Što je statička ravnoteža?

Statička ravnoteža je pojam koji se koristi u fizici za opisivanje situacije u kojoj ukupne sile koje djeluju na objekt u mirovanju iznose nulu. Drugim riječima, sile koje povlače predmet u različitim smjerovima se uravnotežuju, zbog čega objekt ostaje nepomičan. Da bi objekt bio u statičkoj ravnoteži, također mora biti u translacijskoj ravnoteži i u rotacijskoj ravnoteži, što znači da vanjske sile i vanjski momenti koji djeluju na objekt moraju zbrojiti točno nulu.

U fizici se sile kretanja često opisuju u terminima vektora. Vektor je apstraktni matematički koncept koji se koristi za predstavljanje smjera i veličine sile. Kada bi se sanduk, na primjer, vukao na određenu udaljenost ulijevo, vektor bi ukazivao i na smjer sile i na udaljenost na kojoj je sanduk povučen.

Prvi Newtonov zakon gibanja kaže da će objekt ostati konstantnom brzinom ako je zbroj vektorskih sila na taj objekt nula. Objekti koji miruju ostat će u mirovanju osim ako na njih ne djeluje sila, a objekti u pokretu će, isto tako, ostati istom brzinom osim ako na njih ne djeluje. Vektorski zbroj se također naziva rezultantna sila ili neto sila.

U slučaju statičke ravnoteže, sile djeluju na objekt, ali vektorski zbroj svih sila koje djeluju na taj objekt je nula. To znači da se suprotni vektori točno međusobno poništavaju, što rezultira nultom neto silom na objekt. Iako postoje sile, objekt ostaje nepomičan. Da nastavimo gore naveden primjer, kada bi se sanduk povlačio i lijevo i desno istovremeno s točno istom količinom sile i točno suprotnim momentom, svi bi vektori bili točno jedan prema drugome i sanduk se ne bi pomicao. Bio bi u statičkoj ravnoteži.

Kada se vanjske sile koje djeluju na objekt međusobno poništavaju, za objekt se kaže da je u translacijskoj ravnoteži, što je prvi uvjet neophodan za statičku ravnotežu. Drugi uvjet je rotacijska ravnoteža. U rotacijskoj ravnoteži, neto moment, ili rotirajuća sila, koja djeluje na objekt, mora biti nula. Ako se, na primjer, sanduk povlači lijevo-desno, ali se također okreće oko osi, ne bi bio u statičkoj ravnoteži, jer bi zakretni moment uzrokovao njegovo pomicanje. Jednaka i suprotna sila zakretnog momenta bila bi potrebna da se sanduk postavi u rotacijsku ravnotežu.