I mekanik är ett objekt i instabil balans när den genom att lätt förskjuta den från sin position med hjälp av en kraft, kommer den inte tillbaka till den. Till exempel är kulan i följande bild, när den är ovanför kullen, i instabil jämvikt, eftersom den minsta störningen får den att rulla nedför, utan möjlighet att återvända på egen hand.
Däremot sägs det vara när det ligger på en plan yta, som i mittläget likgiltig balans eller neutral. En störande kraft kan appliceras, flytta den åt ena eller den andra sidan, men om kraften försvinner kommer bollen att bli stabil igen.
Slutligen, till höger, är kulan längst ner i en konkav behållare. Denna position är också en av balans, men av stabil jämvikt. En kraft som stör bollen kommer bara att få den att svänga lite runt ursprungsläget för att sluta återvända tyst till den..
Artikelindex
Vanliga föremål (och människor och djur) tappar balansen och faller på grund av vridmomentet som orsakas av vikten, den kraft som jorden utövar på alla föremål nära dess yta. När du har en förlängd kropp kallas den punkt där vikten verkar tyngdpunkt.
Vikten kan balanseras tack vare ett stöd, som det som tillhandahålls av en yta, och på detta sätt kommer objektet inte att röra sig. Men ändå har den fortfarande möjligheten att vända sig om någon punkt, för i de utsträckta föremålen är inte krafterna i balans den enda faktorn som håller dem stilla, utan också den plats där dessa krafter appliceras..
Nedan är en figur med en penna balanserad på spetsen, i instabil balans. Varje luftdrag kommer att få det att välta, men under tiden kompenserar vikten och den normala stödkraften för varandra. Dessutom har båda krafterna samma handlingslinje och detta passerar genom pennspetsen och säkerställer balans..
Men om pennan bara lutas lite, som visas till höger, slutar vikten för vikt att passera genom spetsen, vilket fungerar som en svängning. Då producerar vikten obalanserat vridmoment och pennan roterar medurs..
Stabil jämvikt eftersträvas nästan alltid, eftersom instabil jämvikt är, som namnet antyder, ganska osäker. Fortsätt med exemplet på pennan, när den väl faller och vilar horisontellt på ytan är den nya positionen mycket mer stabil än när den stod på spetsen..
Detta beror på det faktum att tyngdpunkten å ena sidan är närmare ytan och å andra sidan är pennans stödyta mycket större..
När stödytan är större är det mer sannolikt att normal kan motverka vikten, eftersom ytan är exakt vad normal utövar. Och om avståndet från tyngdpunkten till ytan är mindre är viktens hävarm mindre och följaktligen också vridmomentet mindre..
Sammanfattningsvis, ju större stödbotten för objektet och ju närmare dess tyngdpunkt till marken, desto lägre är sannolikheten för att välta och jämvikten tenderar att vara stabil. Bebisar vet detta och det är därför de tenderar att krypa först innan de riskerar att stå upp.
Och om kroppen upphängs från en punkt istället för att stödjas, spelar tyngdpunktens läge också en framträdande roll när man skapar balans, vilket kommer att ses kort i följande exempel.
Jämvikten i stödda kroppar beror som sagt på:
-Hur nära tyngdpunkten är ytan.
-Storleken på objektets bas.
Tänk på en kon på ett platt bord. Den mest stabila positionen är utan tvekan med basen av konen helt uppburen på bordet. Detta är den stabila jämviktspositionen, eftersom konens tyngdpunkt ligger på symmetriaxeln och närmare dess bas än spetsen..
Den likgiltiga jämvikten uppnås genom att placera konen liggande och den instabila jämvikten motsvarar konen på dess spets, som pennan, vilket kanske inte är en lätt uppgift, eftersom konen vid den minsta rörelsen kantar.
Det är vanligt att hitta upphängda kroppar som hänger från minst en punkt, till exempel målningar och lampor. När du skapar balans, överväga placeringen av tyngdpunkten och upphängningspunktens..
Situationen är lätt att visualisera med hjälp av ett rektangulärt pappark eller en regel av homogent material. Här sammanfaller tyngdpunkten med figurens geometriska centrum, förutsatt att objektets massa fördelas jämnt.
För att placera arket i instabil jämvikt är det upphängt från en punkt som är under i tyngdpunkten kan du till och med hålla arket löst mellan fingrarna för att ge dig fri rörlighet.
En liten kraft räcker för att bladet ska kunna rotera omedelbart i ena riktningen. Anledningen till att vända är densamma som i fallet med det stödda föremålet: vikten utövar ett okompenserat vridmoment som underlättar kroppens rotation.
När det roterar passerar arket genom ett läge som har stabil jämvikt där upphängningspunkten är från ovan tyngdpunkt. Runt denna position svänger den lite och slutar slutligen.
Om en kraft appliceras igen, svänger bladet igen men återvänder till det läge, där upphängningspunkten och tyngdpunkten är inriktade med den vertikala.
Slutligen kontrolleras den likgiltiga balansen genom att föra en stift precis genom tyngdpunkten. Om arket roteras för att vara i olika positioner, ser man att det inte kommer att finnas någon större skillnad mellan dem.
Sammanfattningsvis är för upphängda kroppar i instabil jämvikt upphängningspunkten under tyngdpunkten. Och motsatsen för stabil jämvikt.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.