静的平衡とは何ですか？

静的平衡とは、静止している物体に作用する力の合計がゼロになる状況を記述するために物理学で使用される用語です。 つまり、オブジェクトをさまざまな方向に引っ張る力のバランスが取れ、オブジェクトが動かないままになります。 物体が静的平衡状態にあるためには、並進平衡状態と回転平衡状態にある必要があります。つまり、物体に作用する外力と外部トルクは合計して正確にゼロでなければなりません。

物理学では、運動の力はしばしばベクトルの観点から説明されます。 ベクトルは、力の方向と大きさの両方を表すために使用される抽象的な数学的な概念です。 たとえば、木枠が左に一定の距離だけ引っ張られている場合、ベクトルは力の方向と木枠が引っ張られた距離の両方を示します。

ニュートンの運動の最初の法則は、オブジェクトにかかるベクトル力の合計がゼロの場合、オブジェクトは一定の速度にとどまると述べています。 静止しているオブジェクトは、力の影響を受けない限り静止したままになり、動きのあるオブジェクトも同様に、影響を受けない限り同じ速度のままになります。 ベクトルの合計は、合力または正味力とも呼ばれます。

静的平衡の場合、力はオブジェクトに作用しますが、そのオブジェクトに作用するすべての力のベクトル合計はゼロです。 これは、対向するベクトルが互いに正確に相殺し、オブジェクトに正味力がゼロになることを意味します。 力は存在しますが、オブジェクトは動かないままです。 上記の例を続けると、クレートがまったく同じ量の力とまったく反対のトルクで同時に左右に引っ張られている場合、すべてのベクトルは互いに正確に反対になり、クレートは移動しません。 それは静的平衡状態にあります。

物体に作用する外力が互いに打ち消し合うと、物体は並進平衡状態にあると言われます。これは静的平衡に必要な最初の条件です。 2番目の条件は回転平衡です。 回転平衡状態では、オブジェクトに作用する正味のトルクまたは回転力はゼロでなければなりません。 たとえば、木枠が左右に引っ張られているが、軸の周りにねじられている場合、トルクによって動かされるため、静的な平衡状態にはなりません。 木枠を回転平衡に設定するには、等しい力と反対のトルクが必要です。