Положение равновесия
Положение равновесия — это положение тела, в котором равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю. Если тело в этот момент покоится, оно сохраняет покой; при движении оно может пройти это положение с ненулевой скоростью.
Равнодействующая равна нулю не потому, что сил нет, а потому, что они взаимно компенсируют друг друга. Например, подвешенный груз покоится, когда сила тяжести направлена вниз и уравновешена силой упругости нити или пружины.
Груз закреплён на горизонтальной пружине. В положении равновесия пружина может быть растянута, но сила упругости направлена к положению равновесия и по модулю уравновешивается другими силами. Если отклонить груз, равнодействующая станет ненулевой и направит его обратно.
Положение равновесия — это место, а не состояние движения. При колебаниях груз проходит его с наибольшей скоростью, поэтому в этот момент он обычно не покоится. Остановка происходит в крайних положениях, где скорость равна нулю. У математического маятника положение равновесия — нижняя точка траектории.
Что верно для тела, находящегося в положении равновесия?
Если тело отклонить от положения равновесия, появляется ненулевая равнодействующая. В устойчивом равновесии она направлена обратно, к положению равновесия; именно поэтому возможны колебания около этой точки.
Главное
- Положение равновесия определяется условием \(\sum \vec{F}=\vec{0}\).
- Силы в этом положении могут действовать, но взаимно уравновешиваются.
- При колебаниях тело обычно проходит положение равновесия с максимальной скоростью.