Vad är statisk jämvikt?

Statisk jämvikt är en term som används i fysiken för att beskriva en situation där de totala krafterna som verkar på ett objekt i vila lägger till noll. Med andra ord balanserar krafterna som drar objektet i olika riktningar, vilket får objektet att förbli rörligt. För att ett objekt ska vara i statisk jämvikt måste det också vara i translationell jämvikt och i rotationsjämvikt, vilket innebär att de yttre krafterna och externa moment som verkar på objektet måste summera till exakt noll.

I fysiken beskrivs ofta rörelsekrafter i termer av vektorer. En vektor är ett abstrakt matematiskt begrepp som används för att representera både riktning och storlek av en kraft. Om en låda drogs ett visst avstånd till vänster, till exempel, skulle vektorn indikera både riktningen för kraften och avståndet som lådan drogs.

Newtons första rörelselag säger att ett objekt kommer att förbli med en konstant hastighet om summan av vektorkrafterna på det objektet är noll. Objekt i vila kommer att stanna i vila om de inte påverkas av en kraft, och föremål i rörelse kommer likaledes att förbli med samma hastighet såvida de inte agerar. Vektorsumman kallas också den resulterande kraften, eller nettokraften.

I fall av statisk jämvikt verkar krafter på ett objekt, men vektorsumman för alla krafter som verkar på det objektet är noll. Detta innebär att motstående vektorer avbryter varandra exakt, vilket resulterar i noll nettokraft på objektet. Även om krafter finns kvar förblir objektet rörligt. För att fortsätta med exemplet ovan, om lådan drogs både till vänster och höger samtidigt med exakt samma mängd kraft och exakt motstående vridmoment, skulle alla vektorer vara motsatta exakt varandra och lådan skulle inte röra sig. Det skulle vara i statisk jämvikt.

När de yttre krafterna som verkar på ett objekt avbryter varandra, sägs objektet vara i translationell jämvikt, det första villkoret som är nödvändigt för statisk jämvikt. Det andra villkoret är rotationsjämvikt. I rotationsjämvikt måste nettomomentet eller rotationskraften som verkar på föremålet vara noll. Om till exempel lådan dras åt vänster och höger men också vrids runt en axel skulle den inte vara i statisk jämvikt, eftersom vridmoment skulle få den att röra sig. En lika och motsatt vridmomentkraft skulle krävas för att ställa in lådan i roterande jämvikt.