Механічна рівновага

Розділ механіки, в якому вивчаються умови рівноваги тіл, називається статикою. З другого закону Ньютона випливає, що, якщо векторна сума всіх сил, прикладених до тіла, дорівнює нулю, то тіло зберігає свою швидкість незмінною. Зокрема, якщо початкова швидкість дорівнює нулю, тіло залишається в спокої.

Очевидно, що тіло може спочивати тільки по відношенню до однієї певній системі координат. У статиці вивчають умови рівноваги тіл саме в такій системі. Необхідна умова рівноваги можна отримати також, розглянувши рух центру мас системи матеріальних точок. Внутрішні сили не впливають на рух центру мас. Прискорення центру мас визначається векторною сумою зовнішніх сил. Але якщо ця сума дорівнює нулю, то прискорення центру мас, а, отже, швидкість центру мас. Якщо в початковий момент, то центр мас тіла залишається в спокої.
Таким чином, перша умова рівноваги тіл формулюється таким чином: швидкість тіла не змінюється, якщо сума зовнішніх сил, прикладених в кожній точці, дорівнює нулю. Отримане умова спокою центру мас є необхідним (але недостатнім) умовою рівноваги твердого тіла.
Приклад
Може бути так, що всі сили, що діють на тіло, врівноважені, тим не менш, тіло буде прискорюватися. Наприклад, якщо прикласти дві рівних і протилежно спрямованих сили (їх називають парою сил) до центру мас колеса, то колесо буде спочивати, якщо його початкова швидкість дорівнювала нулю. Якщо ж ці сили докласти до різних точок, то колесо почне обертатися (рис. 4.5). Це пояснюється тим, що тіло перебуває в рівновазі, коли сума всіх сил дорівнює нулю в кожній точці тіла. Але якщо сума зовнішніх сил дорівнює нулю, а сума всіх сил, прикладених до кожного елементу тіла, не дорівнює нулю, то тіло не буде знаходитися в рівновазі, можливо (як в розглянутому прикладі) обертальний рух. Таким чином, якщо тіло може обертатися щодо деякої осі, то для його рівноваги недостатньо рівності нулю рівнодіючої всіх сил.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Механічна рівновага