estable.
