Konsep dan contoh keseimbangan yang tidak stabil

Dalam mekanik, objek ada Keseimbangan yang tidak stabil Apabila dengan memindahkannya dari kedudukannya dengan kekerasan, ia tidak kembali kepadanya. Sebagai contoh, bola dari angka berikut, ketika berada di atas gundukan berada dalam keseimbangan yang tidak stabil, kerana gangguan yang sedikit akan membuatnya terbalik, tanpa kemungkinan kembali dengan cara sendiri.

Rajah 1. Bola berada dalam keseimbangan yang tidak stabil di kedudukan kiri, dalam keseimbangan acuh tak acuh di tengah dan dalam keseimbangan yang stabil ke kanan. Sumber: Wikimedia Commons.

Sebaliknya, ketika bola berada di permukaan rata, seperti di kedudukan pusat, dikatakan bahawa ia ada keseimbangan acuh tak acuh atau neutral. Daya yang mengganggu ia boleh digunakan, memindahkannya ke sisi lain, tetapi jika kekuatan hilang, bola akan stabil lagi.

Akhirnya, di sebelah kanan, bola berada di bahagian bawah mangkuk cekung. Kedudukan ini juga seimbang, tetapi keseimbangan yang stabil. Satu daya yang mengganggu bola, hanya akan mendapatkannya untuk berayun sedikit di sekitar kedudukan asal, untuk kembali ke sana.

[TOC]

Punca kehilangan keseimbangan

Objek biasa (dan orang dan haiwan) kehilangan keseimbangan dan kejatuhan kerana tork yang berasal dari berat badan, daya yang dikenakan oleh bumi ke atas semua objek yang dekat dengan permukaannya. Apabila anda mempunyai badan yang dilanjutkan, titik di mana berat bertindak dipanggil Pusat Graviti.

Berat boleh seimbang terima kasih kepada sokongan, seperti yang menyediakan permukaan, dan dengan cara ini objek tidak akan bergerak. Tetapi masih mempunyai kemungkinan beralih berkenaan dengan beberapa titik, kerana dalam objek lanjutan, keseimbangan kekuatan bukanlah satu -satunya faktor untuk menjaga mereka diam, tetapi juga tempat di mana daya ini digunakan.

Di bawah terdapat angka dengan pensil seimbang di hujungnya, dalam keseimbangan yang tidak stabil. Mana -mana arus udara akan menolaknya, tetapi sementara itu, berat badan dan daya normal yang menyokong diri mereka dikompensasi. Di samping itu, kedua -dua kuasa mempunyai garis tindakan yang sama dan ini melalui hujung pensil, memastikan keseimbangan.

Boleh melayani anda: vektor bukan -planar: definisi, syarat, latihan

Tetapi jika pensil bersandar sedikit, seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan, garis tindakan berat berhenti melalui hujung, yang bertindak sebagai pivot. Kemudian berat menghasilkan tork yang tidak seimbang dan pensil berputar ke arah tangan jam.

Rajah 2. Pensil yang disokong pada hujungnya adalah dalam keseimbangan yang tidak stabil, gangguan kecil akan menyebabkan berat badan menghasilkan tork berkenaan dengan hujung dan pensil akan jatuh. Sumber: f. Zapata.

Faktor yang menjamin kestabilan

Hampir selalu apa yang dicari adalah keseimbangan yang stabil, kerana keseimbangan yang tidak stabil adalah, seperti namanya, agak tidak menentu. Meneruskan dengan contoh pensil, apabila ia jatuh dan kekal mendatar di permukaan, kedudukan baru jauh lebih stabil daripada ketika ia dihentikan di hujung.

Ini kerana, di satu pihak, pusat graviti lebih dekat dengan permukaan dan di sisi lain, permukaan sokongan pensil jauh lebih besar.

Apabila permukaan sokongan adalah lar. Dan jika jarak dari pusat graviti ke permukaan lebih rendah, lengan tuil berat lebih rendah, dan oleh itu tork juga.

