Равновесие тела
Равновесие тела — это состояние, при котором тело сохраняет покой или движется равномерно и прямолинейно, не начиная также вращаться. Для этого должны быть уравновешены и силы, и их вращательное действие.
Поступательное равновесие означает, что равнодействующая сил равна нулю: силы компенсируют друг друга, поэтому ускорение тела отсутствует. Вращательное равновесие означает, что силы не создают результирующего вращения. Например, сила и сопротивляющаяся ей сила могут быть равны, но если они приложены в разных местах, тело всё равно способно повернуться.
Условия равновесия
Полное равновесие тела проверяют двумя условиями. Первое относится к поступательному движению, второе — к вращению. В простых задачах момент считают относительно удобной точки, часто опоры или оси вращения. Подробнее это разобрано на странице условия равновесия.
Здесь \(\sum \vec{F}=0\) означает нулевую сумму всех сил, а \(\sum M=0\) — нулевую сумму моментов сил относительно выбранной точки. Если выполняется только первое условие, тело может не ускоряться поступательно, но вращаться.
Книга покоится на горизонтальном столе. Сила тяжести направлена вниз, а сила реакции опоры — вверх; их модули равны. Линии действия сил проходят через одну вертикаль, поэтому их моменты взаимно компенсируются. Книга находится в равновесии.
Равновесие не означает, что на тело не действуют силы. На книгу действуют сила тяжести и реакция опоры, но их сумма равна нулю. Кроме того, равномерное прямолинейное движение тоже является равновесием: тело движется, но его скорость не меняется.
Однородная балка лежит неподвижно на двух опорах. Какие условия выполнены?
Главное
- Равновесие — это покой или равномерное прямолинейное движение без вращательного ускорения.
- Для полного равновесия нужны два условия: \(\sum \vec{F}=0\) и \(\sum M=0\).
- Уравновешенные силы могут действовать на тело; важно, чтобы они компенсировали и поступательное, и вращательное действие.