Kaj je statično ravnotežje?

Statično ravnotežje je izraz, ki se uporablja v fiziki za opis situacije, v kateri skupne sile, ki delujejo na objekt v mirovanju, znašajo nič. Z drugimi besedami, sile, ki vlečejo predmet v različnih smereh, se uravnotežijo, zaradi česar predmet ostane negiben. Da je predmet v statičnem ravnotežju, mora biti tudi v translacijskem ravnotežju in v rotacijskem ravnotežju, kar pomeni, da morajo zunanje sile in zunanji navori, ki delujejo na predmet, sešteti natanko nič.

V fiziki so sile gibanja pogosto opisane z vektorji. Vektor je abstrakten matematični koncept, ki se uporablja za predstavitev smeri in velikosti sile. Če bi na primer zaboj potegnili določeno razdaljo v levo, bi vektor kazal tako smer sile kot razdaljo, na kateri je bil zaboj povlečen.

Newtonov prvi zakon gibanja pravi, da bo objekt ostal s konstantno hitrostjo, če je vsota vektorskih sil na ta predmet nič. Predmeti v mirovanju bodo ostali v mirovanju, razen če nanje deluje sila, in predmeti v gibanju bodo prav tako ostali z enako hitrostjo, razen če nanje deluje. Vektorska vsota se imenuje tudi rezultantna sila ali neto sila.

V primeru statičnega ravnotežja sile delujejo na predmet, vendar je vektorska vsota vseh sil, ki delujejo na ta predmet, enaka nič. To pomeni, da se nasprotni vektorji natančno izničijo, kar povzroči ničelno neto silo na objekt. Čeprav so sile prisotne, objekt ostane negiben. Če nadaljujemo z zgoraj navedenim primerom, če bi zaboj vlekel levo in desno hkrati s popolnoma enako silo in natanko nasprotnim navorom, bi bili vsi vektorji natančno drug proti drugemu in zaboj se ne bi premaknil. Bil bi v statičnem ravnovesju.

Ko se zunanje sile, ki delujejo na predmet, medsebojno izničijo, pravimo, da je predmet v translacijskem ravnotežju, kar je prvi pogoj, ki je potreben za statično ravnotežje. Drugi pogoj je rotacijsko ravnotežje. V rotacijskem ravnovesju mora biti neto navor ali vrtilna sila, ki deluje na predmet, enaka nič. Če na primer zaboj vlečete levo in desno, hkrati pa ga zasukate okoli osi, ne bi bil v statičnem ravnovesju, ker bi navor povzročil, da se premakne. Za postavitev zaboja v rotacijsko ravnovesje bi bila potrebna enaka in nasprotna sila navora.