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

Равновесное состояние объекта можно классифицировать на основе действующих на него силовых систем. Это коллинеарные, копланарные параллельные и копланарные непараллельные силы.
Представьте себе двух людей, прилагающих равные и противоположные силы во время натягивания веревки. Две силы, действующие на канат, коллинеарны, так что результирующая сила на канате равна нулю. Система находится в равновесии.
В компланарной системе параллельных сил все силы встречаются в одной точке на одной плоскости.
Здесь эти силы можно разложить на горизонтальную и вертикальную составляющие.
Чтобы система оставалась в равновесии, восходящие и нисходящие вертикальные силы должны уравновешиваться. Точно так же горизонтальные силы, направленные влево и вправо, также должны быть равны и противоположно направлены.
В компланарной системе непараллельных сил силы, действующие на объект, параллельны. Здесь момент F3 находится по часовой стрелке и уравновешивается моментом против часовой стрелки под действием F2.
Аналогично, F1 уравновешивается весом объекта, а суммарный момент и результирующая сила, действующие на объект, равны нулю, сохраняя равновесие.

<ol>
	<li>Мериам, Дж.Л.; Крейдж, Л.Г., и Болтон, Д.Н. (2020). Инженерная механика \u2012 Статика. Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли. С. – 121-122.</li>
</ol>

Категории равновесия

Categories of Equilibrium

Равновесие является важным понятием в физике, позволяющим нам понять, как силы взаимодействуют с телами, чтобы производить отсутствие или постоянное движение. В двумерном равновесии системы сил могут быть классифицированы по различным категориям на основе своих характеристик.

Одной из категорий равновесия является коллинеарное равновесие, которое включает силы, действующие вдоль прямой линии. Для этого типа равновесия требуется только одно уравнение силы в направлении сил, так как другие уравнения автоматически удовлетворяются.

Другая категория - это согласованное равновесие, при котором все действующие силы сходятся в одной точке на одной плоскости. В этой категории силы могут быть разложены на горизонтальные и вертикальные компоненты для определения равновесия. Вертикальные и горизонтальные силы должны иметь равные величины и быть направленными в противоположные стороны, чтобы сбалансировать друг друга.

Категория несогласованного равновесия на одной плоскости включает силы, которые параллельны, но не пересекаются. В этом типе равновесия моменты, вызванные силами, сбалансированы, что приводит к нулевой суммарной силе на объекте. Для этого необходимо, чтобы моменты, созданные силами, были равны, но направлены в противоположные стороны.

Наконец, общее равновесие является наиболее сложной категорией, включающей любое количество сил, не обязательно расположенных в одной плоскости. Для этого типа равновесия требуется два уравнения силы и уравнение момента, чтобы получить решение.

Равновесие является важнейшим понятием в физике, позволяющим нам понять, как силы взаимодействуют с телами, вызывая отсутствие или постоянное движение. В...

Education

JoVE Core

Mechanical Engineering

Машиностроение

Unit 1

Раздел 1

Equilibrium of a Particle

Равновесие частицы

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

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