Co je statická rovnováha?

Statická rovnováha je termín používaný ve fyzice k popisu situace, ve které se celkové síly působící na objekt v klidu sčítají až na nulu. Jinými slovy, síly vytahující objekt v různých směrech se vyvažují, což způsobuje, že objekt zůstává nehybný. Aby byl objekt ve statické rovnováze, musí být také v translační rovnováze a v rotační rovnováze, což znamená, že vnější síly a vnější točivé momenty působící na objekt se musí sčítat přesně na nulu.

Ve fyzice jsou pohybové síly často popisovány pomocí vektorů. Vektor je abstraktní matematický koncept používaný k reprezentaci směru i velikosti síly. Pokud by například byla bedna tažena v určité vzdálenosti doleva, vektor by naznačoval jak směr síly, tak vzdálenost, kterou byla bedna tažena.

Newtonův první zákon pohybu říká, že objekt zůstane konstantní rychlostí, pokud je součet vektorových sil na tento objekt nulový. Předměty v klidu zůstanou v klidu, pokud nebudou jednat silou, a pohybující se objekty zůstanou stejně rychle, pokud nebudou jednány. Součet vektorů se také nazývá výsledná síla nebo síla sítě.

V případě statické rovnováhy působí síly na objekt, ale vektorový součet všech sil působících na tento objekt je nula. To znamená, že protilehlé vektory se navzájem přesně ruší, což vede k nulové čisté síle na objekt. Přestože jsou přítomny síly, objekt zůstává nehybný. Pro pokračování výše uvedeného příkladu, pokud by byla bedna tažena jak vlevo, tak vpravo současně s přesně stejným množstvím síly a přesně protilehlým točivým momentem, všechny vektory by byly proti sobě přesně proti sobě a bedna by se nepohybovala. Bylo by to ve statické rovnováze.

Když se vnější síly působící na objekt navzájem ruší, říká se, že objekt je v translační rovnováze, což je první podmínka nezbytná pro statickou rovnováhu. Druhou podmínkou je rotační rovnováha. V rotační rovnováze musí být čistý točivý moment nebo rotační síla působící na objekt nulová. Pokud je například přepravka tažena doleva a doprava, ale je také zkroucena kolem osy, nebyla by ve statické rovnováze, protože točivý moment by způsobil její pohyb. K nastavení bedny v rotační rovnováze by byla nutná stejná a opačná síla točivého momentu.