Non tutti gli oggetti che incontriamo nella vita di tutti i giorni sono sempre in quiete. Un oggetto può essere inizialmente fermo, ma se viene spostato, può muoversi. La questione è se, dopo essersi mosso, ritorni o meno alla sua posizione originale. Questo dipende dal tipo di movimento. tipi di bilancia degli oggetti questo è.
Se un oggetto che è a riposo subisce una perturbazione (c'è una forza risultante o un momento risultante di forza che agisce sull'oggetto) allora l'oggetto si muoverà. Dopo essersi mosso, ci saranno tre possibilità, vale a dire: (1) l'oggetto ritorna alla sua posizione originale, (2) l'oggetto si allontana dalla sua posizione originale, (3) l'oggetto rimane nella sua nuova posizione. Se dopo essersi mosso, l'oggetto ritorna alla sua posizione originale allora l'oggetto è in equilibrio stabile. Se dopo essersi mosso, l'oggetto si sposta ulteriormente dalla sua posizione originale, allora l'oggetto è in equilibrio instabile. D'altra parte, se dopo lo spostamento l'oggetto rimane nella sua nuova posizione, allora l'oggetto è in equilibrio neutro.
Equilibrio stabile
Un oggetto inizialmente fermo, se sottoposto a una forza o a un momento torcente tale da generare una forza risultante o un momento risultante che lo mettono in movimento, si muoverà. Un oggetto è in equilibrio stabile se, dopo essersi mosso, ritorna alla sua posizione iniziale. L'oggetto ritorna alla sua posizione iniziale perché è presente una forza risultante o un momento risultante.
Esempio 1 :
Un oggetto è sospeso tramite una corda a un supporto. Inizialmente, l'oggetto è fermo. Dopo essere stato spinto, l'oggetto si muove e poi ritorna alla sua posizione originale. Il centro di gravità dell'oggetto si trova al centro dell'oggetto stesso, mentre il fulcro è situato tra la corda e il supporto.
L'oggetto ritorna alla sua posizione originale a causa della forza risultante della gravità in direzione orizzontale (ω).s). La tensione della fune (T) e la componente della forza di gravità in direzione verticale (wy) si annullano a vicenda perché queste due forze hanno la stessa intensità e direzione opposta.
Esempio 2 :
L'oggetto si trova in una valle. Inizialmente, l'oggetto è fermo. Dopo essere stato spostato, l'oggetto si muove a destra e a sinistra e poi ritorna alla sua posizione originale. L'oggetto ritorna alla sua posizione originale perché c'è una forza gravitazionale risultante in direzione orizzontale (ω).x). La componente della gravità in direzione verticale (wy) e la forza normale (N) si annullano a vicenda perché queste due forze sono uguali in modulo e opposte in direzione.
Esempio 3 :
Inizialmente, l'oggetto è fermo. Il centro di gravità si trova al centro dell'oggetto e il fulcro è alla base dell'oggetto, a contatto con la superficie piana. Dopo essere stato spostato verso destra, l'oggetto viene sollevato verso destra. Se il centro di gravità si trova ancora a sinistra del fulcro, l'oggetto può ancora tornare alla sua posizione originale grazie al momento risultante della forza di gravità. In questo caso, il fulcro funge da asse di rotazione.
Viceversa, se l'oggetto viene spostato a sinistra, l'oggetto verrà sollevato a sinistra. Se la posizione Centro di gravità Se l'oggetto si trova ancora a destra del punto di rotazione, può ancora tornare alla sua posizione originale. Per problemi come quello dell'esempio 3, l'oggetto è ancora in equilibrio stabile se, dopo essere stato sollevato verso destra, il suo baricentro non passa per il punto di rotazione. Se, dopo essere stato sollevato verso destra, il baricentro passa per il punto di rotazione, l'oggetto continua ad allontanarsi dalla sua posizione originale. In problemi come questo, l'oggetto è in equilibrio instabile.
equilibrio instabile
Un oggetto si trova in equilibrio instabile se, inizialmente fermo, si muove a causa della forza risultante o del momento risultante della forza che agisce su di esso. Dopo essersi mosso, l'oggetto non ritorna alla sua posizione originale, ma si allontana da essa.
Esempio 1.
Un oggetto inizialmente è fermo e poi si muove a causa di una perturbazione (una forza risultante o una coppia risultante che agisce sull'oggetto). Dopo il movimento, l'oggetto continua ad allontanarsi dalla sua posizione iniziale. L'oggetto si allontana dalla sua posizione iniziale perché, dopo il movimento, il centro di gravità si trova a destra del fulcro. Quando il centro di gravità si trova a destra del fulcro, si genera una coppia risultante che fa ruotare l'oggetto allontanandolo dalla sua posizione iniziale.
Esempio 2.
L'oggetto è inizialmente fermo sulla cima. Dopo essere stato spostato, l'oggetto continua ad allontanarsi dalla sua posizione originale. L'oggetto si allontana dalla sua posizione originale perché è presente una componente della forza di gravità in direzione orizzontale (ω).x).
equilibrio neutro
Un oggetto è in equilibrio neutro se, dopo essere stato spostato da una perturbazione, rimane nella sua nuova posizione. L'oggetto non ritorna alla posizione originale, né si allontana da essa.
Esempio 1.
Una palla inizialmente ferma su una superficie piana si muove a causa di una perturbazione. Dopo essersi fermata, la palla rimane nella sua nuova posizione. Non ritorna alla posizione originale né si allontana ulteriormente da essa.
conclusione
Sulla base della spiegazione di cui sopra, si possono trarre le seguenti conclusioni.
primaSe il centro di gravità di un oggetto si trova al di sotto del fulcro, l'oggetto sarà sempre in equilibrio stabile. Ad esempio, un oggetto appeso a una corda su un supporto.
secondoSe il centro di gravità di un oggetto si trova al di sopra del fulcro, l'equilibrio dell'oggetto è relativo. Un oggetto può essere in equilibrio stabile oppure instabile.
terzoL'equilibrio di un oggetto dipende anche dalla sua forma e dalle sue dimensioni. Gli oggetti più larghi e meno alti sono più stabili di quelli meno larghi e più alti.
KeempatL'equilibrio di un oggetto dipende dalla distanza del centro di gravità dal fulcro. Se il centro di gravità è lontano dal fulcro, l'oggetto tende a trovarsi in un equilibrio instabile. Al contrario, se il centro di gravità è vicino al fulcro, l'oggetto tende a trovarsi in un equilibrio stabile.
