In de mechanica zit een object in onstabiel evenwicht wanneer het door middel van een kracht iets uit zijn positie wordt verplaatst, keert het er niet naar terug. De bal in de volgende afbeelding is bijvoorbeeld, wanneer deze zich boven de heuvel bevindt, in onstabiel evenwicht, aangezien de geringste verstoring ervoor zorgt dat hij bergafwaarts rolt, zonder de mogelijkheid om op eigen kracht terug te keren..
Als de bal zich daarentegen op een plat oppervlak bevindt, zoals in de middenpositie, wordt gezegd dat hij erin zit onverschillig evenwicht of neutraal. Er kan een storende kracht worden uitgeoefend door deze naar de ene of de andere kant te verplaatsen, maar als de kracht verdwijnt, wordt de bal weer stabiel.
Eindelijk, aan de rechterkant, bevindt de bal zich op de bodem van een concave container. Deze positie is er ook een van evenwicht, maar van stabiel evenwicht. Een kracht die de bal verstoort, zal hem slechts een beetje rond de oorspronkelijke positie laten slingeren, om er uiteindelijk rustig naar terug te keren..
Artikel index
Gewone objecten (en mensen en dieren) verliezen hun evenwicht en vallen door het koppel veroorzaakt door gewicht, de kracht die de aarde uitoefent op alle objecten nabij het oppervlak. Als je een gestrekt lichaam hebt, wordt het punt waar het gewicht inwerkt genoemd zwaartepunt.
Het gewicht kan worden uitgebalanceerd dankzij een ondersteuning, zoals die wordt geboden door een ondergrond, en op deze manier zal het object niet bewegen. Maar toch heeft het nog steeds de mogelijkheid om op een bepaald punt te draaien, omdat in de uitgestrekte objecten de balans van de krachten niet de enige factor is om ze stil te houden, maar ook de plaats waar deze krachten worden uitgeoefend..
Hieronder ziet u een figuur met een potlood in evenwicht op de punt, in onstabiele balans. Elke luchtstroming zal ervoor zorgen dat het omkantelt, maar in de tussentijd compenseren het gewicht en de normale ondersteuningskracht elkaar. Bovendien hebben beide krachten dezelfde actielijn en deze gaat door de punt van het potlood en zorgt voor balans..
Maar als het potlood een klein beetje wordt gekanteld, zoals rechts weergegeven, stopt de actielijn van het gewicht met passeren door de punt, die als een draaipunt fungeert. Vervolgens produceert het gewicht een onevenwichtig koppel en draait de naald met de klok mee..
Bijna altijd wordt een stabiel evenwicht gezocht, aangezien onstabiel evenwicht, zoals de naam al aangeeft, nogal precair is. Als we doorgaan met het voorbeeld van het potlood, als het eenmaal valt en horizontaal op het oppervlak komt te rusten, is de nieuwe positie veel stabieler dan toen het op de punt stond..
Dit komt door het feit dat enerzijds het zwaartepunt dichter bij het oppervlak ligt en anderzijds het steunoppervlak van het potlood veel groter is..
Wanneer het steunoppervlak groter is, is de kans groter dat de normaal het gewicht kan compenseren, omdat het oppervlak precies is wat de normaal uitoefent. En als de afstand van het zwaartepunt tot het oppervlak kleiner is, is de hefboomarm van het gewicht kleiner, en dus ook het koppel..
Concluderend, hoe groter de steunbasis van het object en hoe dichter het zwaartepunt bij de grond ligt, hoe kleiner de kans op kantelen en het evenwicht neigt stabiel te zijn. Baby's weten dit en daarom hebben ze de neiging om eerst te kruipen voordat ze het risico lopen op te staan.
En als het lichaam in plaats van ondersteund te worden aan een punt hangt, speelt ook de locatie van het zwaartepunt een prominente rol bij het tot stand brengen van evenwicht, zoals we binnenkort zullen zien in de volgende voorbeelden.
Het evenwicht in ondersteunde lichamen hangt zoals gezegd af van:
-Hoe dicht het zwaartepunt bij het oppervlak is.
-De grootte van de basis van het object.
Overweeg een kegel op een vlakke tafel. De meest stabiele positie is zonder twijfel met de basis van de kegel volledig ondersteund op de tafel. Dit is de stabiele evenwichtspositie, aangezien het zwaartepunt van de kegel zich op de symmetrieas bevindt en dichter bij de basis dan bij de punt..
Het onverschillige evenwicht wordt bereikt door de kegel liggend te plaatsen en het onstabiele evenwicht komt overeen met de kegel op de punt, zoals het potlood, wat misschien niet gemakkelijk is, omdat bij de minste beweging de kegel omslaat.
Het is gebruikelijk om hangende lichamen te vinden die aan ten minste één punt hangen, zoals schilderijen en lampen. Houd bij het bepalen van de balans rekening met de ligging van het zwaartepunt en dat van het ophangpunt..
De situatie is gemakkelijk te visualiseren met behulp van een rechthoekige kartonnen plaat of een regel van homogeen materiaal. Hier valt het zwaartepunt samen met het geometrische middelpunt van de figuur, aangenomen dat de massa van het object gelijkmatig is verdeeld.
Om de plaat in een onstabiel evenwicht te brengen, wordt deze opgehangen aan een punt dat wil zeggen onder van het zwaartepunt, kunt u het laken zelfs losjes tussen uw vingers houden om u bewegingsvrijheid te geven.
Een kleine kracht is voldoende om het blad onmiddellijk in de ene of de andere richting te laten draaien. De reden om te draaien is dezelfde als in het geval van het ondersteunde object: het gewicht oefent een niet-gecompenseerd koppel uit dat de rotatie van het lichaam vergemakkelijkt.
Bij het roteren passeert de plaat een positie die van stabiel evenwicht is, waarin het ophangpunt is van boven zwaartepunt. Rond deze positie slingert het een beetje en stopt uiteindelijk.
Als er opnieuw een kracht wordt uitgeoefend, oscilleert het blad weer maar keert het weer terug naar die positie, waarin het ophangpunt en het zwaartepunt zijn uitgelijnd met de verticaal.
Ten slotte wordt de onverschillige balans gecontroleerd door een pen net door het zwaartepunt te steken. Als het vel wordt geroteerd om in verschillende posities te zijn, is te zien dat er geen groot verschil tussen beide zal zijn.
Concluderend, voor lichamen die in onstabiel evenwicht zijn opgehangen, ligt het ophangpunt onder het zwaartepunt. En het tegenovergestelde voor een stabiel evenwicht.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.