متى يكون الجسم في حالة توازن؟
أولاً ، من الضروري فهم طبيعة الجسم الصلب الذي يمكن أن يصل إلى حالة من التوازن ؛ من أجل فهم هذه العملية عند حدوثها ، فإن المواد الصلبة هي أجسام تتكون من مجموعة من الجزيئات المتماسكة التي ترتبط ببعضها البعض وتتماسك معًا.
لذلك ، فإن هذه الأجسام دائمًا ما يكون لها شكل ثابت ومحدد ، حتى عندما تعمل عليها قوة خارجية.
هذا يجعلها مختلفة عن الأجسام الأخرى (سائل ، غاز) ، جزيئاتها لا ترتبط بقوة وتماسك المواد الصلبة ، وبالتالي فإن أشكالها ليست صلبة ولا متماسكة ، وهنا صورة توضح الفرق بين تماسك المواد الصلبة . جزيئات كل منها:
وبما أن هذه الجسيمات تتماسك معًا لتكوين جسد واحد ، فإن كل شيء يتأثر بما يحدث له ؛ تحدث حالة التوازن في الأجسام الصلبة عندما تكون جميع الجسيمات التي يتكون منها ذلك الجسم في حالة راحة ؛ لأن القوة الكلية المؤثرة على هذا الجسم تساوي صفرًا.
هذا يعني أنه في هذه الحالة ، قيمة قوة الدوران أو (عزم الدوران) – وهو مقياس للقوة المؤثرة على الأشياء – هي صفر.
هذا السبب هو السبب الأول الذي يحقق توازن الجسم ، ولكن هناك سبب آخر يؤدي إلى نفس حالة التوازن ، عندما يكون مجموع (السرعة ، كتلة الجسم) على أي خط هو صفر.
أيضًا ، عندما تكون قيم جميع القوى الخارجية المؤثرة على جسم صلب متساوية مع بعضها البعض ؛ في هذه الحالة لا يوجد أي تغيير يؤثر على الجسم بالرغم من وجود عوامل خارجية مؤثرة. نظرًا لأن القيم بينهما هي نفسها ، فإنها تفقد القدرة على التأثير.
مما سبق نستنتج أن حالة التوازن هي: وجود عوامل ومؤثرات خارجية تجعل الجسم يغير موضعه المتحرك ويتركه في حالة مستقرة.
أنواع التوازن في المواد الصلبة
الآن بعد الإجابة ، متى يكون الجسم في حالة توازن؟ يجب أن نعلم أن توازن الأجسام له أنواع ، وكان العالم إسحاق نيوتن أول من اكتشف قوانين وضع توازن الأجسام الصلبة ، وبناءً على هذا العلم تم تقسيم التوازن إلى 3 أنواع ، وهي:
- التوازن غير المستقر: يحدث هذا عندما لا تكون الطاقة الكامنة للجسم صفراً ، على سبيل المثال: إذا تم وضع القلم في وضع عمودي ثابت ، فهو في حالة توازن ، ولكنه في حالة توازن غير مستقر.
- التوازن المستقر للأجسام: إذا كانت جميع القوى الخارجية المؤثرة تساوي صفرًا ، فعندئذٍ إذا تم وضع القلم نفسه ولكنه متعامد مع الجدول ، فإن احتمال سقوطه هو صفر ؛ لأنها في حالة توازن مستقر.
- التوازن المحايد: عندما يتم إجبار الجسم على الحركة بواسطة قوى خارجية ، ولكن هنا ينتقل من حالة توازن إلى أخرى ويكون مقدار الحركة التي يؤديها بقدر ما يتم فرضه عليه.
هناك تصنيف آخر لتوازن المواد الصلبة:
كائنات متماسكة الكائنات ليست متماسكة عندما تتأثر بالقوى الخارجية ، والنقاط الهندسية فيها لا تغير أبعادها
مثال: طاولة ، قطعة خشب
إذا عملت القوى الخارجية على ذلك ، فإن نقاطه الهندسية تغير أبعادها
مثال: الطين ، الطين الرطب
الحركة إذا كانت القوى الخارجية صفرًا
كما ذكرنا سابقًا ، عندما تكون القوة الخارجية صفرًا ، يكون الجسم الصلب في حالة توازن ، لكن هذه القاعدة استثناء. يمكن أن يتحرك الجسم حتى لو تم استيفاء هذا الشرط ؛ القوات لا تتلاقى عند نقطة واحدة.
وهنا تجدر الإشارة في حالة وجود قوتين مؤثرتين:
- موازى
- مساو
- في اتجاهين متعاكسين
عندئذٍ لا يخضع الجسم لحالة توازن ، لكن موقعه هو بالأحرى: “حركة دورانية” ، حتى لو كانت قيم هذه القوى مساوية للصفر.
شروط التوازن للمواد الصلبة
هناك عدة شروط ، إذا تم الوفاء بها ، وفي هذه الحالة يمكن أن يصل الجسم إلى حالة من التوازن ، وسوف نشرح هذه الشروط بإيجاز على النحو التالي:
- عندما يتعرض الجسم لتأثير قوتين متساويتين في الحجم ، ولكن بشرط أن يكونا في الاتجاه المعاكس ويشتركان في نفس خط العمل .. عندها يتم الوصول إلى (التوازن الانتقالي)
- إن وجود قوتين خارجيتين تعملان على الجسم في حالة موازية وتشتركان معًا في نفس خط العمل يعني أنه يجب أن يلتقيا عند نقطة مشتركة. هذا يحقق (التوازن الدوراني).
موقع التوازن لبرج بيزا المائل
من الواضح أن برج بيزا المائل مائل وهذا يجلب له شهرة عالمية ، ولكن ما الذي يجعله متوازنًا كجسم صلب؟
ما جعله يفعل ذلك هو نفس الشيء الذي يجعل من المستحيل عليك الوقوف عندما تجلس في وضع مع رجليك ممدودتين أمامك دون شد جذعك أو الضغط على ساقيك بالقرب من الكرسي حتى تتمكن من الوقوف .
لنفعل ذلك بشكل أفضل ، هناك قانون ينص على أن الجسم المستقيم لن يسقط على الأرض في حالة واحدة: إذا كان خط رأسي مستقيم قادم من مركز الجاذبية يمر عبر قاعدة الجسم.
هذا يعني أن مركز ثقل الجسم يمر عبر القاعدة ، وبالتالي فإن مرور هذا الخط مع القاعدة في برج بيزا يجعله مبنى مائلًا متوازنًا وفي حالة استقرار ، ويمكن تطبيق ذلك إلى أي هيئة أخرى إذا تم الوفاء بهذا القانون.
حالات توازن الجسم
لا يعني الجسد المتوازن دائمًا أنه لا يزال ؛ يمكن وصفه بأنه توازن في إحدى الحالات التالية:
- سلام
- الحركة ، ولكن بسرعة ثابتة ومنتظمة ، وأن تكون في خط مستقيم. مثال: المروحة
هل أظهرنا لك عندما يكون الجسد في حالة توازن؟ بما في ذلك شروط وحالات التوازن ولمحة عامة عن أهم الأمور المتعلقة بها ؛ نأمل أن تسمع منا.