Questo articolo sarà basato sull'esempio di equilibrio neutro. Quando sentiamo la parola equilibrio, pensiamo immediatamente all'equilibrio tra oggetti o forze. Questo fatto è vero che l'equilibrio si riferisce direttamente all'equilibrio tra due o più oggetti.
In questo articolo analizzeremo ulteriormente l'equilibrio. È più di un semplice bilanciamento. Per prima cosa discuteremo di diversi tipi di equilibrio. Manterremo la nostra attenzione sull'equilibrio neutro in questo articolo.
- Un marmo adagiato su una superficie orizzontale, indisturbato.
- Facendo scorrere un libro sulla superficie del tavolo, il libro arriva in equilibrio neutro dopo essersi fermato.
- Un pallone a terra.
- Un'auto parcheggiata senza freni a mano (nessuna forza esterna applicata per farla rimanere ferma).
- Un rullo che giace fermo su una superficie piana.
- Applicare una crema viscosa sulle mani (ad esempio crema solare).
- Una fiaschetta a terra.
- Spingere una scatola pesante.
- Lanciando un oggetto pesante sul pavimento, si ferma non appena atterra sul pavimento.
Cos'è l'equilibrio?
Come discusso sopra, l'equilibrio è uno stato del sistema in cui tutte le forze si equilibrano o si annullano a vicenda. L'equilibrio è molto importante in ogni campo, che si tratti di chimica o fisica o ingegneria o nella vita di tutti i giorni. Equilibrio significa equilibrio, senza equilibrio sarà molto difficile che la vita sia semplice.
L'equilibrio può essere ampiamente classificato come: equilibrio meccanico, equilibrio chimico ed equilibrio termico. L'equilibrio meccanico è anche ulteriormente suddiviso in sottocategorie di cui uno di questi tipi è l'equilibrio neutro (gli altri sottotipi sono l'equilibrio stabile e l'equilibrio instabile). Vediamo cos'è l'equilibrio neutro.
Immagine crediti: Kuku, Equilibrio termico in sistema chiuso, CC BY-SA 4.0
Equazione dell'equilibrio delle forze
Quando agiscono più forze, diventa difficile per un oggetto in un percorso stabile o rimanere fermo. Se le forze agiscono in modo tale che queste forze si annullino a vicenda, diventa più facile mantenere stabile l'oggetto.
Consideriamo due forze F1 e F2 agenti su un corpo A. Le due forze agiscono orizzontalmente nel primo caso e verticalmente nell'altro. Affinché il corpo sia in equilibrio in entrambi i casi, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:
- 1st caso- Affinché il corpo sia in equilibrio, tutte le forze dovrebbero annullarsi a vicenda, il che significa che la somma di tutte le forze orizzontali dovrebbe essere zero.
ΣFx = 0
dove,
Fx rappresenta tutte le forze in direzione X
- 2nd case- Affinché il corpo sia in equilibrio, tutte le forze dovrebbero annullarsi a vicenda, il che significa che la somma di tutte le forze verticali dovrebbe essere uguale a zero.
ΣFx = 0
dove,
Fy rappresenta tutte le forze in direzione Y
Che cos'è l'equilibrio neutro?
L'equilibrio neutro è il tipo di equilibrio in cui il corpo si ferma nella sua nuova posizione dopo essere stato leggermente spostato da una forza esterna.
Il corpo non si muove dopo aver raggiunto l'equilibrio neutro, il che significa che rimane fermo. Questa è la condizione obbligatoria per l'equilibrio neutro. Se il corpo si sposta nella sua posizione originale, dovrebbe essere stato spostato da una forza esterna.
Il corpo non torna nella sua posizione originale ma rimane fermo nella nuova posizione.
Esempio di equilibrio neutro
Ora abbiamo un'idea sul neutro equilibrio, facciamo un po' di chiarezza guardando alcuni esempi riportati di seguito.
Sperimentiamo un equilibrio neutro nella nostra vita quotidiana, vediamo il esempi di equilibrio neutro vediamo nella vita di tutti i giorni-
Un marmo adagiato su una superficie orizzontale, indisturbato
La biglia non si muove perché non c'è forza che agisce su di essa. Il marmo giace lì da solo senza alcun supporto di forza esterna. Si muoverà solo quando viene applicata una forza esterna. Quindi si dice che sia in equilibrio neutro.
Facendo scorrere un libro sulla superficie del tavolo, il libro arriva in equilibrio neutro dopo essersi fermato
Man mano che l'azione della forza diminuisce, il libro raggiunge un equilibrio neutro.
Un pallone a terra
Quando la palla giace a terra intatta, non si muove. Per muovere la palla è necessaria una forza esterna. Senza alcuna forza esterna, continuerà a giacere lì. Quindi è equilibrio neutro.
Un'auto parcheggiata senza freni a mano (nessuna forza esterna applicata per farla rimanere ferma)
Quando i freni a mano non vengono applicati significa che l'auto è ferma da sola e non viene applicata alcuna forza esterna per mantenerla ferma, quindi è in equilibrio neutro.
