Поступательное равновесие

Физика > Поступательное равновесие

Объект пребывает в равновесии, если не испытывает влияние от внешней силы.

Задача обучения

• Когда на объекте отсутствует внешняя сила, считается, что он пребывает в равновесии.
• Если объект пребывает в равновесии, то лишен ускорения. Если бы была скорость, то она оставалась бы постоянной.
• Равновесие в движении именуют динамическим равновесием. Равновесие в покое – статическое равновесие.

Термины

• Вращательный момент – вращательный эффект силы (единица измерения – Н/м).
• Динамический – измененный, активный, пребывающий в движении.
• Статический – застывший на месте, лишенный движения.

Вокруг нас находятся масштабные архитектурные и инженерные конструкции, пребывающие в состоянии покоя в земных рамках. Большая часть инженерных устройств – статические объекты. Однако мы стараемся добиться равновесия в перемещающихся объектах, вроде корабля, самолета и прочих. В обоих видах чистая внешняя сила и вращательный момент приравниваются к нулю. Математически это выглядит как:

ΣF̅_ext = 0 и ΣT̅_ext = 0.

Объект лишен чистой силы, поэтому не ускоряется. Так что сталкиваемся с двумя разновидностями равновесия. В одном все частицы пребывают в состоянии покоя и не обладают скоростью – статическое равновесие. В другом объект наделен скоростью, но она остается постоянной, – динамическое равновесие. Все это именуют поступательным равновесием.

Подобные примеры можно найти в лежащей тетради, которая давит на стол своим весом. Стол также влияет на тетрадь и не позволяет ей упасть сквозь себя. Оба объекта неподвижны, поэтому относятся к статическому равновесию.

Силовая диаграмма, отображающая силы, влияющие на неподвижный объект на поверхности. Заметьте, что величина силы, которую направляет стол вверх (вектор N) приравнивается к силе его веса. Эти силы равны, поэтому объект пребывает в состоянии равновесия (все влияющие силы равняются нулю)

Если говорить о динамическом равновесии, то подойдет любой объект, сползающий по наклону. Сила тяжести тянет его вниз, но он сопротивляется трению. Если сила трения приравнивается к силе тяжести, то скорость будет постоянной.

Указанные шесть сил пребывают в равновесии. Четыре силы ножки стула сопротивляются силе стола и объекта, нажимающего на них

---