Konsep dan contoh keseimbangan yang stabil

Dalam fizik, objek terdapat di keseimbangan yang stabil Ketika dengan memindahkannya sedikit dari kedudukannya, dia kembali dengan segera. Anda boleh memvisualisasikan ini membayangkan marmar di bahagian bawah mangkuk cekung: dengan sentuhan kecil, julat marmar secara ringkas di sekitar titik terendah dan kemudian tetap berehat.

Apabila marmar berada di bahagian bawah bekas tenaga potensi graviti adalah minimum, sehingga titik itu adalah keseimbangan yang stabil untuknya.

Marmar berada dalam keseimbangan yang stabil ketika berada di bahagian bawah bekas. Sumber: f. Zapata.

Keseimbangan yang stabil adalah penting untuk makhluk hidup dan struktur, jadi penting untuk mengetahui apa yang bergantung pada dan bagaimana untuk menyimpannya.

Semasa berjalan dan melaksanakan pergerakan, orang dan haiwan secara semula jadi mengekalkan keseimbangan. Tidak mencapainya hasilnya adalah kejatuhan. Semasa mengamalkan sukan, keseimbangan stabil adalah penting untuk membangunkan aktiviti, seperti bermain bola sepak dan berjalan dengan bola yang menghalang sebaliknya dari mengambilnya.

Kestabilan sangat penting, bahawa orang dan haiwan mempunyai deria yang membolehkan mereka mengetahui kedudukan badan mereka pada setiap masa: proprioception. Di telinga dalaman banyak reseptor yang pada setiap masa menghantar ke otak maklumat kedudukan.

Juga, jurutera dan pembina menggunakan prinsip kestabilan untuk membina struktur yang mampu tinggal dari masa ke masa dan selamat untuk pengguna. Pengalaman dan kajian mekanik membawa kepada syarat -syarat berikut untuk memastikan keseimbangan perkara yang stabil:

Keseimbangan stabil dalam badan yang disokong

Untuk badan kekal dalam keseimbangan yang stabil apabila disokong, ia mesti mematuhi:

-Badan mesti mempunyai banyak permukaan sokongan yang mungkin. Zon Sokongan ini dibatasi oleh semua paksi yang mungkin di mana objek itu dapat beralih, terbalik di bawah tindakan daya luaran.

Boleh melayani anda: biofizik: sejarah, kajian, aplikasi, konsep, kaedah apa

-Pusat graviti mestilah berada dalam kedudukan terendah.

Pusat jisim dan permukaan sokongan

Keseimbangan stabil badan, animasi atau tidak, bergantung pada lokasi pusat jisimnya, titik yang sangat istimewa di mana semua jisimnya tertumpu. Semasa di bumi, pusat jisim bertepatan dengan pusat graviti, yang merupakan titik badan di mana beratnya dianggap digunakan.

Dan ia adalah bahawa berat badan adalah salah satu kuasa yang paling penting untuk diambil kira dalam mencari keseimbangan, kerana mengikut bagaimana ia bertindak, ia boleh menyebabkan tork atau momen untuk menghidupkan badan.

Tidak semestinya pusat jisim mengandungi jisim. Dalam seseorang yang berdiri atau berbaring, pusat jisim berada di dalam badan. Tetapi ketika melenturkan untuk menyentuh jari kaki tanpa membongkok lutut, pusat jisim berada di luar.

Elemen utama yang lain untuk mengekalkan keseimbangan objek yang stabil adalah asas sokongan atau sokongan permukaan. Dari pengalaman diakui bahawa objek dengan permukaan sokongan yang besar lebih stabil daripada mereka yang mempunyai permukaan sokongan yang lebih kecil.

Untuk memastikan bahawa objek berada dalam keseimbangan yang stabil, garis tegak lurus yang bergabung dengan pusat jisim dengan permukaan tanah harus melalui pangkalan sokongan. Sekiranya garis ini berada di luar pangkalan itu, objek akan bertukar.

Contoh keseimbangan yang stabil

Untuk memastikan keseimbangan stabil objek yang disokong, strategi ini diikuti:

-Menurunkan pusat graviti objek, kerana lebih dekat ke tanah adalah, semakin besar kestabilan. Ini dapat dicapai dengan menjadikan bahagian bawah badan lebih besar.

