Stabilen koncept in primeri ravnotežja

V fiziki najdemo predmet v stabilno ravnovesje Ko ga rahlo premakne s svojega položaja, se takoj vrne k njej. To si lahko predstavljate, da si zamislite marmor na dnu konkavne sklede: z majhnim dotikom marmor na kratko sega okoli najnižje točke in nato ostane v mirovanju.

Ko je marmor na dnu zabojnika, je njegova gravitacijska potencialna energija minimalna, tako da je točka stabilno ravnovesje zanj.

Marmor je v stabilnem ravnovesju, ko je na dnu vsebnika. Vir: f. Zapata.

Stabilno ravnovesje je pomembno za živa bitja in strukture, zato je pomembno vedeti, od česa je odvisno in kako ga ohraniti.

Pri hoji in izvajanju gibov ljudje in živali seveda ohranjajo ravnovesje. Če ga ne dosežete, je rezultat padec. Pri vadbi športa je stabilno ravnovesje ključnega pomena za razvoj dejavnosti, na primer igranje nogometa in tek z žogo, ki preprečuje, da bi jo prevzel nasprotno.

Stabilnost je po naravi tako pomembna, da imajo ljudje in živali čutila, ki jim omogočajo, da ves čas poznajo položaj svojega telesa: propriocepcija. V notranjem ušesu so številni receptorji, ki ves čas prenašajo možgane.

Tudi inženirji in gradbeniki uporabljajo načela stabilnosti za gradnjo struktur, ki lahko ostanejo sčasoma in varni za uporabnike. Izkušnje in preučevanje mehanike vodijo k določitvi naslednjih pogojev za zagotovitev stabilnega ravnovesja stvari:

Stabilno ravnovesje v podprtih telesih

Da bo telo ostalo v stabilnem ravnovesju, ko je podprto, mora upoštevati:

-Telo mora imeti čim več podporne površine. To podporno območje so omejene z vsemi možnimi osi, za katere bi se predmet lahko obrnil, in se prevrnil pod delovanjem zunanjih sil.

Lahko vam služi: Biofizika: Zgodovina, katere študije, aplikacije, koncepti, metode

-Središče gravitacije mora biti v najnižjem možnem položaju.

Središče mase in podporna površina

Stabilno ravnovesje telesa, animirano ali ne, je odvisno od lokacije njegovega masnega središča, prav posebne točke, kjer je koncentrirana vsa njegova masa. Medtem ko je na zemlji, središče mase sovpada s težiščem, kar je točka telesa, kjer se šteje za težo.

In to je, da je teža ena najpomembnejših sil, ki jo je treba upoštevati pri iskanju ravnotežja, saj lahko glede na to, kako deluje.

Ni nujno, da središče mase vsebuje maso. Pri osebi, ki stoji ali leži, je središče mase znotraj telesa. Ko pa se upogibate, da se dotaknete prstov stopal, ne da bi se upognili kolena, je središče mase zunaj.

Drugi primarni element za vzdrževanje stabilnega ravnovesja predmeta je podpora ali podporne površinske baze. Iz izkušenj je ugotovljeno, da so predmeti z velikimi podpornimi površinami stabilnejši od tistih z manjšimi podpornimi površinami.

Da bi zagotovili, da je predmet v stabilnem ravnovesju, mora pravokotna črta, ki se pridruži središču mase s površino tal, skozi podporno bazo. Če ta vrstica pade zunaj te baze, se bo predmet obrnil.

Stabilni ravnotežni primeri

Za zagotovitev stabilnega ravnovesja podprtega predmeta se te strategije upoštevajo:

-Znižajte težišče predmeta, saj je bližje tlom, večja je stabilnost. To je mogoče doseči tako, da je spodnji del telesa bolj masiven.

Lahko vam služi: stroški v živo: koncept, značilnosti, primeri

-Povečajte območje v stiku s tlemi.

Mejni kot

Na naslednji sliki je pravokoten blok iz homogenega materiala, podprt na vodoravni površini. Središče gravitacije sovpada z geometrijskim središčem bloka.

Teža bloka se lahko to obrne, če se nagiba nad določenim mejnim kotom. Vir: f. Zapata.

Na levi sliki je blok v stabilnem ravnovesju, saj pravokotna črta, ki se pridruži težišču s tlemi, prehaja skozi podporno površino, ki je osnova bloka.

Na sliki na desni je blok nagnjen kot θ, tako da pravokotna črta, ki gre skozi sredino gravitacije, pade natančno na robu bloka bloka. Ko je vrednost tega kota presežena, se blok obrne v desno.

Slika opozarja, da:

Če je nizko težišče, se kot narašča in blok se lahko nagiba bolj, ne da bi se obračal. Po drugi strani pa je, če se težišče dvigne, prevratni kot nižji.

V primeru prevračanja bi bil blok z nižjim težiščem, saj do Je manj kot b, In zato bi bil njen položaj bolj stabilen, poleg tega, da bi bil podprt na večji površini.

Stabilne ravnotežne situacije

Spodaj so pogoste situacije, v katerih sodeluje stabilno ravnovesje, ne le podprtih organov:

Slike, ki visijo na steni

Slike, ki premagajo stene, so v stabilnem ravnovesju, ne da bi upoštevali trenje, vendar le težo.

Šport

Ko nogometaš teče za žogo ali ga skuša preprečiti, da bi ga odstranil rivalski igralec, jih mora popraviti, da bo ravnotežje ostalo stabilno.

Lahko vam služi: masna številka: kaj je to in kako ga dobiti (s primeri)

Stabilno ravnovesje je zelo potrebno tudi pri vožnji s kolesom ali motociklom.

Obutev

Znano je, da čevlji z iglami niso tako stabilni kot široka peta, saj imajo večjo podporno površino kot prva.

Fleksije

Ko se človek z rokami dotakne prstov, ne da bi se upognil kolena, je testo. Vendar oseba ostaja v stabilnem ravnovesju, ker pravokotna črta, ki povezuje masno središče z zemljo, prehaja skozi območje, ki ga omejujejo stopala.

Po drugi strani pa, če se oseba poskuša dotakniti prstov, a drži hrbet in noge, zatakne na steno, bo videl, da tega ne more storiti, ne da bi izgubil ravnotežje, ker pravokoten, ki združuje središče mase s tlemi ne gre mimo območja, ki omejuje noge.

Potovanja

Da bi ohranili ravnovesje med potovanjem z avtobusom ali železniškim avtomobilom, ljudje takoj ločijo noge. Na ta način je območje podpore večje in je manj verjetno, da bo padla.

Široke pnevmatike

Športni avtomobili in tekmovalni avtomobili uporabljajo široke pnevmatike, da imajo večjo stabilnost.

Reference

1. Bauer, w. 2011. Fizika za inženiring in znanosti. Zvezek 1. MC Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fizika: načela z aplikacijami. 6. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna fizikalna znanost. 5. Ed. Pearson.
4. Resnick, r. (1999). Fizično. Vol. 1. 3. izd. v španščini. Continental uredništvo s.Do. od c.V.
5. Rex, a. 2011. Osnove fizike. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. Ed. Zvezek 1. Pearson.