Hvad er statisk ligevægt?

Statisk ligevægt er et udtryk, der anvendes i fysik til at beskrive en situation, hvor de samlede kræfter, der virker på et objekt i hvile, tilføjer op til nul. Med andre ord afbalanceres kræfterne, der trækker objektet i forskellige retninger, hvilket får objektet til at forblive bevægelsesløst. For at et objekt skal være i statisk ligevægt, skal det også være i translationel ligevægt og i rotationsbalance, hvilket betyder, at de ydre kræfter og udvendige drejningsmomenter, der virker på objektet, skal summe op til nøjagtigt nul.

I fysik beskrives bevægelseskræfter ofte med hensyn til vektorer. En vektor er et abstrakt matematisk koncept, der bruges til at repræsentere retningen og størrelsen af ​​en styrke. Hvis en kasse blev trukket en bestemt afstand til venstre, for eksempel, ville vektoren indikere både retningen af ​​kraften og afstanden, som kassen blev trukket.

Newtons første bevægelseslov siger, at et objekt vil forblive med en konstant hastighed, hvis summen af ​​vektorkræfter på dette objekt er nul. Objekter i hvile vil forblive i hvile, medmindre de udøves af en kraft, og genstande, der er i bevægelse, vil ligeledes forblive med samme hastighed, medmindre de ageres. Vektorsummen kaldes også den resulterende kraft eller nettokraft.

I tilfælde af statisk ligevægt virker kræfter på et objekt, men vektorsummen af ​​alle kræfter, der virker på dette objekt, er nul. Dette betyder, at modstående vektorer annullerer hinanden nøjagtigt, hvilket resulterer i nul nettokraft på objektet. Selvom kræfter er til stede, forbliver objektet bevægelsesløst. For at fortsætte eksemplet ovenfor, hvis kassen blev trukket både til venstre og højre samtidig med nøjagtigt den samme mængde kraft og nøjagtigt modsat drejningsmoment, ville alle vektorer være modsat nøjagtigt mod hinanden, og kassen ville ikke bevæge sig. Det ville være i statisk ligevægt.

Når de ydre kræfter, der virker på et objekt, annullerer hinanden, siges objektet at være i translationel ligevægt, den første betingelse, der er nødvendig for statisk ligevægt. Den anden betingelse er rotationsbalance. I rotationsbalance skal nettomomentet eller rotationskraften, der virker på objektet, være nul. Hvis kassen for eksempel trækkes til venstre og højre, men også bliver vridet rundt om en akse, ville den ikke være i statisk ligevægt, fordi drejningsmoment får den til at bevæge sig. En lige og modsat drejningsmomentkraft ville være påkrævet for at indstille kassen i rotationsbalance.