Makala kuhusu Aina za usawa wa mwili mgumu
Sio vitu vyote tunavyopata katika maisha ya kila siku hupumzika kila wakati. Labda mwanzoni kitu hupumzika, lakini kikihamishwa (kwa mfano na upepo) vitu vinaweza kusogea. Tatizo ni kwamba, iwe baada ya kusogea, vitu hurudi katika nafasi yao ya awali au la. Hii inategemea aina ya usawa wa kitu. Baada ya kusogea, kutakuwa na uwezekano tatu, yaani:
(1) kitu kinarudi katika nafasi yake ya awali,
(2) kitu hicho husogea mbali na nafasi yake ya asili,
(3) kitu hicho kinabaki katika nafasi yake mpya.
Ikiwa baada ya kuhamisha kitu kurudi kwenye nafasi yake ya asili, kitu kiko katika usawa thabiti. Ikiwa baada ya kuhamisha, kitu kinasonga mbele zaidi, basi kitu kiko katika usawa usio thabiti. Kinyume chake, ikiwa baada ya kuhamisha, kitu kinabaki katika nafasi yake mpya, basi kitu kiko katika usawa usio na upande wowote.
1. Usawa thabiti
Kitu ambacho kimepumzishwa mwanzoni, ikiwa kinatumia nguvu au torque juu yake (kuna nguvu inayotokana au wakati wa nguvu unaotokana) basi kitu hicho kitasogea. Usawa ni thabiti ikiwa, baada ya kusogea, kitu hicho kitarudi kwenye nafasi yake ya asili. Vitu vinavyosogea hurudi kwenye nafasi yao ya asili kutokana na nguvu inayotokana au wakati wa nguvu unaotokana unaoonekana baada ya kitu hicho kusogea.
Mfano 1. Kitu huning'inizwa kwa kamba kwenye bafa. Kwanza, kitu hicho hupumzika. Baada ya kusukumwa, kitu hicho husogea na kitu hicho hurejea katika nafasi yake ya asili. Uzito wa kitu hicho uko katikati ya kitu hicho, huku sehemu ya usaidizi ikiwa kati ya kamba na usaidizi. Vitu vinavyosogea hurudi katika nafasi yao ya asili kutokana na mvuto unaotokana katika mwelekeo mlalo (wx). Mvutano wa kamba (T) na sehemu ya mvuto katika mwelekeo wima (wy) hutengana kwa sababu nguvu hizi mbili zina ukubwa sawa lakini mwelekeo kinyume.
Mfano wa 2. Kitu kilichopo bondeni. Hapo awali, kitu hupumzika. Baada ya kusogezwa, kitu husogea kulia na kushoto, kisha hurudi kwenye nafasi yake ya awali. Mpira husogea kurudi kwenye nafasi yake ya awali kutokana na mvuto unaotokana katika mwelekeo mlalo (wx). Sehemu ya mvuto katika mwelekeo wima (wy) na nguvu ya kawaida (N) hutengana kwa sababu nguvu hizo mbili zina ukubwa sawa, lakini mwelekeo ni kinyume.
Mfano wa 3. Hapo awali, kitu hupumzika. Kitovu cha mvuto ni kitovu cha kitu, na ncha ya usaidizi iko chini ya kitu hicho kikigusana na ndege tambarare. Baada ya kusogea kulia, kitu huinuka kulia. Ikiwa nafasi ya katikati ya mvuto bado iko kushoto mwa egemeo, basi kitu hicho bado kinaweza kurudi kwenye nafasi yake ya asili. Kitu kinaweza kurudi kwenye nafasi yake ya asili kutokana na wakati unaotokana na nguvu inayotokana na mvuto. Katika hali hii, ncha ya usaidizi hufanya kazi kama mhimili wa mzunguko. Kinyume chake, ikiwa kitu hicho kitasogezwa kushoto, basi kitu hicho imeinuliwa kushoto. Ikiwa nafasi ya kitovu cha uvutano bado iko upande wa kulia wa sehemu ya usaidizi, kitu hicho bado kinaweza kurudi kwenye nafasi yake ya asili.
Kwa mifano kama mfano wa 3, vitu bado viko katika usawa thabiti ikiwa baada ya kuinuliwa, kitovu cha mvuto cha kitu hakipiti kwenye sehemu ya usaidizi. Ikiwa baada ya kuinuliwa kulia, kitovu cha mvuto kinapita sehemu ya usaidizi, kitu hicho husogea mbali na nafasi yake ya asili. Huu ni mfano wa usawa usio thabiti.
2. Usawa usio imara
Usawa hautegemei ikiwa kitu hicho hakisogei mwanzoni kutokana na nguvu inayotokana au wakati wa nguvu unaotokana na kitu hicho. Baada ya kusogea, kitu hicho hakirudi kwenye nafasi yake ya awali, bali kinarudi mbali na nafasi yake ya awali.
Mfano 1. Kitu ambacho mwanzoni hakisongi kutokana na kuingiliwa. Baada ya kusogea, kitu huendelea kusogea kutoka mahali pake. Kitu hicho husogea mbali na mahali pake pa asili kwa sababu baada ya kusogea, mahali pa katikati ya mvuto huwa upande wa kulia wa sehemu ya usaidizi. Wakati katikati ya mvuto iko upande wa kulia wa sehemu ya usaidizi, wakati wa nguvu unaotokana hutokea, ambao hugeuza kitu hicho kutoka mahali pake pa asili.
Mfano wa 2. Kitu hicho kiko juu ya kilele mwanzoni.
Baada ya kuhamishwa, kitu kinaendelea kusonga mbele
kutoka katika nafasi yake ya asili. Kitu husogea mbali na nafasi yake ya asili kutokana na uwepo wa vipengele vya uvutano katika mwelekeo mlalo (w x ).
3. Usawa usioegemea upande wowote
Usawa usioegemea upande wowote ikiwa baada ya kusogea kutokana na kuingiliwa, kitu hicho kinabaki katika nafasi yake mpya. Vitu havirudi kwenye nafasi yao ya awali na vitu haviondoki kutoka kwenye nafasi ya awali.
Mfano wa 1: Mpira mwanzoni hupumzika kwenye ndege tambarare, unasonga. Baada ya kuacha kusonga, mpira hubaki katika nafasi yake mpya. Mpira haurudi kwenye nafasi yake ya awali au hauondoki kutoka kwenye nafasi yake ya awali.
Kulingana na maelezo hapo juu, inaweza kuhitimishwa:
Kwanza, ikiwa kitovu cha mvuto wa kitu kiko chini ya sehemu ya usaidizi, kitu hicho kiko katika usawa thabiti. Kwa mfano, kitu huning'inizwa kwa kamba kwenye bafa.
Pili, ikiwa kitovu cha mvuto wa kitu kiko juu ya sehemu ya usaidizi, usawa wa kitu hicho ni wa jamaa. Vitu vinaweza kuwa thabiti, vitu vinaweza pia kuwa visivyo imara.
Tatu, usawa wa vitu hutegemea umbo na ukubwa wa vitu. Vitu vipana ni thabiti zaidi kuliko vitu vipana.
Nne, usawa wa vitu hutegemea umbali wa kitovu cha mvuto kutoka sehemu ya usaidizi.
Ikiwa kitovu cha mvuto kiko mbali na sehemu ya usaidizi, basi kitu kiko katika usawa usio imara. Kinyume chake, ikiwa kitovu cha mvuto kiko karibu na sehemu ya usaidizi, basi usawa huo hauko imara.