Kesimpulannya, semakin besar asas sokongan objek, dan lebih dekat pusat graviti ke lantai, semakin kurang kebarangkalian terbalik dan keseimbangan cenderung stabil. Bayi tahu dan itulah sebabnya mereka biasanya retak terlebih dahulu sebelum mempertaruhkan berdiri.

Dan jika bukannya disokong, badan digantung dari satu titik, lokasi pusat graviti juga mempunyai peranan yang menonjol ketika mewujudkan keseimbangan, seperti yang akan dilihat tidak lama lagi dalam contoh berikut.

Boleh melayani anda: Gunung Olympus (Marikh)

Contoh keseimbangan

Keseimbangan dalam badan yang disokong

Keseimbangan dalam badan yang disokong bergantung, seperti yang dinyatakan, pada:

-Berapa dekat pusat graviti permukaan.

-Saiz asas objek.

Pertimbangkan kerucut di atas meja rata. Kedudukan yang paling stabil tanpa keraguan adalah dengan pangkal kon yang disokong sepenuhnya di atas meja. Ini adalah kedudukan keseimbangan yang stabil, kerana pusat graviti kon berada di paksi simetri dan lebih dekat ke pangkalannya daripada tip.

Keseimbangan acuh tak acuh dicapai dengan meletakkan kerucut berbaring dan keseimbangan yang tidak stabil sepadan dengan kerucut di hujungnya, seperti pensil, yang mungkin bukan tugas yang mudah, memandangkan pergerakan terkecil kerucut.

Rajah 3. Keseimbangan kon yang stabil, acuh tak acuh dan tidak stabil yang disokong di atas meja. Sumber: f. Zapata.

Keseimbangan dalam badan yang digantung

Adalah biasa untuk mencari badan yang digantung yang menggantung sekurang -kurangnya satu titik, seperti lukisan dan lampu. Apabila menetapkan keseimbangan, adalah perlu untuk mempertimbangkan lokasi pusat graviti dan titik penggantungan.

Keadaan ini mudah digambarkan dengan bantuan lembaran kadbod segi empat tepat atau peraturan bahan homogen. Di sini pusat graviti bertepatan dengan pusat geometri angka, yang mengandaikan bahawa jisim objek diedarkan secara seragam.

Untuk meletakkan lembaran dalam keseimbangan yang tidak stabil, ia digantung dari titik yang dijumpai di bawah Dari pusat graviti, bahkan memegang lembaran antara jari tanpa mengetatkan terlalu banyak, untuk meninggalkan dia kebebasan bergerak.

Kekuatan kecil sudah cukup untuk lembaran untuk segera berputar dalam satu pengertian atau yang lain. Sebab gilirannya adalah sama seperti dalam kes objek yang disokong: berat badan menimbulkan tork yang tidak kompromi yang memudahkan putaran badan.

Boleh melayani anda: Haba penyelesaian: Bagaimana ia dikira, aplikasi dan latihan

Apabila beralih, lembaran melewati kedudukan yang mempunyai keseimbangan yang stabil, di mana titik penggantungan kekal dari atas pusat graviti. Di sekitar kedudukan ini ia berkisar sedikit dan akhirnya berhenti.

Sekiranya daya digunakan lagi, lamina berkisar sekali lagi tetapi kembali ke kedudukan itu lagi, di mana titik penggantungan dan pusat graviti diselaraskan dengan menegak.

Akhirnya, keseimbangan acuh tak acuh diperiksa dengan lulus pin tepat melalui pusat graviti. Sekiranya lembaran itu berpaling untuk berada di kedudukan yang berbeza, dilihat bahawa tidak akan ada perbezaan yang lebih besar di antara mereka.

Kesimpulannya, bagi badan -badan yang digantung dalam keseimbangan yang tidak stabil, titik penggantungan berada di bawah pusat graviti. Dan sebaliknya untuk keseimbangan yang stabil.

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.