Ia boleh melayani anda: caj langsung: konsep, ciri, contoh

-Tingkatkan kawasan bersentuhan dengan tanah.

Sudut had

Dalam angka berikut terdapat blok segi empat tepat yang diperbuat daripada bahan homogen yang disokong pada permukaan mendatar. Pusat graviti bertepatan dengan pusat geometri blok.

Berat blok boleh membuat giliran ini jika ia bersandar di luar sudut had tertentu. Sumber: f. Zapata.

Di dalam imej kiri, blok berada dalam keseimbangan yang stabil, kerana garis tegak lurus yang bergabung dengan pusat graviti dengan lantai melewati permukaan sokongan, yang merupakan pangkal blok.

Dalam angka di sebelah kanan blok cenderung sudut θ, supaya garis tegak lurus yang melewati pusat graviti jatuh tepat di pinggir blok blok. Apabila nilai sudut ini melebihi, blok bertukar ke kanan.

Angka itu memberi amaran bahawa:

Sekiranya pusat graviti yang rendah, sudut meningkat dan blok dapat dimiringkan lebih banyak tanpa berpaling. Sebaliknya, jika pusat graviti meningkat, sudut terbalik lebih rendah.

Sekiranya terbalik, blok itu akan dengan pusat graviti yang lebih rendah, sejak ke Ia kurang dari b, Dan oleh itu, kedudukannya akan lebih stabil, selain disokong pada permukaan yang lebih besar.

Situasi keseimbangan yang stabil

Berikut adalah situasi biasa di mana keseimbangan stabil mengambil bahagian, bukan sahaja badan yang disokong:

Gambar yang tergantung di dinding

Lukisan yang mengalahkan dinding berada dalam keseimbangan yang stabil, tanpa mempertimbangkan geseran, tetapi hanya berat badan.

Sukan

Apabila pemain bola sepak berjalan di belakang bola atau cuba menghalangnya daripada dibuang oleh pemain saingan, dia harus memperbaikinya untuk mengekalkan keseimbangannya stabil.

Ia boleh melayani anda: Nombor Massa: Apa itu dan Cara mendapatkannya (dengan contoh)

Baki stabil juga sangat diperlukan semasa menunggang basikal atau motosikal.

Kasut

Diketahui bahawa kasut tumit jarum tidak stabil seperti tumit yang luas, kerana mereka mempunyai permukaan sokongan yang lebih besar daripada yang pertama.

Fleksibel

Apabila seseorang menyentuh jari dengan tangan mereka, tanpa membongkok lutut, pusat doh keluar dari badan. Walau bagaimanapun, orang itu kekal dalam keseimbangan yang stabil, kerana garis tegak lurus yang menghubungkan pusat jisim dengan tanah melewati kawasan yang dibatasi oleh kaki.

Sebaliknya, jika orang itu cuba menyentuh jari -jarinya, tetapi menjaga punggung dan kakinya terjebak ke dinding, dia akan melihat bahawa dia tidak dapat melakukannya tanpa kehilangan keseimbangannya, kerana tegak lurus yang menyatukan pusat jisim dengan lantai tidak dilalui oleh kawasan yang mengehadkan kaki.

Perjalanan

Untuk mengekalkan keseimbangan semasa menaiki bas atau kereta kereta api, orang segera memisahkan kaki mereka. Dengan cara ini kawasan sokongan lebih besar dan kurang berkemungkinan jatuh.

Tayar lebar

Kereta sukan dan kereta persaingan menggunakan tayar yang luas untuk mempunyai kestabilan yang lebih besar.

Rujukan

1. Bauer, w. 2011. Fizik untuk Kejuruteraan dan Sains. Jilid 1. MC Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Konsep. 5th. Ed. Pearson.
4. Resnick, r. (1999). Fizikal. Vol. 1. Edisi ke -3. dalam bahasa Sepanyol. Syarikat Editorial Continental s.Ke. daripada c.V.
5. Rex, a. 2011. Asas Fizik. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 1. Pearson.