均衡の種類に関する記事 剛体
日常生活で見かけるものすべてが常に静止しているとは限りません。最初は静止しているように見えても、風などで動かされると、物体は動き出すことがあります。問題は、動いた後に物体が元の位置に戻るかどうかです。これは物体のバランスの種類によって異なります。動いた後には、次の3つの可能性があります。
（１）物体が元の位置に戻る、
（２）物体が元の位置から移動し、
（３）物体は新しい位置に留まる。
物体を元の位置に戻した後、物体が安定したバランス状態にある場合。移動後、物体がさらに移動した場合、物体は不安定なバランス状態にある。逆に、移動後、物体が新しい位置に留まる場合、物体は中立的なバランス状態にある。
1. 安定した均衡
静止している物体に力やトルク（合力または合力モーメント）が加わると、物体は動きます。物体が動いた後、元の位置に戻る場合、平衡状態は安定していると言えます。動いている物体が元の位置に戻るのは、物体が動いた後に生じる合力または合力モーメントによるものです。
例１．物体がロープで緩衝器に吊り下げられています。最初は物体は静止しています。押された後、物体は動き、元の位置に戻ります。物体の重さは物体の中心にあり、支持点はロープと支持点の間にあります。動いている物体は、水平方向の合力重力（wx）によって元の位置に戻ります。ロープの張力（T）と垂直方向の重力成分（wy）は、大きさが同じで方向が逆であるため、互いに打ち消し合います。
例２．谷底にある物体。最初は静止している。移動後、物体は左右に移動し、元の位置に戻る。ボールが元の位置に戻るのは、水平方向の合力重力（wx）によるものである。垂直方向の重力成分（wy）と垂直抗力（N）は大きさが同じで方向が逆であるため、互いに打ち消し合う。
例3. 最初は物体は静止しています。重心は物体の中心であり、支持点は平面に接する物体の底面にあります。右に移動した後、物体は右に上昇します。重心の位置が支点の左側にある場合、物体は元の位置に戻ることができます。物体は、重力によって発生する合力モーメントによって元の位置に戻ることができます。この場合、支持点が回転軸として機能します。逆に、物体が左に移動した場合、物体は 左に持ち上げられた。重心の位置がまだ支持点の右側にある場合、物体は元の位置に戻ることができる。
例3のような場合、物体を持ち上げた後、重心が支持点を通過しない限り、物体は安定平衡状態にあります。右方向に持ち上げた後、重心が支持点を通過すると、物体は元の位置からずれてしまいます。これは不安定平衡状態の一例です。
2. 不安定な均衡
物体に作用する合力または合モーメントによって、物体が最初は静止している場合、平衡状態は不安定になります。物体は動き出した後、元の位置に戻るのではなく、元の位置から離れていきます。
例１．干渉により最初は静止していた物体。動き出した後、物体は元の位置からさらに離れていく。物体が元の位置から離れるのは、動き出した後、重心の位置が支持点の右側にあるためである。重心が支持点の右側にある場合、合力モーメントが発生し、物体を元の位置から遠ざける方向に回転させる。
例２．物体は最初はピークより上にある。
移動後、物体は遠ざかり続ける
元の位置から。物体は水平方向の重力成分（w x ）の存在により元の位置から移動します。
3. 中立的な均衡
干渉によって移動した物体が、その新しい位置に留まる場合、中立平衡状態にある。物体は元の位置に戻らず、元の位置から離れることもない。
例１：ボールは最初は平面上に静止しており、その後動き出す。動きが止まった後、ボールは新しい位置にとどまる。ボールは元の位置に戻らず、元の位置から離れることもない。
上記の説明に基づくと、以下のことが結論付けられる。
まず、物体の重心が支持点より下にある場合、物体は安定した平衡状態にあると言えます。例えば、物体がロープで緩衝器に吊り下げられている場合などがこれに該当します。
第二に、物体の重心が支持点より上にある場合、物体の平衡は相対的なものである。物体は安定している場合もあれば、不安定な場合もある。
第三に、物体の平衡は物体の形状と大きさに依存する。幅の広い物体は、幅の狭い物体よりも安定している。
第四に、物体の平衡は、重心と支持点との距離に依存する。
重心が支持点から遠い場合、物体は不安定な平衡状態にある。逆に、重心が支持点に近い場合、平衡状態は不安定である。
