Рівновагою називають такий стан тіла, за якого воно перебуває у спокої або рухається рівномірно.

Розділ механіки, в якому розглядаються умови рівноваги тіл під дією прикладених сил, називається статикою.

Ознайомимося з умовами рівноваги твердих тіл два двох випадків: за відсутності обертання та для тіла, що має вісь обертання.

Умова рівноваги тіла, що може рухатися поступально, випливає з другого закону Ньютона:

і початкова швидкість дорівнює нулю, то тіло в цій системі відліку перебуватиме у спокої. Рівновага тіла, що може переміщатися в довільному напрямі, настає, якщо векторна сума усіх сил, що діють на нього, дорівнює нулю.

У цьому випадку і сума проекцій усіх сил на будь який напрям дорівнює нулю. Таким чином, можна дати і таке формулювання: умовою рівноваги тіла, що не може обертатися, є рівність нулю суми проекцій всіх прикладених до нього сил на будь-яку координатну вісь.

Розглянемо умову рівноваги тіла, що може обертатися навколо осі.

Сила, яка діє на тіло, закріплене на осі, може спричинити його поворот або обертання лише тоді, коли напрям її дії не проходить через вісь обертання.

Для рівноваги тіла, що має вісь обертання, істотними є не лише значення сил, а й відстані лінії дії цих сил до осі обертання.

Найкоротшу відстань від осі обертання до лінії дії сили називають плечем сили L.

Обертальна дія сили залежить від величини і плеча цієї сили.

Добуток сили на плече називається моментом сили відносно осі обертання:

Одиниця вимірювання моменту сили:

Момент сили – величина, яка характеризує обертальну дію сили. Якщо лінія дії сили проходить через вісь обертання, то момент цієї сили дорівнює нулю.

Щоб відрізнити моменти сил, які викликають обертання в протилежних напрямах, домовилися вважати моменти сил, які обертають тіло проти годинникової стрілки, - від’ємними, а моменти сил, які обертають тіло за годинниковою стрілкою, - додатними.

Щоб тіло перебувало в рівновазі, мають виконуватися одночасно дві умови:

1) сума всіх сил, які діють на тіло, має дорівнювати нулю:

2) алгебраїчна сума моментів усіх сил відносно даної осі обертання має дорівнювати нулю:

З правила моментів можна вивести умову рівноваги важеля: важіль перебуває в рівновазі, якщо діючі на нього сили обернено пропорційні плечам

Центром тяжіння тіла називають точку всередині тіла (або поза ним), відносно якої сума моментів сил тяжіння, які діють на окремі частини тіла , дорівнює нулю.

Центр мас (центр інерції) – точка, що характеризує розподіл мас у тілі або системі тіл, її положення залежить від розподілу маси в них.

Види рівноваги:

1) стійка рівновага – після її порушення тіло самочинно повертається в це положення:

2) байдужа рівновага – тіло, після виведення його в сусіднє положення, залишається в новому положенні;

3) нестійка рівновага – після її порушення тіло буде ще більше відхилятися від цього положення і не повертається до нього.

Будь-яка система намагається перейти у стійкий стан, який відповідає мінімуму її потенціальної енергії.

Стійкість тіла залежить від розмірів площі опори і розміщення центра тяжіння тіла. Чим більша площа опори і чим нижче міститься центр тяжіння, тим більша стійкість тіла.

Стійкість тіла залежить від кута його нахилу: якщо вертикальна лінія, проведена через центр тяжіння, перетинає площу опори, то тіло зберігає свою рівновагу. В іншому випадку тіло втрачає стійкість.

Домашнє завдання:

1. Вивчити § 15, ст.92, підручник Фізика 10 клас (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом Ляшенка О.І ) авт. ГоловкоМ.В., Мельник Ю.С., Непорожня Л.В., Сіпій В.В.

2. Дати відповіді на запитання ст.98, підручник Фізика 10 клас (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом Ляшенка О.І) авт. ГоловкоМ.В., Мельник Ю.С., Непорожня Л.В., Сіпій В.В.

Підручник