Concept d'équilibre stable et exemples

En physique, un objet se trouve dans équilibre stable Quand en le déplaçant légèrement de sa position, elle revient immédiatement vers elle. Vous pouvez visualiser cette imagination un marbre au fond d'un bol concave: avec une petite touche, le marbre va brièvement autour du point le plus bas, puis reste au repos.

Lorsque le marbre est au bas du conteneur, son énergie potentielle gravitationnelle est minime, ce point est donc un équilibre stable pour lui.

Le marbre est en équilibre stable lorsqu'il est au bas du récipient. Source: F. Zapata.

L'équilibre stable est important pour les êtres vivants et les structures, il est donc important de savoir de quoi cela dépend et comment le garder.

Lors de la marche et de l'exécution de mouvements, les gens et les animaux maintiennent naturellement l'équilibre. De ne pas y parvenir le résultat est une chute. Lors de la pratique du sport, l'équilibre stable est essentiel pour développer l'activité, comme jouer au football et courir avec le ballon empêchant le contraire de le prendre.

La stabilité est si importante de nature que les gens et les animaux ont des sens qui leur permettent de connaître la position de leur corps à tout moment: Proprioception. Dans l'oreille interne se trouvent de nombreux récepteurs qui transmettent en tout temps au cerveau les informations de position.

En outre, les ingénieurs et les constructeurs utilisent les principes de stabilité pour construire des structures capables de rester au fil du temps et de sécurité pour les utilisateurs. L'expérience et l'étude de la mécanique conduisent à établir les conditions suivantes pour assurer l'équilibre stable des choses:

Équilibre stable dans les corps soutenus

Pour qu'un corps reste en équilibre stable lorsqu'il est soutenu, il doit se conformer:

-Le corps doit avoir autant de surface de soutien possible. Cette zone de support est délimitée par tous les axes possibles pour lesquels l'objet pourrait tourner, renversant sous l'action des forces externes.

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-Le centre de gravité doit être dans la position la plus basse possible.

Le centre de masse et la surface de support

L'équilibre stable d'un corps, animé ou non, dépend de l'emplacement de son centre de masse, un point très spécial où toute sa masse est concentrée. Tandis que sur terre, le centre de masse coïncide avec le centre de gravité, qui est le point du corps où le poids est considéré comme appliqué.

Et c'est que le poids est l'une des forces les plus importantes à prendre en compte dans la recherche de l'équilibre, car selon la façon dont elle agit, elle peut provoquer un couple ou un moment pour tourner le corps.

Pas nécessairement le centre de masse contient de la masse. Dans une personne debout ou allongée, le centre de masse est à l'intérieur du corps. Mais lors de la flexion pour toucher les doigts des pieds sans plier les genoux, le centre de la masse est à l'extérieur.

L'autre élément principal pour maintenir l'équilibre stable d'un objet est la base de surface de support ou de support. D'après l'expérience, il est reconnu que les objets avec de grandes surfaces de support sont plus stables que ceux avec des surfaces de support plus petites.

Pour s'assurer qu'un objet est en équilibre stable, la ligne perpendiculaire qui rejoint le centre de masse avec la surface du sol doit passer par la base de support. Si cette ligne tombe en dehors de cette base, l'objet tourne.

Exemples d'équilibre stable

Pour assurer l'équilibre stable d'un objet soutenu, ces stratégies sont suivies:

-Réduire le centre de gravité de l'objet, car plus le sol est proche, plus la stabilité est grande. Cela peut être réalisé en rendant la partie inférieure du corps.

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-Augmenter la zone en contact avec le sol.

L'angle de limite

Dans la figure suivante, il existe un bloc rectangulaire en matériau homogène soutenu sur une surface horizontale. Le centre de gravité coïncide avec le centre géométrique du bloc.

Le poids du bloc peut faire ce virage s'il se penche au-delà d'un certain angle limite. Source: F. Zapata.

Dans l'image de gauche, le bloc est en équilibre stable, car la ligne perpendiculaire qui rejoint le centre de gravité avec le sol passe à travers la surface de support, qui est la base du bloc.

Dans la figure à droite, le bloc est incliné un angle θ, de sorte que la ligne perpendiculaire qui passe par le centre de gravité tombe précisément sur le bord du bloc du bloc. Lorsque la valeur de cet angle est dépassée, le bloc se tourne vers la droite.

La figure prévient que:

Si le centre de gravité bas, l'angle augmente et le bloc peut être incliné plus sans tourner. D'un autre côté, si le centre de gravité augmente, l'angle de renversement est inférieur.

En cas de renversement, le bloc serait avec un centre de gravité inférieur, puisque pour C'est moins que b, Et par conséquent, sa position serait plus stable, en plus d'être soutenue sur une surface plus grande.

Situations d'équilibre stable

Vous trouverez ci-dessous des situations communes dans lesquelles l'équilibre stable participe, pas seulement des corps soutenus:

Images accrochées au mur

Les peintures qui battent les murs sont en équilibre stable, sans considérer la friction, mais seulement le poids.

Des sports

Lorsqu'un footballeur court derrière le ballon ou essaie de l'empêcher de retirer par un joueur rival, il doit les réparer pour garder son équilibre stable.

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L'équilibre stable est également très nécessaire lors de la conduite d'un vélo ou d'une moto.

Chaussure

Il est connu que les chaussures à talon d'aiguille ne sont pas aussi stables que le talon large, car ils ont une plus grande surface de soutien que la première.

Flexions

Lorsqu'une personne touche les doigts avec leurs mains, sans se pencher les genoux, le centre de pâte est hors du corps. Cependant, la personne reste en équilibre stable, car la ligne perpendiculaire qui relie le centre de masse au sol passe à travers la zone délimitée par les pieds.

D'un autre côté, si la personne essaie de toucher ses doigts, mais en gardant le dos et les jambes collées au mur, il verra qu'il ne peut pas le faire sans perdre son équilibre, car le perpendiculaire qui unit le centre de la masse avec le sol ne passe pas par la zone qui limite les pieds.

Voyage

Pour maintenir l'équilibre lorsque vous voyagez dans un bus ou le wagon, les gens séparent immédiatement leurs pieds. De cette façon, la zone de soutien est plus grande et est moins susceptible de tomber.

Pneus larges

Les voitures de sport et les voitures de compétition utilisent des pneus larges pour avoir une plus grande stabilité.

Les références

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