Wat is statisch evenwicht?

Statisch evenwicht is een term die in de fysica wordt gebruikt om een ​​situatie te beschrijven waarin de totale krachten die op een stilstaand object werken, optellen tot nul. Met andere woorden, de krachten die het object in verschillende richtingen trekken, balanceren, waardoor het object bewegingloos blijft. Om een ​​object in statisch evenwicht te brengen, moet het ook in translationeel evenwicht en in rotatie-evenwicht zijn, wat betekent dat de externe krachten en externe draaimomenten die op het object werken, tot exact nul moeten optellen.

In de fysica worden bewegingskrachten vaak beschreven in termen van vectoren. Een vector is een abstract wiskundig concept dat wordt gebruikt om zowel de richting als de grootte van een kracht weer te geven. Als een krat bijvoorbeeld een bepaalde afstand naar links wordt getrokken, geeft de vector zowel de richting van de kracht aan als de afstand die de krat is getrokken.

De eerste bewegingswet van Newton stelt dat een object op een constante snelheid blijft als de som van vectorkrachten op dat object nul is. Voorwerpen in rust zullen in rust blijven tenzij er op wordt ingegrepen door een kracht, en voorwerpen in beweging zullen eveneens op dezelfde snelheid blijven tenzij erop wordt gehandeld. De vectorsom wordt ook de resulterende kracht of netto kracht genoemd.

In een geval van statisch evenwicht werken krachten op een object, maar de vectorsom van alle krachten die op dat object werken is nul. Dit betekent dat tegengestelde vectoren elkaar precies opheffen, wat resulteert in nul netto kracht op het object. Hoewel er krachten aanwezig zijn, blijft het object onbeweeglijk. Om door te gaan met het hierboven gegeven voorbeeld, als de kist gelijktijdig naar links en rechts zou worden getrokken met exact dezelfde hoeveelheid kracht en precies tegenovergesteld koppel, zouden alle vectoren precies tegenover elkaar staan ​​en zou de krat niet bewegen. Het zou in statisch evenwicht zijn.

Wanneer de externe krachten die op een object werken elkaar opheffen, wordt gezegd dat het object in translationeel evenwicht is, de eerste voorwaarde die nodig is voor statisch evenwicht. De tweede voorwaarde is rotatie-evenwicht. In rotatie-evenwicht moet het netto koppel of de rotatiekracht die op het object werkt, nul zijn. Als het krat bijvoorbeeld naar links en rechts wordt getrokken, maar ook om een ​​as wordt gedraaid, zou het niet in statisch evenwicht zijn, omdat het door koppel zou bewegen. Een gelijke en tegengestelde torsiekracht zou nodig zijn om het krat in rotatie-evenwicht te brengen.