Koncepcja i przykłady stabilnej równowagi

W fizyce znajduje się obiekt w stabilna równowaga Kiedy przesuwając go lekko z jej pozycji, natychmiast wraca do niej. Możesz wizualizować ten wyobrażający sobie marmur na dole wklęsłą miskę: z małym dotykiem marmur krótko wokół najniższego punktu, a następnie pozostaje w spoczynku.

Gdy marmur znajduje się na dole pojemnika, jego grawitacyjna energia potencjalna jest minimalna, więc punkt ten jest dla niego stabilną równowagą.

Marmur jest w stabilnej równowagi, gdy znajduje się na dole pojemnika. Źródło: f. Zapata.

Stabilna równowaga jest ważna dla żywych istot i struktur, dlatego ważne jest, aby wiedzieć, od czego to zależy i jak ją zachować.

Podczas chodzenia i wykonywania ruchów ludzie i zwierzęta naturalnie utrzymują równowagę. Nie osiągnięcie tego wynikiem jest upadek. Podczas ćwiczeń sportowych stabilna równowaga jest niezbędna do rozwinięcia aktywności, na przykład granie w piłkę nożną i bieganie z piłką, uniemożliwiając jej przeciwieństwo.

Stabilność jest tak ważna z natury, że ludzie i zwierzęta mają zmysły, które pozwalają im poznać pozycję swojego ciała przez cały czas: proprioception. W uchu wewnętrznym znajdują się liczne receptory, które przez cały czas przekazują do mózgu informacje o pozycji.

Ponadto inżynierowie i budowniczowie wykorzystują zasady stabilności do budowania konstrukcji zdolnych do pozostawania w czasie i bezpiecznego dla użytkowników. Doświadczenie i badanie mechaników prowadzą do ustalenia następujących warunków w celu zapewnienia stabilnej równowagi rzeczy:

Stabilna równowaga w wsparciu ciał

Aby ciało pozostało w stabilnej równowagi po podporządkowaniu, musi być zgodne z:

-Ciało musi mieć możliwą możliwą powierzchnię wspierającą. Ta strefa wsparcia jest ograniczona przez wszystkie możliwe osie, dla których obiekt może się obrócić, obalając pod działaniem sił zewnętrznych.

Może ci służyć: biofizyka: historia, jakie badania, zastosowania, pojęcia, metody

-Środek ciężkości musi znajdować się w najniższej możliwej pozycji.

Środek masy i powierzchnia wspornika

Stabilna równowaga ciała, ożywiona czy nie, zależy od lokalizacji jego środka masowego, bardzo szczególnego punktu, w którym cała jego masa jest skoncentrowana. Podczas gdy na ziemi środek masy pokrywa się ze środkiem grawitacji, który jest punktem ciała, w którym uważa się ciężar przyłożony.

I jest taka, że ​​waga jest jedną z najważniejszych sił, które należy wziąć pod uwagę w poszukiwaniu równowagi, ponieważ według sposobu działania może spowodować moment obrotowy lub moment obrócenia ciała.

Niekoniecznie centrum masy zawiera masę. W osobie stojącej lub leżącym środkiem masy znajduje się w ciele. Ale podczas dotknięcia palców stóp bez zginania kolan, środek masy jest na zewnątrz.

Drugim elementem podstawowym w celu utrzymania stabilnej równowagi obiektu jest wsparcie lub podstawa powierzchniowa. Z doświadczenia uznaje się, że obiekty o dużych powierzchniach wsparcia są bardziej stabilne niż te o mniejszych powierzchniach wsparcia.

Aby upewnić się, że obiekt jest w stabilnej równowagi, linia prostopadła, która łączy się w środku masy z powierzchnią gleby, musi przejść przez podstawę wspornika. Jeśli ta linia spadnie na zewnątrz tej bazy, obiekt się obróci.

