Войти
Объект, покоящийся на поверхности, и соответствующая диаграмма свободного тела, показывающая силы, действующие на объект. Нормальная сила N равна, напротив, и коллинеарны силы тяжести мг, так что результирующая сила и момент равен нулю. Следовательно, объект находится в состоянии статического механического равновесия. В классической механике, А частица находится в механическом равновесии, если равнодействующая сила на этой частицы равна нулю. В более широком смысле, физическая система, состоящая из многих частей, находится в механическом равновесии, если результирующая сила на каждой из ее отдельных частей равна нулю.
Помимо определения механического равновесия в терминах силы, существует множество альтернативных определений механического равновесия, которые все математически эквивалентны. С точки зрения количества движения система находится в равновесии, если импульс всех ее частей постоянен. С точки зрения скорости, система находится в равновесии, если скорость постоянна. Во вращательном механическом равновесии угловой момент объекта сохраняется, а чистый крутящий момент равен нулю. В более общем смысле, в консервативных системах, равновесие устанавливаются в точке, в конфигурационном пространстве, где градиент от потенциальной энергии по отношению к обобщенным координатам равно нуль.
Если частица в равновесии имеет нулевую скорость, эта частица находится в статическом равновесии. Поскольку все частицы в равновесии имеют постоянную скорость, всегда можно найти инерциальную систему отсчета, в которой частица неподвижна относительно системы отсчета.
Важным свойством систем, находящихся в механическом равновесии, является их устойчивость.
Если у нас есть функция, которая описывает потенциальную энергию системы, мы можем определить ее равновесие с помощью расчетов. Система находится в механическом равновесии в критических точках функции, описывающей потенциальную энергию системы. Мы можем найти эти точки, используя тот факт, что производная функции равна нулю в этих точках. Чтобы определить, является ли система стабильной или нестабильной, мы применяем тест второй производной. С обозначая статическое уравнение движения системы с одной степенью свободы, мы можем выполнить следующие расчеты:
Схема шара, находящегося в неустойчивом равновесии. 
Схема шара, находящегося в устойчивом равновесии. 
Схема шара, находящегося в нейтральном положении. При рассмотрении более чем одного измерения можно получить разные результаты в разных направлениях, например устойчивость по отношению к смещениям в x- направлении, но нестабильность в y- направлении, случай, известный как седловая точка. Обычно равновесие считается стабильным, только если оно стабильно во всех направлениях.
Иногда информации о силах, действующих на тело, недостаточно, чтобы определить, находится ли оно в равновесии или нет. Это делает его статически неопределимой системой.
Стационарный объект (или набор объектов) находится в «статическом равновесии», которое является частным случаем механического равновесия. Пресс-папье на столе - пример статического равновесия. Другие примеры включают скульптуру баланса камня или стопку блоков в игре Jenga, если скульптура или стопка блоков не находится в состоянии обрушения.
Движущиеся объекты также могут находиться в равновесии. Ребенок, скользящий по горке с постоянной скоростью, будет находиться в механическом равновесии, но не в статическом равновесии (в системе отсчета земли или горки).
Другой пример механического равновесия - это человек, прижимающий пружину к определенной точке. Он или она может подтолкнуть его к произвольной точке и удерживать там, при этом сжимающая нагрузка и реакция пружины равны. В этом состоянии система находится в механическом равновесии. Когда сжимающая сила снимается, пружина возвращается в исходное состояние.
Особый интерес представляет минимальное количество статических равновесий однородных выпуклых тел (когда они находятся под действием силы тяжести на горизонтальной поверхности). В плоском случае минимальное число равно 4, в то время как в трех измерениях можно построить объект только с одной устойчивой и одной неустойчивой точкой равновесия. Такой объект называется gömböc.
