Tous les objets du quotidien ne sont pas toujours immobiles. Un objet peut être initialement au repos, mais s'il est déplacé, il peut se mettre en mouvement. La question est de savoir s'il revient ou non à sa position initiale après son déplacement. Cela dépend de la nature du mouvement. types d'équilibre d'objets c'est.
Si un objet au repos subit une perturbation (une force résultante ou un moment de force résultant agissant sur lui), il se mettra en mouvement. Après ce mouvement, trois cas de figure sont possibles : (1) l’objet retourne à sa position initiale, (2) l’objet s’éloigne de sa position initiale, (3) l’objet reste dans sa nouvelle position. Si, après son mouvement, l’objet retourne à sa position initiale, il est alors en mouvement. équilibre stableSi, après s'être déplacé, l'objet s'éloigne encore plus de sa position initiale, alors l'objet est en mouvement. équilibre instableEn revanche, si après avoir été déplacé, l'objet reste dans sa nouvelle position, alors l'objet est en équilibre neutre.
Équilibre stable
Un objet initialement au repos se met en mouvement si une force ou un couple lui est appliqué, créant ainsi une force résultante ou un moment résultant. Un objet est en équilibre stable s'il retourne à sa position initiale après un déplacement. Ce retour à la position initiale est dû à l'existence d'une force résultante ou d'un moment résultant.
Exemple 1 :
Un objet est suspendu à un support par un fil. Initialement immobile, il se déplace après avoir été poussé, puis revient à sa position initiale. Son centre de gravité se situe en son milieu, et son point d'appui se trouve entre le fil et le support.
L'objet revient à sa position d'origine sous l'effet de la force résultante de la gravité dans la direction horizontale (w).sLa tension de la corde (T) et la composante verticale de la force de gravité (w) sont données par la formule suivante :y) s'annulent mutuellement car ces deux forces ont la même magnitude et une direction opposée.
Exemple 2 :
L'objet se trouve dans une vallée. Initialement immobile, il se déplace d'abord latéralement, puis latéralement, avant de revenir à sa position initiale. Ce retour à sa position initiale est dû à la force gravitationnelle résultante, orientée horizontalement (w).xLa composante de la gravité dans la direction verticale (w)y) et la force normale (N) s'annulent mutuellement car ces deux forces sont égales en magnitude et opposées en direction.
Exemple 3 :
Initialement, l'objet est immobile. Son centre de gravité se situe en son centre et son point d'appui à sa base, en contact avec une surface plane. Après un déplacement vers la droite, l'objet est soulevé dans cette direction. Si son centre de gravité reste à gauche du point d'appui, il peut néanmoins revenir à sa position initiale grâce au moment résultant de la force de gravité. Dans ce cas, le point d'appui constitue l'axe de rotation.
Inversement, si l'objet est déplacé vers la gauche, il sera soulevé vers la gauche. Si la position Centre de gravité Si l'objet se trouve encore à droite du point de pivot, il peut toujours revenir à sa position initiale. Dans des problèmes comme l'exemple 3, l'objet est toujours en équilibre stable si, après avoir été déplacé vers la droite, son centre de gravité ne dépasse pas le point de pivot. Si, après avoir été déplacé vers la droite, le centre de gravité dépasse le point de pivot, l'objet continue de s'éloigner de sa position initiale. Dans ce cas, l'objet est en équilibre instable.
équilibre instable
Un objet est en équilibre instable si, initialement au repos, il se met en mouvement sous l'effet de la force résultante ou du moment résultant des forces qui s'exercent sur lui. Après son déplacement, l'objet ne retourne pas à sa position initiale mais s'en éloigne.
Exemple 1.
Un objet initialement immobile se met en mouvement sous l'effet d'une perturbation (une force résultante ou un couple résultant agissant sur lui). Après ce mouvement, l'objet continue de s'éloigner de sa position initiale. Ce déplacement est dû au fait que, suite au mouvement, son centre de gravité se situe à droite du point d'appui. Lorsque le centre de gravité est à droite du point d'appui, un couple résultant apparaît, provoquant la rotation de l'objet et son éloignement de sa position initiale.
Exemple 2.
L'objet est initialement immobile au sommet. Après avoir été déplacé, il continue de s'éloigner de sa position initiale. Ce déplacement est dû à la composante horizontale (w) de la gravité.x).
Équilibre neutre
Un objet est en équilibre neutre si, après avoir été déplacé par une perturbation, il reste dans sa nouvelle position. L'objet ne retourne pas à sa position initiale et ne s'en éloigne pas non plus.
Exemple 1.
Une balle initialement au repos sur une surface plane se met en mouvement suite à une perturbation. Après s'être immobilisée, la balle reste dans sa nouvelle position. Elle ne retourne pas à sa position initiale et ne s'en éloigne pas davantage.
conclusion
Au vu des explications ci-dessus, on peut tirer les conclusions suivantes.
PremierSi le centre de gravité d'un objet se situe sous son point d'appui, l'objet sera toujours en équilibre stable. Par exemple, un objet suspendu à une corde fixée à un support.
DeuxièmeSi le centre de gravité d'un objet se situe au-dessus de son point d'appui, son équilibre est relatif. Un objet peut être en équilibre stable ou instable.
TroisièmeL'équilibre d'un objet dépend aussi de sa forme et de sa taille. Les objets plus larges et moins hauts sont plus stables que les objets moins larges et moins hauts.
QuatrièmeL'équilibre d'un objet dépend de la distance entre son centre de gravité et son point d'appui. Si le centre de gravité est éloigné du point d'appui, l'objet tend à être en équilibre instable. Inversement, si le centre de gravité est proche du point d'appui, l'objet tend à être en équilibre stable.
