7 Przykład równowagi neutralnej: szczegółowe wyjaśnienia

by

Ten artykuł będzie oparty na przykładzie równowagi neutralnej. Kiedy słyszymy słowo równowaga, od razu myślimy o równowadze między obiektami lub siłami. Fakt ten jest prawdą, że równowaga bezpośrednio odnosi się do równowagi między dwoma lub więcej obiektami.

W tym artykule będziemy dalej studiować równowagę. To coś więcej niż tylko balansowanie. Najpierw omówimy różne rodzaje równowagi. W tym artykule skupimy się na neutralnej równowadze.

Co to jest równowaga?

Jak omówiono powyżej, równowaga to stan układu w którym wszystkie siły są zrównoważone lub znoszą się nawzajem. Równowaga jest bardzo ważna w każdej dziedzinie, czy to chemii, fizyce, inżynierii, czy w życiu codziennym. Równowaga oznacza równowagę, bez równowagi bardzo trudno będzie, aby życie było proste.

Równowagę można ogólnie sklasyfikować jako równowagę mechaniczną, równowagę chemiczną i równowagę termiczną. Równowaga mechaniczna jest również podzielona na podkategorie, z których jednym z nich jest równowaga neutralna (inne podtypy to równowaga stabilna i równowaga niestabilna). Zobaczmy, czym jest równowaga neutralna.

Przykład równowagi neutralnej
Obraz: Równowaga termiczna

Kredytów obrazka: Ku, Równowaga termiczna w układzie zamkniętym, CC BY-SA 4.0

Równanie równowagi sił

Kiedy działa wiele sił, obiekt na stabilnej ścieżce lub pozostanie nieruchomy staje się trudny. Jeśli siły działają w taki sposób, że siły te znoszą się nawzajem, łatwiej jest utrzymać obiekt w stabilności.

Rozważmy dwie siły F1 i F2 działające na ciało A. Te dwie siły działają w pierwszym przypadku poziomo, aw drugim pionowo. Aby ciało było w równowadze w obu przypadkach, muszą być spełnione następujące warunki:

  • 1st case- Aby ciało było w równowadze, wszystkie siły powinny się znosić, co oznacza, że ​​suma wszystkich sił poziomych powinna wynosić zero.

Fx = 0

gdzie,

Fx reprezentuje wszystkie siły w kierunku X

  • 2nd case- Aby ciało było w równowadze, wszystkie siły powinny się znosić, co oznacza, że ​​suma wszystkich sił pionowych powinna być równa zeru.

ΣFx = 0

gdzie,

Fy reprezentuje wszystkie siły w kierunku Y

Czym jest równowaga neutralna?

Równowaga neutralna to rodzaj równowagi, w której ciało odpoczywa w nowej pozycji po lekkim przemieszczeniu przez jakąś siłę zewnętrzną.

Ciało nie porusza się po osiągnięciu neutralnej równowagi, co oznacza, że ​​pozostaje nieruchome. Jest to obowiązkowy warunek równowagi neutralnej. Jeśli ciało przesunie się do swojej pierwotnej pozycji, powinno zostać przemieszczone przez siłę zewnętrzną.

Ciało nie wraca do swojej pierwotnej pozycji, lecz pozostaje nieruchome w nowej pozycji.

Przykład równowagi neutralnej

Teraz mamy pomysł na neutralność równowaga, wyjaśnijmy to, patrząc na kilka przykładów podanych poniżej.

W codziennym życiu doświadczamy neutralnej równowagi, zobaczmy przykłady równowagi neutralnej widzimy w życiu codziennym-

Marmur leżący na poziomej powierzchni, niezakłócony

Kulka się nie porusza, ponieważ nie działa na nią żadna siła. Marmur leży tam sam, bez wsparcia sił zewnętrznych. Porusza się tylko wtedy, gdy zostanie na niego przyłożona siła zewnętrzna. Stąd mówi się, że jest w neutralnej równowadze.

Przesuwając książkę po powierzchni stołu, książka po spoczynku znajduje się w neutralnej równowadze

Gdy działanie siły słabnie, książka osiąga neutralną równowagę.

Piłka nożna leżąca na ziemi

Gdy piłka leży nietknięta na ziemi, nie porusza się. Do poruszenia piłki potrzebna jest siła zewnętrzna. Bez żadnej zewnętrznej siły będzie tam leżał. Jest to więc równowaga neutralna.

Samochód zaparkowany bez hamulca ręcznego (brak siły zewnętrznej, aby pozostał nieruchomy)

Gdy hamulce ręczne nie są zaciągnięte, oznacza to, że samochód jest nieruchomy i nie jest przykładana żadna siła zewnętrzna, aby utrzymać go w miejscu, a więc znajduje się w równowadze neutralnej.

Wałek leżący nieruchomo na płaskiej powierzchni

Wałek potoczy się, gdy zostanie dotknięty przez siłę zewnętrzną, a gdy leży w stanie nienaruszonym, mówi się, że walec znajduje się w równowadze neutralnej.

