Concetto di equilibrio stabile ed esempi

In fisica, si trova un oggetto in equilibrio stabile Quando lo spostava leggermente dalla sua posizione, lei torna immediatamente. Puoi visualizzare questo immaginare un marmo sul fondo di una ciotola concava: con un tocco piccolo, il marmo si estende brevemente attorno al punto più basso e poi rimane a riposo.

Quando il marmo è nella parte inferiore del contenitore, la sua energia potenziale gravitazionale è minima, quindi quel punto è un equilibrio stabile per esso.

Il marmo è in equilibrio stabile quando si trova nella parte inferiore del contenitore. Fonte: f. Zapata.

L'equilibrio stabile è importante per gli esseri e le strutture viventi, quindi è importante sapere da cosa dipende e come mantenerlo.

Quando si camminano ed eseguono movimenti, le persone e gli animali mantengono naturalmente l'equilibrio. Di non raggiungerlo, il risultato è una caduta. Quando praticano lo sport, l'equilibrio stabile è fondamentale per sviluppare l'attività, come giocare a calcio e correre con la palla che impedisce al contrario di prenderlo.

La stabilità è così importante in natura, che le persone e gli animali hanno sensi che consentono loro di conoscere la posizione del loro corpo in ogni momento: Propriception. Nell'orecchio interno ci sono numerosi recettori che trasmettono sempre al cervello le informazioni sulla posizione.

Inoltre, ingegneri e costruttori usano i principi di stabilità per costruire strutture in grado di rimanere nel tempo e al sicuro per gli utenti. L'esperienza e lo studio della meccanica portano a stabilire le seguenti condizioni per garantire l'equilibrio stabile delle cose:

Equilibrio stabile nei corpi supportati

Perché un corpo rimanga in equilibrio stabile quando supportato, deve rispettare:

-Il corpo deve avere il più superficie di supporto possibile. Questa zona di supporto è delimitata da tutti i possibili assi per i quali l'oggetto potrebbe girare, ribaltando sotto l'azione delle forze esterne.

Può servirti: biofisica: storia, quali studi, applicazioni, concetti, metodi

-Il centro di gravità deve essere nella posizione più bassa possibile.

Il centro di massa e la superficie di supporto

L'equilibrio stabile di un corpo, animato o no, dipende dalla posizione del suo centro di massa, un punto molto speciale in cui tutta la sua massa è concentrata. Mentre sulla terra, il centro di massa coincide con il centro di gravità, che è il punto del corpo in cui il peso è considerato applicato.

Ed è che il peso è una delle forze più importanti da tenere in considerazione nella ricerca di equilibrio, poiché in base al modo in cui agisce, può causare una coppia o un momento per girare il corpo.

Non necessariamente il centro della massa contiene massa. In una persona in piedi o sdraiato, il centro di massa è all'interno del corpo. Ma quando si flette per toccare le dita dei piedi senza piegare le ginocchia, il centro di massa è fuori.

L'altro elemento primario per mantenere l'equilibrio stabile di un oggetto è il supporto o la base della superficie di supporto. Dall'esperienza è riconosciuto che gli oggetti con grandi superfici di supporto sono più stabili di quelli con superfici di supporto più piccole.

Per garantire che un oggetto sia in equilibrio stabile, la linea perpendicolare che si unisce al centro della massa con la superficie del suolo deve passare attraverso la base di supporto. Se questa riga cade al di fuori di quella base, l'oggetto girerà.

Esempi di equilibrio stabili

Per garantire l'equilibrio stabile di un oggetto supportato, queste strategie vengono seguite:

-Abbassa il centro di gravità dell'oggetto, poiché più vicino al suolo è, maggiore è la stabilità. Ciò può essere ottenuto rendendo la parte inferiore del corpo più enorme.

Può servirti: cariche dal vivo: concetto, caratteristiche, esempi

-Aumenta l'area a contatto con il terreno.

L'angolo limite

Nella figura seguente c'è un blocco rettangolare realizzato in materiale omogeneo supportato su una superficie orizzontale. Il centro di gravità coincide con il centro geometrico del blocco.

Il peso del blocco può fare questa svolta se si sposta oltre un certo punto di vista. Fonte: f. Zapata.

Nell'immagine a sinistra, il blocco è in equilibrio stabile, poiché la linea perpendicolare che si unisce al centro di gravità con il pavimento passa attraverso la superficie di supporto, che è la base del blocco.

Nella figura a destra il blocco è inclinato un angolo θ, in modo che la linea perpendicolare che attraversa il centro di gravità cada proprio sul bordo del blocco del blocco. Quando viene superato il valore di questo angolo, il blocco gira a destra.

La figura avverte che:

Se il basso centro di gravità, l'angolo aumenta e il blocco può essere inclinati di più senza girare. D'altra parte, se il centro di gravità aumenta, l'angolo di ribaltamento è inferiore.

In caso di ribaltamento, il blocco sarebbe con un centro di gravità inferiore, poiché A È meno di B, E quindi, la sua posizione sarebbe più stabile, oltre ad essere supportata su una superficie più grande.

Situazioni di equilibrio stabili

Di seguito sono riportate situazioni comuni in cui partecipa l'equilibrio stabile, non solo di corpi supportati:

Immagini appese al muro

I dipinti che battono le pareti sono in equilibrio stabile, senza considerare l'attrito, ma solo il peso.

Gli sport

Quando un calciatore corre dietro la palla o cerca di impedirgli di rimuovere da un giocatore rivale, deve ripararli per mantenere stabile il suo equilibrio.

Può servirti: numero di massa: che cos'è e come ottenerlo (con esempi)

L'equilibrio stabile è anche molto necessario quando si va in bicicletta o una moto.

Calzature

È noto che le scarpe con tacco ad ago non sono stabili come il tallone largo, perché hanno una superficie di supporto maggiore rispetto alla prima.

Flessioni

Quando una persona tocca le dita con le mani, senza piegare le ginocchia, il centro dell'impasto è fuori dal corpo. Tuttavia, la persona rimane in equilibrio stabile, perché la linea perpendicolare che collega il centro di massa con il terreno passa attraverso l'area delimitata dai piedi.

D'altra parte, se la persona cerca di toccare le dita, ma tenendo le spalle e le gambe bloccate al muro, vedrà che non può farlo senza perdere l'equilibrio, perché la perpendicolare che unisce il centro della massa con il pavimento non passa per l'area che limita i piedi.

Viaggio

Per mantenere l'equilibrio quando si viaggia su un autobus o sul vagone, le persone separano immediatamente i piedi. In questo modo l'area di supporto è maggiore ed è meno probabile che cada.

Pneumatici larghi

Le auto sportive e le auto da competizione usano pneumatici ampi per avere una maggiore stabilità.

Riferimenti

1. Bauer, w. 2011. Fisica per ingegneria e scienze. Volume 1. Mc Graw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 °. Ed Prentice Hall.
3. Hewitt, Paul. 2012. Scienze fisiche concettuali. 5 °. Ed. Pearson.
4. Resnick, r. (1999). Fisico. Vol. 1. 3a ed. in spagnolo. Azienda editoriale continentale S.A. di c.V.
5. Rex, a. 2011. Fondamenti di fisica. Pearson.
6. Sears, Zemansky. 2016. Fisica universitaria con fisica moderna. 14 °. Ed. Volume 1. Pearson.