Тепе-теңдік түрлері туралы мақала қатты дене
Күнделікті өмірде кездесетін барлық заттар әрқашан тыныштықта бола бермейді. Мүмкін, алдымен зат тыныштықта болады, бірақ егер ол қозғалса (мысалы, желмен), заттар қозғала алады. Мәселе мынада, қозғалғаннан кейін заттар бастапқы орнына орала ма, жоқ па. Бұл заттың тепе-теңдік түріне байланысты. Қозғалғаннан кейін үш мүмкіндік болады, атап айтқанда:
(1) нысан бастапқы орнына оралады,
(2) зат бастапқы орнынан алыстайды,
(3) зат жаңа орнында қалады.
Егер затты бастапқы орнына қайтарғаннан кейін ол тұрақты тепе-теңдікте болса. Егер қозғалғаннан кейін одан да алысқа қозғалса, онда ол тұрақсыз тепе-теңдікте болады. Керісінше, егер қозғалғаннан кейін ол жаңа қалпында қалса, онда ол бейтарап тепе-теңдікте болады.
1. Тұрақты тепе-теңдік
Бастапқыда тірелген денеге күш немесе айналу моменті әсер етсе (нәтижелі күш немесе нәтижелі күш моменті болса), онда дене қозғалады. Тепе-теңдік тұрақты болады, егер қозғалғаннан кейін дене бастапқы қалпына оралса. Қозғалатын денелер дене қозғалғаннан кейін пайда болатын нәтижелі күш немесе нәтижелі күш моменті әсерінен бастапқы орнына оралады.
1-мысал. Зат буферге арқанмен ілінген. Алдымен зат демалады. Итерілгеннен кейін зат қозғалады және зат бастапқы орнына оралады. Заттың салмағы заттың ортасында, ал тірек нүктесі арқан мен тірек арасында болады. Қозғалатын заттар көлденең бағытта (wx) пайда болған ауырлық күшіне байланысты бастапқы орнына оралады. Арқанның керілуі (T) және тік бағыттағы ауырлық компоненті (wy) бір-бірін жояды, себебі бұл екі күш бірдей өлшемде, бірақ қарама-қарсы бағытта болады.
2-мысал. Алқаптағы зат. Бастапқыда зат тынығып тұрады. Қозғалғаннан кейін зат оңға және солға жылжиды, содан кейін бастапқы орнына оралады. Доп көлденең бағытта (wx) пайда болған ауырлық күшіне байланысты бастапқы орнына оралу үшін қозғалады. Тік бағыттағы ауырлық компоненті (wy) және қалыпты күш (N) бір-бірін жояды, себебі екі күштің шамасы бірдей, бірақ бағыты қарама-қарсы.
3-мысал. Бастапқыда зат тіреледі. Ауырлық центрі заттың центрі болып табылады, ал тірек нүктесі заттың негізінде жазық жазықтықпен жанасады. Оңға қарай жылжығаннан кейін зат оңға қарай көтеріледі. Егер ауырлық центрінің орны әлі де тірек нүктесінің сол жағында болса, онда зат әлі де бастапқы орнына орала алады. Зат ауырлық күшінің әсерінен пайда болған күш моментіне байланысты бастапқы орнына орала алады. Бұл жағдайда тірек нүктесі айналу осі ретінде әрекет етеді. Керісінше, егер зат солға қарай жылжыса, онда зат... солға көтерілді. Егер ауырлық центрінің орны әлі де тірек нүктесінің оң жағында болса, нысан бастапқы орнына орала алады.
3-мысал сияқты жағдайларда, егер көтерілгеннен кейін ауырлық центрі тірек нүктесінен өтпесе, заттар әлі де тұрақты тепе-теңдікте болады. Егер оңға көтерілгеннен кейін ауырлық центрі тірек нүктесінен өтсе, зат бастапқы қалпынан ауытқиды. Бұл тұрақсыз тепе-теңдіктің мысалы.
2. Тұрақсыз тепе-теңдік
Егер зат бастапқыда пайда болған күш немесе оған әсер ететін күш моменті салдарынан қозғалыссыз болса, тепе-теңдік тұрақсыз болады. Қозғалғаннан кейін зат бастапқы орнына оралмайды, керісінше бастапқы орнынан алыстайды.
1-мысал. Бастапқыда кедергіге байланысты қозғалмайтын зат. Қозғалғаннан кейін зат өз орнынан алшақтай береді. Зат бастапқы орнынан алшақтайды, себебі қозғалғаннан кейін ауырлық центрінің орны тірек нүктесінің оң жағында болады. Ауырлық центрі тірек нүктесінің оң жағында болғанда, күш моменті пайда болады, ол затты бастапқы орнынан алшақтатады.
2-мысал. Нысан алдымен шыңның үстінде орналасқан.
Қозғалғаннан кейін зат қозғала береді
бастапқы орнынан. Нысан көлденең бағытта (w x ) гравитациялық компоненттердің болуына байланысты бастапқы орнынан алыстайды .
3. Бейтарап тепе-теңдік
Бейтарап тепе-теңдік, егер кедергіге байланысты қозғалғаннан кейін объект жаңа орнында қалса. Нысандар бастапқы орнына қайтып оралмайды және объектілер бастапқы орнынан алыстамайды.
1-мысал: Доп бастапқыда жазық жазықтықта тұрады, қозғалады. Қозғалысы тоқтағаннан кейін, доп жаңа орнында қалады. Доп бастапқы орнына қайтып оралмайды немесе бастапқы орнынан алыстамайды.
Жоғарыда келтірілген түсініктемеге сүйене отырып, қорытынды жасауға болады:
Біріншіден, егер заттың ауырлық центрі тірек нүктесінен төмен болса, онда зат тұрақты тепе-теңдікте болады. Мысалы, зат буферге арқанмен ілінген.
Екіншіден, егер заттың ауырлық центрі тірек нүктесінен жоғары болса, заттың тепе-теңдігі салыстырмалы болады. Заттар тұрақты болуы мүмкін, заттар да тұрақсыз болуы мүмкін.
Үшіншіден, заттардың тепе-теңдігі заттардың пішіні мен өлшеміне байланысты. Кеңірек заттар кең емес заттарға қарағанда тұрақтырақ.
Төртіншіден, заттардың тепе-теңдігі ауырлық центрінің тірек нүктесінен қашықтығына байланысты.
Егер ауырлық центрі тірек нүктесінен алыс болса, онда объект тұрақсыз тепе-теңдікте болады. Керісінше, егер ауырлық центрі тірек нүктесіне жақын болса, онда тепе-теңдік тұрақсыз болады.