Nakładanie lepkiego kremu na dłonie (np. krem ​​przeciwsłoneczny)

Lepkie kremy/płyny nie będą się poruszać, dopóki nie zostanie na nie przyłożona siła zewnętrzna. Podobnie jak w przypadku kremu z filtrem przeciwsłonecznym, do jego nałożenia należy zastosować siłę ścinającą, bez której nie rozprzestrzeniłby się on sam.

Kolba leżąca na ziemi

Kolba leżąca na ziemi jest nieruchoma, nie poruszy się bez przyłożenia siły. Stąd mówi się, że jest w neutralnej równowadze.

Pchanie ciężkiego pudełka

Gdy zaczniemy pchać ciężkie pudło, obiekt zaczyna się poruszać, ale w momencie, gdy przestajemy pchać, obiekt przestaje się poruszać. Sam nie porusza się dalej ani nie wraca do miejsca, w którym zaczął się poruszać. Stąd jest w neutralnej równowadze,

Rzucając ciężki przedmiot na podłogę, zatrzymuje się, gdy tylko wyląduje na podłodze

Kiedy rzucamy ciężkim przedmiotem na podłogę, przedmiot spada z powodu siła grawitacji. Kiedy ląduje na ziemi, pod własnym ciężarem nie odbija się od grawitacji. Dzięki temu pozostaje tam bez podnoszenia z ziemi. Możemy więc powiedzieć, że obiekt znajduje się w neutralnej równowadze.

Neutralna równowaga ciał pływających

 Kiedy ciało unosi się, mówi się, że znajduje się w neutralnej równowadze, gdy ciało nie wraca do swojej pierwotnej pozycji ani nie porusza się dalej.

M to meta centrum ciała. Jeśli leży dokładnie w tym samym punkcie, w którym znajduje się grawitacja, G, wtedy mówi się, że ciało znajduje się w neutralnej równowadze.

Co rozumiesz przez stabilną równowagę?

Widzieliśmy, że w neutralnej równowadze ciało pozostaje w nowej pozycji. Teraz, w stabilnej równowadze, ciało wraca do swojej pierwotnej pozycji po podniesieniu siły lub nie działa już na nie.

Przemieszczenie następuje w wyniku siły zewnętrznej przyłożonej do ciała. Równowaga neutralna i równowaga stabilna mogą brzmieć podobnie, ale różnią się od siebie.

Czy równowaga stabilna i równowaga neutralna są takie same?

Równowaga stabilna i równowaga neutralna mogą brzmieć podobnie, ale różnią się od siebie. Chociaż między nimi też nie ma dużej różnicy.

Podstawowa różnica polega na tym, że w stabilnej równowadze ciało wraca do swojej pierwotnej pozycji, ale w neutralnej równowadze ciało pozostaje nieruchome w nowej pozycji bez powrotu do swojej pierwotnej pozycji lub dalszego poruszania się.

Czym jest równowaga niestabilna?

Niestabilna równowaga to stan ciała, w którym nawet niewielki ruch w ciele spowoduje dużą zmianę. Oznacza to, że ciało jest tak niestabilne, że lekkie pchnięcie zakłóci jego stan równowagi.

Możemy obserwować niestabilna równowaga w życiu codziennym. Na przykład, jeśli przyłożymy szpiczastą końcówkę do książki i lekko ją przesuniemy, szpiczasty wierzchołek natychmiast opada. Podobnie, jeśli postawimy butelkę z wąską nakrętką do góry nogami, może ona pozostać nieruchoma, ale po przyłożeniu niewielkiej siły opadnie.

Znaczenie równowagi

Wszyscy doświadczyliśmy, że doskonałość wiąże się ze stabilnością. W fizyce możemy zaobserwować, że każdy atom doświadcza pewnego rodzaju siły.

  • Atom jest stabilny, ponieważ siły międzyatomowe są zrównoważone W chwili, gdy próbujemy rozszczepić atom, otrzymujemy bombę atomową!
  • Używając nożyczek uważamy, że niewygodne jest, gdy przedmiot porusza się tu i tam, możemy łatwo ciąć, jeśli jest zaciśnięty lub trzymany ręką.
  •  Chodzenie po pochyłej drodze jest trudne, ponieważ działamy wbrew grawitacji, przez co równowaga jest zaburzona.
  • Samolot porusza się w wyniku równowagi między siłą grawitacji a wyporem.
  • Chodzenie jest również przykładem zrównoważonej równowagi, jeśli grawitacja byłaby mniejsza niż moglibyśmy zacząć unosić się w powietrzu.

Istnieje wiele przykłady w życiu codziennym, w których możemy podziękować równowadze dla istniejącego. Bez równowagi nie moglibyśmy mieć takiej prostoty w naszym życiu.

Przeczytaj także: