Konsep dan contoh keseimbangan yang tidak stabil

Dalam mekanik, suatu objek ada Keseimbangan yang tidak stabil Ketika dengan memindahkannya hanya dari posisinya dengan paksa, itu tidak kembali ke sana. Misalnya, bola dari gambar berikut, ketika di atas gundukan berada dalam keseimbangan yang tidak stabil, karena sedikit gangguan akan membuatnya terbalik, tanpa kemungkinan untuk kembali dengan cara sendiri.

Gambar 1. Bola berada dalam keseimbangan yang tidak stabil di posisi kiri, dalam keseimbangan acuh tak acuh di tengah dan dalam keseimbangan stabil di sebelah kanan. Sumber: Wikimedia Commons.

Di sisi lain, ketika bola berada di permukaan yang rata, seperti pada posisi tengah, dikatakan bahwa itu ada di dalam keseimbangan acuh tak acuh atau netral. Kekuatan yang mengganggu itu dapat diterapkan, memindahkannya ke sisi lain, tetapi jika gaya menghilang, bola akan stabil lagi.

Akhirnya, di sebelah kanan, bola berada di bagian bawah mangkuk cekung. Posisi ini juga seimbang, tetapi keseimbangan stabil. Kekuatan yang mengganggu bola, hanya akan membuatnya berosilasi sedikit di sekitar posisi asli, untuk akhirnya kembali ke sana.

[TOC]

Penyebab kehilangan keseimbangan

Objek umum (dan manusia dan hewan) kehilangan keseimbangan dan jatuh karena torsi berasal dari berat, gaya yang diberikan oleh bumi di atas semua objek yang dekat dengan permukaannya. Saat Anda memiliki tubuh yang diperluas, titik di mana aksi beratnya disebut pusat gravitasi.

Beratnya dapat diseimbangkan berkat dukungan, seperti yang menyediakan permukaan, dan dengan cara ini objek tidak akan bergerak. Tetapi masih memiliki kemungkinan berpaling sehubungan dengan beberapa titik, karena pada objek yang diperluas, keseimbangan kekuatan bukan satu -satunya faktor untuk mempertahankannya, tetapi juga tempat di mana kekuatan -kekuatan ini diterapkan.

Di bawah ada sosok dengan pensil seimbang di ujungnya, dalam keseimbangan yang tidak stabil. Setiap arus udara akan mematikannya, tetapi sementara itu, berat dan kekuatan normal yang mendukung diri mereka sendiri dikompensasi. Selain itu, kedua kekuatan memiliki garis aksi yang sama dan ini melewati ujung pensil, memastikan keseimbangan.

Dapat melayani Anda: vektor non -coplanar: definisi, kondisi, latihan

Tetapi jika pensil bersandar sedikit, seperti yang ditunjukkan ke kanan, garis aksi berat berhenti melewati ujung, yang bertindak sebagai pivot. Kemudian berat menghasilkan torsi yang tidak seimbang dan pensil berputar ke arah jam tangan.

Gambar 2. Pensil yang didukung pada ujungnya berada dalam keseimbangan yang tidak stabil, gangguan kecil akan menyebabkan bobot menghasilkan torsi sehubungan dengan ujungnya dan pensil akan jatuh. Sumber: f. Zapata.

Faktor yang menjamin stabilitas

Hampir selalu apa yang dicari adalah keseimbangan yang stabil, karena keseimbangan yang tidak stabil, seperti namanya, cukup berbahaya. Melanjutkan dengan contoh pensil, setelah jatuh dan tetap secara horizontal di permukaan, posisi baru jauh lebih stabil daripada ketika dihentikan di ujung.

Ini karena, di satu sisi, pusat gravitasi lebih dekat ke permukaan dan di sisi lain, permukaan pendukung pensil jauh lebih besar.

Saat permukaan pendukung adalah Lar. Dan jika jarak dari pusat gravitasi ke permukaan lebih rendah, lengan tuas berat lebih rendah, dan oleh karena itu torsi juga.

Sebagai kesimpulan, semakin besar dasar dukungan dari objek, dan lebih dekat pusat gravitasi ke lantai, semakin sedikit probabilitas terbalik dan keseimbangan cenderung stabil. Bayi mengetahuinya dan itulah sebabnya mereka biasanya retak terlebih dahulu sebelum berisiko berdiri.

