Članak o vrstama ravnoteže kruto tijelo
Nisu sve stvari koje nalazimo u svakodnevnom životu uvijek u mirovanju. Možda u početku objekt miruje, ali ako se pomiče (na primjer vjetrom), objekti se mogu pomicati. Problem je hoće li se nakon pomicanja objekti vratiti u svoj prvobitni položaj ili ne. To ovisi o vrsti ravnoteže objekta. Nakon pomicanja postojat će tri mogućnosti, naime:
(1) objekt se vraća u svoj prvobitni položaj,
(2) objekt se udaljava od svog prvobitnog položaja,
(3) objekt ostaje u svom novom položaju.
Ako se nakon pomicanja objekta natrag u prvobitni položaj, objekt nalazi u stabilnoj ravnoteži. Ako se nakon pomicanja objekt pomiče još dalje, tada je objekt u nestabilnoj ravnoteži. Suprotno tome, ako nakon pomicanja objekt ostane u svom novom položaju, tada je objekt u neutralnoj ravnoteži.
1. Stabilna ravnoteža
Objekt koji je u početku u mirovanju, ako na njega djeluje sila ili moment momenta (postoji rezultantna sila ili rezultantni moment sile), tada će se objekt kretati. Ravnoteža je stabilna ako se nakon kretanja objekt vrati u svoj prvobitni položaj. Objekti u pokretu vraćaju se u svoj prvobitni položaj zbog rezultantne sile ili rezultantnog momenta sile koji se pojavljuje nakon što se objekt pomakne.
Primjer 1. Predmet je obješen užetom na odbojnik. Prvo, predmet miruje. Nakon što je gurnut, predmet se pomiče i vraća u svoj prvobitni položaj. Težina predmeta je u središtu predmeta, dok se točka oslonca nalazi između užeta i oslonca. Predmeti u pokretu vraćaju se u prvobitni položaj zbog rezultirajuće gravitacije u horizontalnom smjeru (wx). Napetost užeta (T) i komponenta gravitacije u vertikalnom smjeru (wy) međusobno se eliminiraju jer ove dvije sile imaju istu veličinu, ali suprotan smjer.
Primjer 2. Objekt u dolini. U početku objekt miruje. Nakon što se pomakne, objekt se pomiče desno i lijevo, a zatim se vraća u svoj prvobitni položaj. Lopta se vraća u prvobitni položaj zbog rezultantne gravitacije u horizontalnom smjeru (wx). Komponenta gravitacije u vertikalnom smjeru (wy) i normalna sila (N) se međusobno eliminiraju jer dvije sile imaju istu magnitudu, ali smjer je suprotan.
Primjer 3. U početku, objekt miruje. Težište je središte objekta, a točka oslonca je u podnožju objekta u kontaktu s ravnom ravninom. Nakon pomicanja udesno, objekt se podiže udesno. Ako je položaj težišta i dalje lijevo od točke oslonca, tada se objekt još uvijek može vratiti u svoj prvobitni položaj. Objekt se može pomaknuti natrag u prvobitni položaj zbog rezultantnog momenta sile koji generira gravitacija. U ovom slučaju, točka oslonca djeluje kao os rotacije. Obrnuto, ako se objekt pomiče ulijevo, tada se objekt podignuto ulijevo. Ako je položaj težišta i dalje desno od točke oslonca, objekt se i dalje može vratiti u prvobitni položaj.
U slučajevima poput primjera 3, objekti su još uvijek u stabilnoj ravnoteži ako nakon podizanja težište objekta ne prolazi kroz točku oslonca. Ako nakon podizanja udesno težište prijeđe točku oslonca, objekt se pomiče iz svog početnog položaja. Ovo je primjer nestabilne ravnoteže.
2. Nestabilna ravnoteža
Ravnoteža je nestabilna ako je objekt u početku nepomičan zbog rezultantne sile ili rezultantnog momenta sile koja djeluje na objekt. Nakon pomicanja, objekt se ne vraća u svoj početni položaj, već se udaljava od svog početnog položaja.
Primjer 1. U početku nepomičan objekt zbog interferencije. Nakon pomicanja, objekt se nastavlja udaljavati od svog položaja. Objekt se udaljava od svog izvornog položaja jer se nakon pomicanja položaj težišta nalazi desno od točke oslonca. Kada se težište nalazi desno od točke oslonca, nastaje rezultantni moment sile koji okreće objekt od svog izvornog položaja.
Primjer 2. Objekt se isprva nalazi iznad vrha.
Nakon što je pomaknut, objekt se nastavlja udaljavati
iz svog izvornog položaja. Objekt se pomiče iz svog izvornog položaja zbog prisutnosti gravitacijskih komponenti u horizontalnom smjeru (w x ).
3. Neutralna ravnoteža
Neutralna ravnoteža ako nakon pomicanja zbog interferencije, objekt ostaje u svom novom položaju. Objekti se ne vraćaju u svoj prvobitni položaj i objekti se ne udaljavaju od prvobitnog položaja.
Primjer 1: Lopta u početku leži na ravnoj površini, kreće se. Nakon prestanka kretanja, lopta ostaje u svom novom položaju. Lopta se ne vraća u prvobitni položaj niti se udaljava od prvobitnog položaja.
Na temelju gore navedenog objašnjenja može se zaključiti:
Prvo, ako je težište objekta ispod točke oslonca, objekt je u stabilnoj ravnoteži. Na primjer, objekt je obješen užetom na odbojnik.
Drugo, ako je težište objekta iznad točke oslonca, ravnoteža objekta je relativna. Objekti mogu biti stabilni, a objekti mogu biti i nestabilni.
Treće, ravnoteža objekata ovisi o obliku i veličini objekata. Širi objekti su stabilniji od neširokih objekata.
Četvrto, ravnoteža objekata ovisi o udaljenosti težišta od točke oslonca.
Ako je težište daleko od točke oslonca, tada je objekt u nestabilnoj ravnoteži. Obrnuto, ako je težište blizu točke oslonca, tada je ravnoteža nestabilna.
