I fysik er et objekt i stabil ligevægt når den er let fordrevet fra sin position, vender den straks tilbage til den. Du kan visualisere dette ved at forestille dig en marmor i bunden af en konkav beholder: med et lille strejf svinger marmoren kort omkring det laveste punkt og hviler derefter..
Når marmoren er i bunden af beholderen, er dens tyngdepotentiale energi minimal, så dette punkt er et stabilt ligevægtspunkt for det..
Stabil ligevægt er vigtig for levende væsener og strukturer, det er derfor, det er vigtigt at vide, hvad det afhænger af, og hvordan man vedligeholder det..
Ved at gå og udføre bevægelser opretholder mennesker og dyr naturligt balance. Manglende overholdelse vil medføre et fald. Når du træner sport, er stabil balance afgørende for at udvikle aktiviteten, såsom at spille fodbold og løbe med bolden, hvilket forhindrer modstanderen i at tage den.
Stabilitet er så vigtig i naturen, at mennesker og dyr har sanser, der giver dem mulighed for altid at kende deres krops position: proprioception. I det indre øre er der adskillige receptorer, der til enhver tid transmitterer positionsinformation til hjernen..
På samme måde bruger ingeniører og bygherrer principperne om stabilitet til at opbygge strukturer, der kan vare over tid og sikre for brugerne. Erfaring og undersøgelse af mekanik fører til etablering af følgende betingelser for at sikre en stabil ligevægt i tingene:
For at et organ forbliver i stabil ligevægt, når det understøttes, skal det overholde:
-Kroppen skal have den størst mulige støtteflade. Denne understøtningszone er afgrænset af alle de mulige akser, med hensyn til hvilke objektet kunne rotere og vælter under påvirkning af eksterne kræfter..
-Tyngdepunktet skal være så lavt som muligt.
Den stabile ligevægt i en krop, animeret eller ej, afhænger af placeringen af dens massecenter, et meget specielt punkt, hvor al dens masse er koncentreret. At være på jorden falder massepunktet sammen med tyngdepunktet, hvilket er det punkt på kroppen, hvor vægten betragtes som anvendt..
Og det er, at vægten er en af de vigtigste kræfter, der skal tages i betragtning i søgen efter balance, da det afhængigt af, hvordan det virker, kan forårsage et drejningsmoment eller øjeblik, der får kroppen til at rotere.
Massecentret indeholder ikke nødvendigvis masse. I en person, der står eller ligger, er massens centrum inde i kroppen. Men ved at bøje sig for at røre ved tæerne uden at bøje dine knæ er massecentret ude..
Det andet væsentlige element for at opretholde en stabil balance af et objekt er støtte- eller støttefladen. Erfaringsmæssigt erkendes det, at genstande med store lejeoverflader er mere stabile end dem med mindre lejeoverflader..
For at sikre, at et objekt er i stabil ligevægt, skal den lodrette linje, der forbinder massecentret med jordoverfladen, passere gennem understøtningsbasen. Hvis denne linje falder uden for basen, vælter objektet.
For at sikre en stabil ligevægt for et understøttet objekt følges disse strategier:
-Sænk genstandens tyngdepunkt, da jo tættere på jorden det er, jo større er stabiliteten. Dette kan opnås ved at gøre underkroppen mere massiv..
-Forøg området i kontakt med jorden.
I den følgende figur er der en rektangulær blok lavet af homogent materiale understøttet på en vandret overflade. Tyngdepunktet falder sammen med det geometriske centrum af blokken.
I det venstre billede er blokken i stabil ligevægt, da den vinkelrette linje, der forbinder tyngdepunktet med gulvet, passerer gennem støttefladen, som er basen af blokken..
I figuren til højre skrå blokken i en vinkel θ på en sådan måde, at den vinkelrette linje, der passerer gennem tyngdepunktet, falder lige på kanten af blokken. Når værdien af denne vinkel overskrides, vælter blokken til højre.
Af figuren kan det ses, at:
I tilfælde af væltning ville blokken have et lavere tyngdepunkt siden til er mindre end b, og derfor ville dens position være mere stabil ud over at være understøttet på en større overflade.
Almindelige situationer, hvor stabil ligevægt deltager, ikke kun understøttede kroppe, er beskrevet nedenfor:
Billederne, der hænger fra væggene, er i stabil ligevægt uden at tage hensyn til friktionskræfter, men kun vægten.
Når en fodboldspiller løber efter bolden eller prøver at forhindre en rivaliserende spiller i at tage den væk, skal han klare at holde balancen stabil.
Stabil balance er også meget nødvendig, når man cykler eller motorcykel.
Det er kendt, at stilethælede sko ikke er så stabile som brede hæle, fordi disse har en større støtteflade end den tidligere.
Når en person rører ved tæerne med hænderne uden at bøje knæene, er massens centrum uden for kroppen. Imidlertid forbliver personen i en stabil ligevægt, fordi den vinkelrette linje, der forbinder massecentret med jorden passerer gennem det område, der er afgrænset af fødderne..
På den anden side, hvis personen prøver at røre ved tæerne, men holder ryggen og benene tæt på væggen, vil han se, at han ikke kan gøre det uden at miste balancen, fordi den vinkelrette, der forbinder massens centrum med gulvet passerer ikke forbi det område, der er afgrænset af fødderne.
For at opretholde balance, når de står på en bus- eller togbil, spreder folk straks deres fødder fra hinanden. På denne måde er liftområdet større, og det er mindre sandsynligt, at det falder..
Sportsbiler og racerbiler bruger brede dæk for større stabilitet.
Endnu ingen kommentarer