Równowaga (mechanika)

Równowaga w mechanice – stan układu mechanicznego, w którym wszystkie jego punkty pozostają w spoczynku względem wybranego układu odniesienia. Wyróżnia się kilka rodzajów równowagi, a badający je dział fizyki to statyka.

Bryła sztywna

Dla bryły sztywnej znajdującej się w polu grawitacyjnym, wyróżnia się następujące stany równowagi oraz warunki ich występowania:

• równowaga trwała (stabilna) – ma miejsce wtedy, kiedy środek ciężkości bryły jest położony w najniższym możliwym punkcie, a przy jej wychyleniu z tego położenia powstaje składowa siły ciężkości powodująca powrót bryły do jej położenia pierwotnego. W tym położeniu energia potencjalna układu ma najmniejszą wartość.
• równowaga nietrwała (chwiejna) – ma miejsce wtedy, kiedy przy wychyleniu bryły powstaje składowa siły ciężkości wypychająca ją ze stanu równowagi;
• równowaga obojętna – ma miejsce wtedy, gdy energia potencjalna ma taką samą wartość we wszystkich położeniach bryły, a przy jej wychyleniu z położenia równowagi, jej energia potencjalna nie zmienia się;
• równowaga metastabilna (metatrwała) – ma miejsce wtedy, kiedy bryła zajmuje położenie, w którym energia potencjalna osiąga lokalne minimum (bryła otoczone jest barierą potencjału). Przy wytrąceniu bryły z położenia równowagi niewielką siłą, powraca ona do położenia pierwotnego, natomiast przy wytrąceniu większą, siłą bryła znajduje nowe położenie równowagi o mniejszej energii potencjalnej lub zachowuje się tak, jak w przypadku równowagi chwiejnej.

• Schematyczne przedstawienie stanów równowagi
• 
  trwałej
• 
  chwiejnej
• 
  obojętnej
• 
  metastabilnej

Bibliografia

• Wojciech Rubinowicz, Wojciech Królikowski, Mechanika teoretyczna wyd. V, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1971, s. 164.