Przykłady stabilnych równowagi

Aby zapewnić stabilną równowagę podtrzymanego obiektu, strategie te są przestrzegane:

-Opuść środek ciężkości obiektu, ponieważ im bliżej ziemi, tym większa stabilność. Można to osiągnąć, uczynienie dolnej części ciała bardziej masywnym.

Może ci służyć: opłaty na żywo: koncepcja, cechy, przykłady

-Zwiększ obszar kontaktu z ziemią.

Kąt limitu

Na poniższej liczbie istnieje prostokątny blok wykonany z homogenicznego materiału wspieranego na poziomej powierzchni. Środek grawitacji pokrywa się z geometrycznym środkiem bloku.

Waga bloku może dokonać tej tury, jeśli pochyli się poza pewnym kątem limitu. Źródło: f. Zapata.

Na lewym obrazie blok jest w stabilnej równowagi, ponieważ linia prostopadła, która łączy się w środku grawitacji z podłogą, przechodzi przez powierzchnię nośną, która jest podstawą bloku.

Na rysunku po prawej bloku jest pochylony kąt θ, tak że linia prostopadła, która przechodzi przez środek ciężkości, spadnie dokładnie na krawędzi bloku bloku. Po przekroczeniu wartości tego kąta blok skręca w prawo.

Postać ostrzega::

Jeśli niski środek ciężkości, kąt wzrasta, a blok może być bardziej przechylony bez obracania. Z drugiej strony, jeśli środek grawitacji wzrośnie, kąt obalenia jest niższy.

W przypadku przewrócenia blok byłby z niższym środkiem grawitacji Do To jest mniej niż B, I dlatego jego pozycja byłaby bardziej stabilna, oprócz wsparcia na większej powierzchni.

Sytuacje stabilne równowagi

Poniżej znajdują się powszechne sytuacje, w których uczestniczy stabilna równowaga, nie tylko wspieranych organów:

Zdjęcia wiszące na ścianie

Obrazy, które biją ściany, są w stabilnej równowagi, bez rozważania tarcia, ale tylko waga.

Sporty

Kiedy piłkarz biegnie za piłkę lub próbuje go zapobiec usunięciu przez rywala, musi je naprawić, aby utrzymać równowagę stabilną.

Może ci służyć: numer masowy: co to jest i jak go zdobyć (z przykładami)

Stabilna równowaga jest również bardzo konieczna podczas jazdy na rowerze lub motocyklu.

Obuwie

Wiadomo, że buty na pięcie igły nie są tak stabilne jak szeroki pięt.

Zgięcia

Kiedy ktoś dotyka palców rękami, bez zginania kolan, centrum ciasta jest poza ciałem. Jednak osoba pozostaje w stabilnej równowadze, ponieważ linia prostopadła, która łączy środek masy z ziemią przechodzi przez obszar ograniczony stopami.

Z drugiej strony, jeśli dana osoba próbuje dotknąć palców, ale trzymając plecy i nogi przyklejone do ściany, zobaczy, że nie może tego zrobić bez utraty równowagi, ponieważ prostopadle jednoczy się w środku masy z podłogą podłogą nie przechodzi przez obszar ograniczający stopy.

Podróż

Aby utrzymać równowagę podczas podróży autobusem lub samochodem, ludzie natychmiast rozdzielają stopy. W ten sposób obszar wsparcia jest większy i rzadziej spadnie.

Szerokie opony

Samochody sportowe i samochody konkurencyjne wykorzystują szerokie opony, aby mieć większą stabilność.

Bibliografia

1. Bauer, w. 2011. Fizyka inżynierii i nauki. Tom 1. MC Graw Hill.
2. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna nauka fizyczna. 5. Wyd. osoba.
4. Resnick, r. (1999). Fizyczny. Tom. 1. Wydanie trzecie. po hiszpańsku. Continental Editorial Company S.DO. c.V.
5. Rex, a. 2011. Podstawy fizyki. osoba.
6. Sears, Zemansky. 2016. Fizyka uniwersytecka z nowoczesną fizyką. 14. Wyd. Tom 1. osoba.