Name: balanced forces and torque in equilibrium
Uploaded: 2023-09-22T11:49:20.000Z
Duration: 1 min 23 s
Channel: JoVE

عندما تعمل قوى مختلفة على جسيم ما ، لكن حركته لا تتغير بمرور الوقت ، يقال إنه في حالة توازن. يمكن تصنيف التوازن على أنه ثابت أو ديناميكي.
إذا كان الجسيم في حالة سكون ، يقال إنه في حالة توازن ثابت ، وإذا كان يتحرك بسرعة ثابتة ، يقال إن الجسيم في حالة توازن ديناميكي.
لكي يكون الجسيم في حالة توازن ، يجب أن يستوفي شرطين في وقت واحد. أولا، القوة المحصلة، وهي مجموع المتجه لكل القوى المؤثرة على الجسيم، يجب أن تساوي صفرا. 
ثانيا ، يجب أن يكون صافي عزم الدوران الذي يعمل على الجسيم حول محور يمر عبر الجسيم صفرا ، مما يشير إلى أن العزم الصافي يساوي أيضا صفرا.
ضع في اعتبارك كتلتين متساويتين موضوعتين على طرفي لوح خشبي على مسافة متساوية من مركزه. تم تعيين مركز اللوح الخشبي على محور أسطواني. في مثل هذه الحالة ، يتم إنشاء توازن ثابت منذ القوة الصافية ، وصافي عزم الدوران على النظام هو صفرا.

<ol>
	<li>هيبلر ، آر سي (2016). الميكانيكا الهندسية - الإحصاء والديناميكيات. هوبوكين ، نيو جيرسي: قاعة بيرسون برنتيس. ص 87.</li>
	<li>OpenStax. (2023). الفيزياء الجامعية المجلد 1. [نسخة الويب]. تم الاسترجاع من <a href = "https://openstax.org/books/university-physics-volume-1/pages/12-1-conditions-for-static-equilibrium" >https://openstax.org/books/university-physics-volume-1/pages/12-1-conditions-for-static-equilibrium</a>.</li>
</ol>

شروط اتزان الجسيم.

<div style="direction:rtl">عندما يكون الجسم في حالة اتزان، فإنه يكون إما في حالة سكون أو يتحرك بسرعة ثابتة. هناك نوعان من الاتزان: الاتزان الاستاتيكي والاتزان الديناميكي. يحدث الاتزان الاستاتيكي عندما يكون الجسم في حالة سكون، بينما يحدث الاتزان الديناميكي عندما يتحرك الجسم بسرعة ثابتة. في كلا الحالتين، يجب أن يكون هناك توازن بين القوى المؤثرة على الجسم. لاستيعاب مفهوم الاتزان، دعونا أولًا ندرس القوى المؤثرة على جسم معين. عندما تؤثر قوى مختلفة على الجسم، يمكن للقوى أن تتجمع أو تتلاشى أو تلغي بعضها البعض. إذا كان المجموع الاتجاهي لجميع القوى المؤثرة على الجسم يساوي صفرًا، فإن الجسم يكون إما في حالة سكون أو يتحرك بسرعة ثابتة. الشرط الأول الذي يجب أن يتحقق لكي يكون الجسم في حالة اتزان هو أن تكون محصلة القوى المؤثرة عليه تساوي صفرًا. وهذا يعني أن المجموع الاتجاهي لجميع القوى المؤثرة على الجسم يجب أن يكون مساويًا للصفر، أي أن القوى المؤثرة على الجسم يجب أن تكون متوازنة. على سبيل المثال، لنفترض وجود سيارة متوقفة على سطح مستوٍ. بالرغم من أن قوة الجاذبية تؤثر على السيارة، فإن القوة العمودية التي يؤثر بها السطح على السيارة تعادلها، مما يؤدي إلى انعدام محصلة القوى وتحقيق الاتزان. الشرط الثاني الذي يجب أن يتحقق لكي يكون الجسم في حالة اتزان هو أن يكون عزم الازدواج الكلي مساو للصفر، وبالتالي العزم المحصل المؤثر عليه، مساويًا للصفر. من الأمثلة على تأثير عزم الازدواج في إحداث الحركة الدورانية لجسم ما، لوح خشبي موضوع على محور ارتكاز. إذا وُضعت كتلتان متساويتان على طرفي اللوح، فإن كل منهما ستؤثر بعزم معين. ولكن، نظرًا لأنهما متساويتان في الوزن وتقعان على مسافات متساوية من مركز اللوح، فإن العزوم تتوازن مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى انعدام العزم المحصل وتحقيق الاتزان الاستاتيكي.</div>

عندما يكون الجسم في حالة توازن ، فإنه إما في حالة سكون أو يتحرك بسرعة ثابتة. هناك نوعان من التوازن: ثابت وديناميكي. ثابت...

