Στατική και Δυναμική Ισορροπία
Όταν το άθροισμα των δυνάμεων που ασκούνται σε ένα άκαμπτο σώμα ισούται με μηδέν, το σώμα λέγεται ότι βρίσκεται σε ισορροπία. Η προϋπόθεση για ένα σώμα να βρίσκεται σε μεταφραστική ή περιστροφική ισορροπία είναι ότι οι καθαρές δυνάμεις και η ροπή με τα κατάλληλα στοιχεία σε ένα σημείο πρέπει να είναι μηδέν. Η δεύτερη προϋπόθεση είναι ότι το άκαμπτο σώμα δεν πρέπει να περιστρέφεται σε κάποιο συγκεκριμένο σημείο. Ακόμη και όταν υπάρχει σύστημα ταυτόχρονης δύναμης, το σώμα πρέπει να είναι σε ηρεμία ή σε ομοιόμορφη κίνηση. Θα πρέπει να είναι σε ισορροπία. Γενικά, υπάρχουν δύο τύποι ισορροπίας:η δυναμική και η στατική ισορροπία. Στη φυσική, η ανάλυση της διαφοράς μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας δίνει κάποιες γνώσεις για τη μηχανική του σώματος. Λοιπόν, ας μπούμε σε περισσότερες λεπτομέρειες για το θέμα.
Σημαντική διαφορά μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας
Αν και ένα σώμα σε δυναμική ισορροπία μπορεί να φαίνεται σε ηρεμία, στην πραγματικότητα βρίσκεται σε κίνηση. Αντίθετα, ένα σώμα σε στατική ισορροπία παραμένει σε ηρεμία με ασκούμενη εξωτερική δύναμη. Η κύρια διαφορά μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας είναι η κατάσταση του σώματος όταν όλες οι δυνάμεις ενεργούν πάνω του. Δεν υπάρχει περιορισμός στον αριθμό των δυνάμεων ή της ροπής που ασκούνται σε ένα αντικείμενο σε στατική ή δυναμική ισορροπία και ΣF =0 και Στ =0. Η στατική ισορροπία δείχνει το ακίνητο σώμα, ενώ η δυναμική ισορροπία δείχνει τη συνεχή αλλαγή στην κίνηση του σώματος. Σε δυναμική ισορροπία, το σώμα έχει μηδενική επιτάχυνση. Αυτό μπορεί να αποδειχθεί από τον δεύτερο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα. Καθώς F =ma και η καθαρή δύναμη είναι ίση με μηδέν. Επομένως, το αντικείμενο δεν μπορεί να έχει επιτάχυνση. Και στις δύο συνθήκες, το άθροισμα όλων των δυνάμεων ισούται με μηδέν. Αλλά ένα αντικείμενο σε στατική ισορροπία δεν έχει ταχύτητα. Ταυτόχρονα, τα αντικείμενα σε δυναμική ισορροπία έχουν σταθερή ταχύτητα σε σχέση με το επίπεδο αναφοράς. Τα αντικείμενα σε κίνηση δεν θα επιταχυνθούν ούτε θα επιβραδυνθούν εκτός εάν ασκηθεί εξωτερική δύναμη. Ένα αντικείμενο σε δυναμική ισορροπία μπορεί να κινηθεί σε μεταφραστική, περιστροφική ή καμπυλόγραμμη κίνηση σε σύγκριση με το αντικείμενο σε στατική ισορροπία.Σημασία της διαφοράς μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας:
- Και για τις δύο πρακτικές εφαρμογές στη σύγχρονη φυσική, έχουμε περιγράψει τη σημασία της διαφοράς μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας. Είναι επίσης σημαντικό να κατανοήσουμε τη διαφορά μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας για την κατασκευή κτιρίων και γεφυρών. Δεδομένου ότι οι αρχιτεκτονικές κατασκευές είναι ακίνητες, οι σχεδιαστές προτιμούν τα κτίριά τους να είναι στατικά παρά να κινούνται. Για παράδειγμα, ένας πολιτικός μηχανικός πρέπει να έχει το επιθυμητό σχήμα γέφυρας και κτιρίου.
- Η έννοια της διαφοράς μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας μελετάται για να εξεταστούν οι στάσεις και οι κινήσεις στο ανθρώπινο σώμα. Επιπλέον, η μελέτη της στατικής και της δυναμικής γίνεται για να προσδιοριστούν οι δυνάμεις που κρατούν το ανθρώπινο σώμα σε ακίνητη θέση. Για παράδειγμα, μια γυναίκα με μεγαλύτερο σωματικό βάρος σε αναπηρικό καροτσάκι έχει μεγαλύτερη αδράνεια από μια γυναίκα με χαμηλότερο σωματικό βάρος σε αναπηρικό καροτσάκι. Επομένως, ένας βοηθός πρέπει να ασκεί μεγαλύτερη ώθηση σε μια αναπηρική καρέκλα που κάθεται μια βαριά γυναίκα για να βάλει την καρέκλα σε κίνηση παρά στην αναπηρική καρέκλα που κάθεται μια ελαφριά γυναίκα.
- Στην καθημερινή ζωή, βιώνουμε διάφορες καταστάσεις ισορροπίας. Ακόμη και ο αθλητής που παίζει διελκυστίνδα πρέπει να γνωρίζει τη διαφορά μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας. Όταν δύο ή περισσότερα άτομα τραβούν το σχοινί, η καθαρή δύναμη που εφαρμόζεται και στα δύο άκρα πρέπει να είναι ίση και αντίθετη στην κατεύθυνση για να παραμείνει το σχοινί ακίνητο.
Παραδείγματα στατικής και δυναμικής ισορροπίας
Υπάρχουν μερικά κοινά παραδείγματα στατικής και δυναμικής ισορροπίας. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα των διαφορών μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας για λεπτομερή κατανόηση:- Το πρώτο παράδειγμα είναι δύο άτομα που κάθονται σε μια σανίδα στερεωμένη σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Η σανίδα μπορεί να περιστρέφεται γύρω από τον άξονα εάν υπάρχει διαφορά μεταξύ του βάρους των ατόμων. Ο πίνακας θα αρχίσει να περιστρέφεται γύρω από το υπομόχλιο και θα επιτύχει δυναμική ισορροπία. Θα ήταν αλήθεια αν η σανίδα κινούνταν με σταθερή ταχύτητα. Αλλά αν τα δύο άτομα έχουν το ίδιο βάρος, η σανίδα θα φτάσει σε κατάσταση ισορροπίας και θα παραμείνει ακίνητη. Είναι γνωστή ως στατική ισορροπία.
- Η διελκυστίνδα μπορεί να είναι ένα δεύτερο παράδειγμα για την κατανόηση της διαφοράς μεταξύ στατικής και δυναμικής ισορροπίας. Σε αυτό το παιχνίδι, ένα σχοινί τραβιέται μεταξύ δύο ομάδων εφαρμόζοντας δύναμη ίσου μεγέθους αλλά αντίθετης κατεύθυνσης. Το σχοινί θα λέγεται ότι βρίσκεται σε στατική ισορροπία. Αλλά αν μία από τις ομάδες υπερβεί την τιμή της δύναμης που εφαρμόζει η αντίθετη ομάδα, η άλλη ομάδα απελευθερώνει το σχοινί. Έτσι, το σχοινί χάνει την ισορροπία του.
