I mekanikk er et objekt i ustabil balanse når den ved å forskyve den litt fra sin posisjon ved hjelp av en kraft, kommer den ikke tilbake til den. For eksempel er kulen i den følgende figuren, når den er over haugen, i ustabil likevekt, siden den minste forstyrrelsen vil få den til å rulle nedoverbakke, uten muligheten for å returnere med egne midler.
I kontrast, når ballen er på en flat overflate, som i midtposisjon, sies den å være i likegyldig balanse eller nøytral. En forstyrrende kraft kan påføres, flytter den til den ene eller den andre siden, men hvis kraften forsvinner, blir ballen stabil igjen.
Til slutt, til høyre, er ballen nederst i en konkav beholder. Denne stillingen er også en av balanse, men av stabil likevekt. En kraft som forstyrrer ballen, vil bare få den til å svinge litt rundt den opprinnelige posisjonen, for å ende opp med å returnere stille til den..
Artikkelindeks
Vanlige gjenstander (og mennesker og dyr) mister balansen og faller på grunn av dreiemomentet forårsaket av vekt, kraften som jorden utøver på alle gjenstander nær overflaten. Når du har en utvidet kropp, kalles det punktet hvor vekten virker tyngdepunktet.
Vekten kan balanseres takket være en støtte, slik som en overflate, og på denne måten vil objektet ikke bevege seg. Men allikevel har den fortsatt muligheten til å snu et eller annet punkt, fordi i de utvidede objektene er ikke balansen mellom kreftene den eneste faktoren som holder dem i ro, men også stedet der disse kreftene påføres..
Nedenfor er en figur med en blyant balansert på spissen, i ustabil balanse. Enhver luftuttrekning vil få den til å velte, men i mellomtiden oppveier vekten og den normale støttekraften hverandre. I tillegg har begge krefter samme handlingslinje, og dette passerer gjennom blyantspissen, og sikrer balanse..
Men hvis blyanten vippes litt, som vist til høyre, slutter vektens handlingslinje å passere gjennom spissen, som fungerer som en sving. Da produserer vekten ubalansert dreiemoment, og pennen roterer med klokken..
Stabil likevekt er nesten alltid søkt, siden ustabil likevekt er, som navnet antyder, ganske prekær. Fortsetter vi med eksemplet på blyanten, når den faller og hviler horisontalt på overflaten, er den nye posisjonen mye mer stabil enn da den sto på spissen..
Dette skyldes at tyngdepunktet på den ene siden er nærmere overflaten, og på den andre er støtteflaten til blyanten mye større..
Når støtteflaten er større, er det mer sannsynlig at normal kan motvirke vekten, siden overflaten er nøyaktig hva normal utøver. Og hvis avstanden fra tyngdepunktet til overflaten er mindre, er vektarmens vektarm mindre, og følgelig er dreiemomentet også mindre..
Avslutningsvis: jo større støttebase av objektet, og jo nærmere dens tyngdepunkt bakken er, desto lavere er sannsynligheten for velte og likevekt en tendens til å være stabil. Babyer vet dette, og det er derfor de pleier å krype først før de risikerer å stå opp.
Og hvis legemet er suspendert fra et punkt i stedet for å bli støttet, spiller plasseringen av tyngdepunktet også en fremtredende rolle når man etablerer balanse, som det vil sees kort i følgende eksempler.
Likevekten i støttede kropper avhenger som sagt av:
-Hvor nær tyngdepunktet er overflaten.
-Størrelsen på objektets base.
Tenk på en kjegle på et flatt bord. Den mest stabile posisjonen er uten tvil med bunnen av kjeglen fullt støttet på bordet. Dette er den stabile likevektsposisjonen, siden kjeglenes tyngdepunkt er på symmetriaksen og nærmere basen enn til spissen..
Den likegyldige likevekten oppnås ved å legge kjeglen og den ustabile likevekten tilsvarer kjeglen på spissen, som blyanten, noe som kanskje ikke er en lett oppgave, siden kjeglen kantrer ved den minste bevegelse..
Det er vanlig å finne hengende kropper som henger fra minst ett punkt, for eksempel malerier og lamper. Når du oppretter balanse, bør du vurdere plasseringen av tyngdepunktet og opphengspunktet..
Situasjonen er lett å visualisere ved hjelp av et rektangulært pappark eller en regel av homogent materiale. Her faller tyngdepunktet sammen med figurens geometriske sentrum, forutsatt at massen til objektet er jevnt fordelt.
For å plassere arket i ustabil likevekt, er det suspendert fra et punkt som er under av tyngdepunktet, kan du til og med holde arket løst mellom fingrene for å gi deg bevegelsesfrihet.
En liten kraft er tilstrekkelig for at bladet kan rotere umiddelbart i den ene eller den andre retningen. Årsaken til å snu er den samme som i tilfellet med den støttede gjenstanden: vekten utøver et ukompensert dreiemoment som letter rotasjonen av kroppen.
Når det roterer, passerer arket gjennom en posisjon som har stabil likevekt, der opphengspunktet er ovenfra tyngdepunkt. Rundt denne posisjonen svinger den litt og stopper til slutt.
Hvis en kraft påføres igjen, svinger bladet igjen, men går tilbake til den posisjonen der suspensjonspunktet og tyngdepunktet er justert med det vertikale.
Til slutt kontrolleres den likegyldige balansen ved å føre en tapp rett gjennom tyngdepunktet. Hvis arket roteres for å være i forskjellige posisjoner, ser man at det ikke vil være noen større forskjell mellom dem.
Avslutningsvis, for legemer som er suspendert i ustabil likevekt, er suspensjonspunktet under tyngdepunktet. Og det motsatte for stabil likevekt.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.