Dan jika alih -alih didukung, tubuh ditangguhkan dari suatu titik, lokasi pusat gravitasi juga memiliki peran yang menonjol ketika membangun keseimbangan, seperti yang akan dilihat segera dalam contoh -contoh berikut.

Dapat melayani Anda: Gunung Olympus (Mars)

Contoh keseimbangan

Keseimbangan dalam tubuh yang didukung

Keseimbangan dalam badan yang didukung tergantung, seperti yang dinyatakan, pada:

-Seberapa dekat pusat gravitasi permukaan.

-Ukuran dasar objek.

Pertimbangkan kerucut di atas meja datar. Posisi yang paling stabil tanpa keraguan adalah dengan dasar kerucut yang didukung sepenuhnya di atas meja. Ini adalah posisi keseimbangan yang stabil, karena pusat gravitasi kerucut berada pada sumbu simetri dan lebih dekat ke pangkalannya daripada ke ujung.

Keseimbangan yang acuh tak acuh dicapai dengan menempatkan kerucut berbohong dan keseimbangan yang tidak stabil sesuai dengan kerucut di ujungnya, seperti pensil, yang mungkin bukan tugas yang mudah, mengingat bahwa gerakan terkecil yang diputar kerucut.

Gambar 3. Keseimbangan kerucut yang stabil, acuh tak acuh dan tidak stabil yang didukung di atas meja. Sumber: f. Zapata.

Keseimbangan dalam tubuh yang ditangguhkan

Adalah umum untuk menemukan mayat yang ditangguhkan yang menggantung setidaknya satu titik, seperti lukisan dan lampu. Saat menetapkan keseimbangan, perlu untuk mempertimbangkan lokasi pusat gravitasi dan titik suspensi.

Situasi ini mudah divisualisasikan dengan bantuan lembar kardus persegi panjang atau aturan material yang homogen. Di sini pusat gravitasi bertepatan dengan pusat geometris dari gambar, dengan asumsi bahwa massa objek didistribusikan secara seragam.

Untuk menempatkan lembaran dalam keseimbangan yang tidak stabil, itu ditangguhkan dari titik yang ditemukan di bawah Dari pusat gravitasi, itu bahkan hanya memegang lembaran di antara jari -jari tanpa terlalu mengencangkan, untuk meninggalkannya kebebasan bergerak.

Kekuatan kecil sudah cukup untuk lembaran untuk segera berputar dalam satu hal atau lainnya. Alasan gilirannya sama dengan dalam kasus objek yang didukung: Beratnya memberikan torsi tanpa kompromi yang memfasilitasi rotasi tubuh.

Dapat melayani Anda: solusi panas: bagaimana itu dihitung, aplikasi dan latihan

Saat berputar, lembaran melewati posisi yang memiliki kesetimbangan yang stabil, di mana titik suspensi tetap dari atas dari pusat gravitasi. Di sekitar posisi ini sedikit berkisar dan akhirnya berhenti.

Jika gaya diterapkan lagi, lamina berkisar lagi tetapi kembali ke posisi itu lagi, di mana titik suspensi dan pusat gravitasi selaras dengan vertikal.

Akhirnya, keseimbangan acuh tak acuh diperiksa dengan melewati pin tepat melalui pusat gravitasi. Jika lembaran diputar untuk tetap di posisi yang berbeda, terlihat bahwa tidak akan ada perbedaan yang lebih besar di antara mereka.

Sebagai kesimpulan, untuk tubuh yang ditangguhkan dalam keseimbangan yang tidak stabil, titik suspensi di bawah pusat gravitasi. Dan sebaliknya untuk keseimbangan stabil.

Referensi

1. Bauer, w. 2011. Fisika untuk Teknik dan Ilmu Pengetahuan. Volume 1. MC Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Ilmu Fisik Konseptual. Ke -5. Ed. Pearson.
4. Resnick, r. (1999). Fisik. Vol. 1. Edisi ke -3. di Spanyol. Perusahaan Editorial Kontinental S.KE. dari c.V.
5. Rex, a. 2011. Dasar -dasar fisika. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14. Ed. Volume 1. Pearson.