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

L'état d'équilibre d'un objet peut être classé en fonction des systèmes de forces qui agissent sur lui. Il s’agit des forces colinéaires, coplanaires concurrentes et coplanaires non concurrentes.
Considérons deux individus exerçant des forces égales et opposées tout en tirant sur une corde. Les deux forces agissant sur la corde sont colinéaires, de sorte que la force nette sur la corde est nulle. Le système est en équilibre.
Dans un système de forces concurrentes coplanaires, toutes les forces se rencontrent en un seul point sur le même plan.
Ici, ces forces peuvent être résolues en leurs composantes horizontales et verticales.
Pour qu’un système reste en équilibre, les forces verticales vers le haut et vers le bas doivent s’équilibrer. De même, les forces horizontales vers la gauche et vers la droite doivent également être égales et dirigées de manière opposée.
Dans un système de forces non concurrentes coplanaires, les forces agissant sur l’objet sont parallèles. Ici, le moment dû à F3 est dans le sens des aiguilles d’une montre et est équilibré par un moment dans le sens inverse des aiguilles d’une montre dû à F2.
De même, F1 est contrebalancé par le poids de l'objet et le moment net et la force nette sur l'objet sont nuls, ce qui maintient l'équilibre.

<ol>
	<li>Meriam, J.L. ; Kraige, L.G., et Bolton, J.N. (2020). Génie mécanique \u2012 Statique. Hoboken, New Jersey : John Wiley. Pages – 121 et 122.</li>
</ol>

catégories d'équilibre

Categories of Equilibrium

L'équilibre est un concept crucial en physique, nous permettant de comprendre comment les forces interagissent avec les corps pour produire un mouvement nul ou constant. En équilibre bidimensionnel, les systèmes de forces peuvent être classés en différentes catégories en fonction de leurs caractéristiques. Une des catégories d'équilibre est l'équilibre colinéaire, qui implique des forces agissant le long d'une ligne droite. Ce type d'équilibre ne nécessite qu'une seule équation de forces dans la direction des forces, les autres équations étant automatiquement satisfaites. Une autre catégorie est l'équilibre concomitant coplanaire, dans laquelle toutes les forces agissantes se rencontrent en un seul point dans le même plan. Dans cette catégorie, les forces peuvent être découpées en leurs composantes horizontales et verticales pour déterminer l'équilibre. Les forces verticales et horizontales doivent avoir une magnitude égale et être dirigées en sens opposé pour s'équilibrer. La catégorie d'équilibre non concourant coplanaire concerne des forces parallèles mais non concourantes entre elles. Dans ce type d'équilibre, les moments dûs aux forces s'équilibrent, entraînant une force nette nulle sur l'objet. Pour que cela se produise, les moments générés par les forces doivent être égaux mais de sens opposé. Enfin, l'équilibre général est la catégorie la plus compliquée, impliquant un nombre quelconque de forces qui ne sont pas nécessairement dans un plan. Ce type d'équilibre nécessite deux équations de force et une équation de moment pour obtenir une solution.

Catégories d'équilibre

L’équilibre est un concept crucial en physique, qui nous permet de comprendre comment les forces interagissent avec les corps pour produire un mouvement nul ou constant. Dans...

Education

Enseignement

JoVE Core

Mechanical Engineering

Génie mécanique

Unit 1

Unité 1

Equilibrium of a Particle

Équilibre d'une particule

KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMES ET CONCEPTS CLÉS

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.

Types of Equilibrium in Forces | 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

Types of Equilibrium in Forces

Description

Transcript

Tags