Echilibrul (mecanic,termic,etc.)

Echilibrul mecanic

Echilibrul mecanic de translatie

Conform principiului fundamental al dinamicii, pentru ca un sistem de forţe care acţionează asupra unui corp, să nu-i schimbe starea de mişcare rectilinie sau de repaus, este necesar ca rezultanta acestor forţe să fie nulă. Această concluzie este valabilă numai la mişcarea de translaţie a corpurilor, nu şi referitor la mişcarea de rotaţie a acestora. Rezultă că echilibrul corpurilor trebuie studiat atât în raport cu mişcarea de translaţie cât şi cu mişcarea de rotaţie.

Corpurile rigide sunt în echilibru în raport cu mişcarea de translaţie dacă sunt în repaus sau dacă se deplasează rectiliniu şi uniform faţă de sistemele de referinţă inerţiale. Un corp solid rigid va fi în echilibru de translaţie dacă rezultanta forţelor ce acţionează asupra lui este nulă:

Echilibrul mecanic de rotatie

Prin mişcarea de rotaţie a corpului rigid se înţelege mişcarea în care toate punctele sale descriu cercuri cu centrele pe o dreaptă numită axă de rotaţie. După cum se ştie, efectul de rotaţie al unei forţe, se defineşte momentul forţei: M=Frsina
Condiţia pentru ca un corp rigid să fie în echilibru faţă de mişcarea de rotaţie este ca momentul rezultant al forţelor faţă de un punct, numit pol, sau faţă de o axă să fie nul:

Alegerea polului de rotaţie se face convenabil în vederea scrierii comode a tuturor momentelor. Uneori se pot alege chiar mai mulţi poli de rotaţie stabilind echilibrul pentru fiecare pol. Stabilirea condiţiilor de echilibru se face analizând posibilităţile de mişcare ale corpului: dacă este translaţie, rotaţie sau ambele mişcări.

Echilibrul mecanic stabil, instabil si indiferent.

Echilibrul mecanic stabil-un corp se afla in echilibru mecanic stabil daca,miscandu-l usor din pozitia de echilibru si lasandu-l apoi liber, acesta se intoarce spre pozitia de echilibru avuta.
Echilibrul mecanic instabil-un corp se afla in echilibru mecanic instabil daca oricat de putin modificam pozitia acestuia si apot il lasam liber,acesta se va indeparta de pozitia de echilibru mecanic avuta.
Echilibrul mecanic indiferent-un corp se afla in stare de echilibru mecanic indiferent daca,modificadu-i usor pozitia de echilibru mecanic si lasandu-l liber,acesta ramane in echlibru mecanic.
Să considerăm o suprafaţă a cărui profil este reprezentat în figura 1. Vom aşeza în diferite puncte ale acestei suprafeţe o bilă de dimensiuni reduse, asimilabilă cu un punct material. Constatăm că bila este în echilibru în punctele A şi B de pe porţiunea curbă a suprafeţei, precum şi în toate punctele de pe porţiunea plană orizontală MP a suprafeţei

deoarece  în  toate  aceste  puncte  rezultanta  forţelor  care  acţioneză  asupra  punctului

material este  egală cu  zero: G=N, unde G  este   marimea greutatii punctului material iar, N este marimea reactiunii,G si N fiind forte opuse.

  

Dacă îndepărtăm foarte puţin bila din poziţia de echilibru , pot intervenii trei situaţii:

a)  îndepărtând-o din punctul A, asupra bilei acţionează o forţă rezultantă care o îndepărteazăşi mai mult de poziţia iniţială. Se spune că echilibrul e instabil;

b)  îndepărtând-o  din punctul B, bila este acţionată de o forţă rezultantă care o readuce la poziţia iţială se spune că echilibrul este stabil;

c)  îndepărtată din punctul C, bila rămâne în echilibru în orice punct al suprafeţei plane; se spune că echilibrul este indiferent.

Prin urmare forţa rezultată egală cu zero este o condiţie necesară, dar nu suficientă

pentru echilibrul stabil al pnctului material într-un câmp de forţe conservativ.

Mi-au atras atentia cateva exemple  amuzante de corpuri aflate in  cele trei tipuri de echilibru mecanic: echilibru mecanic stabil,instabil si indiferent.
http://www.youtube.com/watch?v=0ol9pNZ6AZo -pentru echilibrul mecanic stabil.
http://www.youtube.com/watch?v=tZmDWltBziM -pentru echilibrul mecanic instabil.
http://www.youtube.com/watch?v=Qc5XX-acXWA -pentru echilibrul mecanic indiferent.