Name: types of equilibrium in forces
Uploaded: 2023-09-22T11:49:20.000Z
Duration: 1 min 30 s
Channel: JoVE

Der Gleichgewichtszustand eines Objekts kann anhand der auf es wirkenden Kraftsysteme kategorisiert werden. Es handelt sich um kollineare, koplanare nebenläufige und koplanare nicht gleichzeitige Kräfte.
Stellen Sie sich zwei Individuen vor, die gleiche und entgegengesetzte Kräfte ausüben, während sie an einem Seil ziehen. Die beiden Kräfte, die auf das Seil wirken, sind kollinear, so dass die Nettokraft auf das Seil Null ist. Das System befindet sich im Gleichgewicht.
In einem koplanaren konkurrierenden Kraftsystem treffen alle Kräfte an einem einzigen Punkt auf derselben Ebene zusammen.
Hier können diese Kräfte in ihre horizontalen und vertikalen Bestandteile aufgelöst werden.
Damit ein System im Gleichgewicht bleibt, müssen sich die nach oben und unten gerichteten vertikalen Kräfte die Waage halten. In ähnlicher Weise müssen auch die linken und rechten horizontalen Kräfte gleich und entgegengesetzt gerichtet sein.
In einem koplanaren nicht-konkurrenten Kraftsystem sind die Kräfte, die auf das Objekt wirken, parallel. Hier ist das Moment von F3 im Uhrzeigersinn und wird durch ein Moment gegen den Uhrzeigersinn aufgrund von F2 ausgeglichen.
In ähnlicher Weise wird F1 durch das Gewicht des Objekts ausgeglichen, und das Nettomoment und die Nettokraft auf das Objekt sind Null, wodurch das Gleichgewicht erhalten bleibt.

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	<li>Meriam, J.L.; Kraige, LG und Bolton, J.N. (2020). Technische Mechanik \u2012 Statik. Hoboken, New Jersey: John Wiley. Seiten – 121-122.</li>
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kategorien des gleichgewichts

Categories of Equilibrium

Gleichgewicht ist ein entscheidendes Konzept in der Physik, das es uns ermöglicht zu verstehen, wie Kräfte mit Körpern interagieren, um keine oder konstante Bewegung zu erzeugen. Beim zweidimensionalen Gleichgewicht können Kraftsysteme je nach ihren Eigenschaften in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Eine der Kategorien des Gleichgewichts ist das kollineare Gleichgewicht, bei dem Kräfte entlang einer geraden Linie wirken. Diese Art von Gleichgewicht erfordert nur eine Kraftgleichung in Richtung der Kräfte, da die anderen Gleichungen automatisch erfüllt sind. Eine andere Kategorie ist das coplanare konvergente Gleichgewicht, bei dem alle wirkenden Kräfte in einem einzigen Punkt in derselben Ebene zusammenkommen. In dieser Kategorie können die Kräfte in ihre horizontalen und vertikalen Komponenten aufgelöst werden, um das Gleichgewicht zu bestimmen. Die vertikalen und horizontalen Kräfte sollten eine gleiche Größe haben und entgegengesetzt gerichtet sein, um sich gegenseitig auszugleichen. Die Kategorie des coplanaren nicht konvergenten Gleichgewichts umfasst Kräfte, die parallel, aber nicht konvergent zueinander sind. Bei diesem Typ des Gleichgewichts sind die durch die Kräfte verursachten Momente ausgeglichen, was zu keiner Nettokraft auf das Objekt führt. Damit dies geschehen kann, sollten die von den Kräften erzeugten Momente gleich, aber entgegengesetzt gerichtet sein. Schließlich ist das allgemeine Gleichgewicht die komplexeste Kategorie, die eine beliebige Anzahl von Kräften beinhaltet, die nicht unbedingt in einer Ebene liegen. Diese Art von Gleichgewicht erfordert zwei Kraftgleichungen und eine Momentengleichung, um eine Lösung zu erhalten.

Kategorien des Gleichgewichts

Das Gleichgewicht ist ein entscheidendes Konzept in der Physik, das es uns ermöglicht zu verstehen, wie Kräfte mit Körpern interagieren, um keine oder konstante Bewegung zu erzeugen. In...

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Einheit 1

Equilibrium of a Particle

Gleichgewicht eines Teilchens

KEY TERMS AND CONCEPTS

KERNBEGRIFFE UND KONZEPTE

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 the forces meet at one point in the same plane. The forces can be split into horizontal and vertical parts to check balance. The horizontal and vertical forces must be equal in magnitude and opposite in direction.

Coplanar non-concurrent equilibrium involves parallel forces that do not meet at one point. Here, the moments, or turning effects, from the forces must balance. The moments should be equal and opposite so the object has zero net force.

General equilibrium is the most complex category. It includes any number of forces that do not have to lie in one plane. Solving this case requires two force equations and one moment equation.

Types of Equilibrium in Forces

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...

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

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

Explore collinear, coplanar concurrent, coplanar non-concurrent, and general equilibrium. Learn how force and moment balance work in physics.

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