Un rullo che giace fermo su una superficie piana
Un rullo rotolerà non appena viene toccato da una forza esterna, quando giace indisturbato si dice che il rullo è in equilibrio neutro.
Applicare una crema viscosa sulle mani (ad esempio crema solare)
Creme/fluidi viscosi non si muovono finché non viene applicata una forza esterna. Come nel caso della protezione solare, per applicarla dobbiamo applicare una forza di taglio senza la quale non si diffonderebbe da sola.
Una fiaschetta a terra
Un pallone che giace a terra è fermo, non si muoverà a meno che non venga applicata una forza. Quindi si dice che sia in equilibrio neutro.
Spingere una scatola pesante
Una volta che iniziamo a spingere una scatola pesante, l'oggetto inizia a muoversi ma nel momento in cui smettiamo di spingere l'oggetto smette di muoversi. Non si muove più da solo né torna al punto in cui ha iniziato a muoversi. Quindi è in equilibrio neutro,
Lanciando un oggetto pesante sul pavimento, si ferma non appena atterra sul pavimento
Quando lanciamo un oggetto pesante sul pavimento, l'oggetto si abbassa a causa del forza di gravità. Quando atterra a terra, a causa del suo stesso peso non riesce a rimbalzare contro la gravità. Quindi, rimane lì senza essere sollevato da terra. Quindi possiamo dire che l'oggetto è in equilibrio neutro.
Equilibrio neutro dei corpi fluttuanti
Quando un corpo fluttua, si dice in equilibrio neutro quando il corpo non ritorna nella sua posizione originale né si muove ulteriormente.
M è il metacentro del corpo. Se si trova esattamente nello stesso punto in cui si trova la gravità, G, si dice che il corpo è in equilibrio neutro.
Cosa intendi per equilibrio stabile?
Abbiamo visto che in equilibrio neutro il corpo rimane nella sua nuova posizione. Ora in equilibrio stabile il corpo ritorna alla sua posizione originale dopo che la forza si è sollevata o non agisce più su di esso.
Lo spostamento avviene come risultato di una forza esterna applicata al corpo. L'equilibrio neutro e l'equilibrio stabile possono suonare simili ma sono diversi l'uno dall'altro.
L'equilibrio stabile e l'equilibrio neutro sono uguali?
L'equilibrio stabile e l'equilibrio neutro potrebbero suonare simili ma sono diversi l'uno dall'altro. Anche se non c'è molta differenza tra loro.
La differenza principale è che in equilibrio stabile, il corpo torna alla sua posizione originale ma in equilibrio neutro il corpo rimane fermo nella nuova posizione senza tornare alla sua posizione originale o spostarsi ulteriormente.
Che cos'è l'equilibrio instabile?
L'equilibrio instabile è uno stato del corpo in cui anche un piccolo movimento nel corpo si tradurrà in un grande cambiamento. Ciò significa che il corpo è così instabile che una leggera spinta ostacolerà la sua condizione di equilibrio.
Possiamo osservare equilibrio instabile nella vita di tutti i giorni. Per esempio, se posizioniamo una punta appuntita su un libro e spostiamo leggermente il libro, la parte superiore appuntita cade immediatamente verso il basso. Allo stesso modo, se mettiamo capovolta una bottiglia con un tappo stretto, potrebbe rimanere ferma ma non appena viene applicata una leggera forza, cadrà.
Significato dell'equilibrio
Tutti noi abbiamo sperimentato che la perfezione arriva con la stabilità. In Fisica, possiamo osservare che ogni atomo sperimenta un certo tipo di forza.
- L'atomo è stabile perché le forze interatomiche sono bilanciate Nel momento in cui proviamo a dividere un atomo, otteniamo una bomba atomica!
- Mentre usiamo un paio di forbici troviamo scomodo se l'oggetto si muove qua e là, possiamo tagliare facilmente se è bloccato o tenuto a mano.
- Camminare su una strada inclinata è difficile perché si lavora contro la gravità, quindi l'equilibrio è disturbato.
- L'aeroplano effettua le crociere come risultato dell'equilibrio tra la forza dovuta alla gravità e la spinta verso l'alto.
- Anche camminare è un esempio di equilibrio equilibrato, se la gravità fosse stata inferiore a quella che avremmo potuto iniziare a fluttuare a mezz'aria.
Ci sono numerosi esempi nella vita quotidiana in cui possiamo ringraziare l'equilibrio per esistere. Senza equilibrio non potremmo avere una tale semplicità nelle nostre vite.
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Ciao .... Sono Abhishek Khambhata, ho perseguito B. Tech in ingegneria meccanica. Durante i miei quattro anni di ingegneria, ho progettato e pilotato veicoli aerei senza pilota. Il mio forte è la meccanica dei fluidi e l'ingegneria termica. Il mio progetto del quarto anno era basato sul miglioramento delle prestazioni dei veicoli aerei senza pilota utilizzando la tecnologia solare. Mi piacerebbe entrare in contatto con persone che la pensano allo stesso modo.