Conceito de equilíbrio estável e exemplos

Na física, um objeto é encontrado em Equilíbrio estável Quando se movendo um pouco de sua posição, ela volta para ela imediatamente. Você pode visualizar isso imaginando um mármore no fundo de uma tigela côncava: com um pequeno toque, o mármore varia brevemente em torno do ponto mais baixo e depois permanece em repouso.

Quando o mármore está no fundo do contêiner, sua energia potencial gravitacional é mínima, portanto, esse ponto é um equilíbrio estável para isso.

O mármore está em equilíbrio estável quando está na parte inferior do recipiente. Fonte: f. Zapata.

O equilíbrio estável é importante para seres e estruturas de vida, por isso é importante saber do que depende e como mantê -lo.

Ao caminhar e executar movimentos, pessoas e animais naturalmente mantêm o equilíbrio. De não alcançá -lo, o resultado é uma queda. Ao praticar esportes, o equilíbrio estável é vital para desenvolver a atividade, como jogar futebol e correr com a bola, impedindo que o oposto a levasse.

A estabilidade é tão importante na natureza, que pessoas e animais têm sentidos que lhes permitem conhecer a posição de seu corpo o tempo todo: Propriedade. No ouvido interno estão numerosos receptores que sempre transmitem ao cérebro a informação de posição.

Além disso, engenheiros e construtores usam os princípios de estabilidade para construir estruturas capazes de permanecer com o tempo e seguro para os usuários. A experiência e o estudo da mecânica levam a estabelecer as seguintes condições para garantir o equilíbrio estável das coisas:

Equilíbrio estável em corpos apoiados

Para que um corpo permaneça em equilíbrio estável quando suportado, ele deve cumprir:

-O corpo deve ter o máximo de superfície de apoio possível. Esta zona de suporte é delimitada por todos os eixos possíveis para os quais o objeto pode girar, derrubando sob a ação das forças externas.

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-O centro de gravidade deve estar na posição mais baixa possível.

O centro de massa e a superfície de suporte

O equilíbrio estável de um corpo, animado ou não, depende da localização de seu centro de massa, um ponto muito especial em que toda a sua massa está concentrada. Enquanto estava na Terra, o centro de massa coincide com o centro de gravidade, que é o ponto do corpo onde o peso é considerado aplicado.

E é que o peso é uma das forças mais importantes para levar em consideração a busca pelo equilíbrio, pois, de acordo com como ele age, pode causar um torque ou momento para virar o corpo.

Não necessariamente o centro de massa contém massa. Em uma pessoa de pé ou deitada, o centro de massa está dentro do corpo. Mas ao flexionar para tocar os dedos dos pés sem dobrar os joelhos, o centro da massa está do lado de fora.

O outro elemento primário para manter o equilíbrio estável de um objeto é a base de superfície de suporte ou suporte. Por experiência, é reconhecido que objetos com grandes superfícies de suporte são mais estáveis ​​do que aqueles com superfícies de suporte menores.

Para garantir que um objeto esteja em equilíbrio estável, a linha perpendicular que se junta ao centro de massa com a superfície do solo deve passar pela base de suporte. Se essa linha cair fora dessa base, o objeto virará.

Exemplos de equilíbrio estável

Para garantir o equilíbrio estável de um objeto suportado, essas estratégias são seguidas:

-Abaixe o centro de gravidade do objeto, pois quanto mais perto do solo é, maior a estabilidade. Isso pode ser alcançado, tornando a parte inferior do corpo mais massiva.

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-Aumente a área em contato com o solo.

O ângulo limite

Na figura seguinte, há um bloco retangular feito de material homogêneo suportado em uma superfície horizontal. O centro de gravidade coincide com o centro geométrico do bloco.

O peso do bloco pode fazer esse turno se ele se inclinar além de um certo ângulo de limite. Fonte: f. Zapata.

Na imagem esquerda, o bloco está em equilíbrio estável, uma vez que a linha perpendicular que se junta ao centro de gravidade com o piso passa pela superfície de suporte, que é a base do bloco.

Na figura à direita, o bloco está inclinado um ângulo θ, de modo que a linha perpendicular que passa pelo centro de gravidade cai precisamente na borda do bloco do bloco. Quando o valor desse ângulo é excedido, o bloco se volta para a direita.

A figura alerta que:

Se o baixo centro de gravidade, o ângulo aumentar e o bloco pode ser mais inclinado sem girar. Por outro lado, se o centro de gravidade aumentar, o ângulo de capotagem é menor.

Em caso de capotagem, o bloco seria com um centro de gravidade mais baixo, já que para É menor que b, E, portanto, sua posição seria mais estável, além de ser apoiada em uma superfície maior.

Situações de equilíbrio estável

Abaixo estão situações comuns em que o equilíbrio estável participa, não apenas dos órgãos suportados:

Fotos penduradas na parede

As pinturas que batem as paredes estão em equilíbrio estável, sem considerar o atrito, mas apenas o peso.

Esportes

Quando um jogador de futebol corre atrás da bola ou tenta impedi -lo de remover por um jogador rival, ele precisa consertá -los para manter seu equilíbrio estável.

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O equilíbrio estável também é muito necessário ao andar de bicicleta ou motocicleta.

Calçados

Sabe -se que os sapatos de salto de agulha não são tão estáveis ​​quanto o salto largo, porque eles têm uma superfície de suporte maior do que a primeira.

Flexões

Quando uma pessoa toca os dedos com as mãos, sem dobrar os joelhos, o centro da massa está fora do corpo. No entanto, a pessoa permanece em equilíbrio estável, porque a linha perpendicular que conecta o centro de massa com o solo passa pela área delimitada pelos pés.

Por outro lado, se a pessoa tentar tocar os dedos, mas mantendo as costas e as pernas presas na parede, ele verá que não pode fazê -lo sem perder o equilíbrio, porque o perpendicular que une o centro de massa com o chão não passa pela área que limita os pés.

Viagem

Para manter o equilíbrio ao viajar em um ônibus ou no vagão, as pessoas imediatamente separam seus pés. Dessa maneira, a área de suporte é maior e é menos provável que caia.

Pneus largos

Carros esportivos e carros de competição usam pneus largos para ter maior estabilidade.

Referências

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