Education

JoVE Core

Mechanical Engineering

الهندسة الميكانيكية

Unit 1

الوحدة الأولى

Equilibrium of a Particle

اتزان الجسيم

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

Equilibrium Conditions for a Particle

balanced forces and torque in equilibrium

Equilibrium depends on balanced forces and balanced torque. An object in equilibrium is either at rest or moving with a constant velocity. These two cases are called static equilibrium and dynamic equilibrium.

Static equilibrium means the object is not moving. Dynamic equilibrium means the object is moving, but its velocity stays constant. In both cases, the forces acting on the object must balance each other.

Different forces can add, subtract, or cancel each other out. When the vector sum of all the forces is zero, the object is in equilibrium. That is why the net force must be zero. A parked car on a level surface is a simple example. Gravity pulls it downward, and the normal force from the ground pushes upward to balance it.

The second condition for equilibrium is zero net torque. Torque is the turning effect of a force, and it can cause rotation. Net torque, or the total moment, must also be zero. A wooden plank on a pivot shows this idea. If two equal masses sit at equal distances from the center, their torques cancel, and the plank stays in static equilibrium.

Balanced Forces and Torque in Equilibrium

balanced-forces-and-torque-in-equilibrium

equilibrium conditions for a particle

Equilibrium depends on balanced forces and balanced torque. An object in equilibrium is either at rest or moving with a constant velocity. These two cases are called static equilibrium and dynamic equilibrium. Static equilibrium means the object is not moving. Dynamic equilibrium means the object is moving, but its velocity stays constant. In both cases, the forces acting on the object must balance each other. Different forces can add, subtract, or cancel each other out. When the vector sum...

free-body diagram

Free-Body Diagrams for Force Analysis

Free-body diagrams help analyze the forces acting on an object in mechanics. They give a simple picture of a stationary or moving object and show why it moves the way it does. By turning a complex situation into a clear sketch, they make it easier to write the equation needed to solve the problem. To draw a free-body diagram, first choose the object or system you want to study. Then isolate it from its surroundings and draw it as a dot or a simple outline. Add arrows for every important...

steps for free-body diagram

Free-Body Diagram for Two-Block Motion

A free-body diagram helps analyze two-block motion in mechanics. It shows the forces acting on a system so the net force can be found and the acceleration can be calculated. The example in this lesson uses two blocks linked by a massless string over a frictionless pulley. Block 1 moves across a table while block 2 falls under gravity. The two blocks are treated as one isolated system. External forces are then identified and drawn as vector arrows on the diagram. For block 1, the forces...

free-body diagrams: problem solving

Free-Body Diagrams on Inclined Planes

Free-body diagrams help show the forces acting on an object on an inclined plane. A free-body diagram is a simple drawing that focuses only on the object or system being studied. It leaves out extra details so the force problem is easier to analyze and solve. For an example, a 10 kg block is released on a ramp that is 30° to the horizontal. The coefficient of friction is 0.2. The diagram for this block includes the weight from gravity, the normal force, and the frictional force. These are the...

coplanar forces

Resolving Coplanar Force Components

Coplanar forces act on an object in the same plane. To analyze this kind of system, each force is resolved into x and y components using Cartesian vector form and vector algebra. This makes it possible to test whether the object is in equilibrium. A coplanar system is in equilibrium when the resultant force is zero. That means the sum of the forces in each direction must also be zero. If the forces do not balance, the object is not in equilibrium and will accelerate in the direction of the net...

categories of equilibrium

Types of Equilibrium in Forces

Equilibrium in physics describes how forces act on a body so it stays still or moves at a constant speed. In two-dimensional force systems, equilibrium can be grouped into several categories based on how the forces are arranged. Collinear equilibrium is the simplest case. The forces act along one straight line, so only one force equation is needed in the direction of those forces. The other equations are already satisfied. Coplanar concurrent equilibrium is another category. In this case, all...

key terms and concepts

Learn how balanced forces and zero net torque keep an object in static or dynamic equilibrium, with examples like a parked car and a plank on a pivot.

Balanced Forces and Torque in Equilibrium | JoVE K12

JoVE Core Mechanical Engineering offers concise, easy-to-understand animated videos covering key topics such as equilibrium, forces, truss analysis, and structural mechanics. Explore their real-world applications, and witness these concepts in action through scientist-led experiments.

mechanical engineering

Balanced Forces and Torque in Equilibrium

Description

Transcript