Co to jest równowaga statyczna?

Równowaga statyczna jest terminem stosowanym w fizyce do opisania sytuacji, w której całkowite siły działające na obiekt w spoczynku stają się zerowe.Innymi słowy, siły wyciągające obiekt w różnych kierunkach równoważą, powodując, że obiekt pozostaje nieruchomy.Aby obiekt był w równowadze statycznej, musi również znajdować się w równowadze translacyjnej i w równowadze obrotowej, co oznacza, że siły zewnętrzne i momenty zewnętrzne działające na obiekcie muszą podsumować dokładnie zero.

W fizyce siły ruchu są częstoopisane w kategoriach wektorów.Wektor jest abstrakcyjną koncepcją matematyczną stosowaną do reprezentowania zarówno kierunku, jak i wielkości siły.Na przykład, gdyby wektor wyciągnął skrzynię w pewnej odległości po lewej stronie, wektor wskazywałby zarówno kierunek siły, jak i odległość, jaką ciągnięto skrzynię.

Pierwsze prawo ruchu Newtona stanowi, że obiekt pozostanie z stałą prędkością, jeśli suma sił wektorowych na tym obiekcie wynosi zero.Obiekty w spoczynku pozostaną w spoczynku, chyba że działają na siłę, a obiekty w ruchu również pozostaną z tą samą prędkością, chyba że będzie działać.Suma wektorowa jest również nazywana siłą wynikową lub siłą netto.

W przypadku równowagi statycznej siły działają na obiekt, ale suma wektorowa wszystkich sił działających na ten obiekt wynosi zero.Oznacza to, że przeciwne wektory dokładnie się anulują, co powoduje zerową siłę netto na obiekcie.Chociaż siły są obecne, obiekt pozostaje nieruchomy.Aby kontynuować podany powyżej przykład, gdyby skrzynia była ciągnięta zarówno w lewo, jak i prawo jednocześnie z dokładnie taką samą siłą i dokładnie przeciwnym momentem obrotowym, wszystkie wektory byłyby przeciwne sobie dokładnie siebie, a skrzynia nie poruszałaby się.Byłoby to w równowadze statycznej.

Gdy siły zewnętrzne działające działające na obiekcie anulują się nawzajem, mówi się, że obiekt jest w równowadze translacyjnej, pierwszym warunku niezbędnym do równowagi statycznej.Drugim warunkiem jest równowaga obrotowa.W równowadze obrotowej moment obrotowy lub siła obrotowa działająca na obiekt musi wynosić zero.Jeśli na przykład skrzynia jest ciągnięta w lewo i w prawo, ale jest również skręcona wokół osi, nie byłoby w równowadze statycznej, ponieważ moment obrotowy spowodowałby jej poruszanie się.W celu ustawienia skrzyni w równowadze obrotowej wymagana byłaby równa i przeciwna siła momentu obrotowego.