Echilibrul mecanic si energia potentiala


Vom studia echilibrul mecanic în câmpul gravitational uniform, unde acesta este supus actiunii fortelor de greutate si actiunii fortelor de legatura.
Spunem ca un punct material este în echilibru static daca este imobil în raport cu un sistem de referinta inertial. Conditia necesara ca punctul material sa fie în echilibru, în raport cu un sistem de referinta inertial, este ca suma vectoriala a tuturor fortelor care actioneaza asupra lui fara sa fie nula. Aceasta este conditia necesara ca punctul material sa fie în echilibru, dar este ea si suficienta pentru ca echilibrul sa fie stabil?
Sa consideram o suprafata a carui profil este reprezentat în figura 1. Vom aseza în diferite puncte ale acestei suprafete o bila de dimensiuni reduse, asimilabila cu un punct material. Constatam ca bila este în echilibru în punctele A si B de pe portiunea curba a suprafetei, precum si în toate punctele de pe portiunea plana orizontala MP a suprafetei deoarece în toate aceste puncte rezultanta fortelor care actioneza asupra punctului material este egala cu zero: R=G+N=0 unde G este greutatea punctului material N reactiunea suprafetei de sprijin.













Daca îndepartam foarte putin bila din pozitia de echilibru static, pot intervenii trei situatii:
îndepartând-o din punctul A, asupra bilei actioneaza o forta rezultanta care o îndeparteazasi mai mult de pozitia initiala. Se spune ca echilibrul e instabil;
îndepartând-o din punctul B, bila este actionata de o forta rezultanta care o readuce la pozitia itiala se spune ca echilibrul este stabil;
îndepartata din punctul C, bila ramâne în echilibru în orice punct al suprafetei plane; se spune ca echilibrul este indiferent.
Prin urmare forta rezultata egala cu zero este o conditie necesara, dar nu suficienta pentru echilibrul stabil al pnctului material într-un câmp de forte conservativ.




Echilibrul solidului rigid suspendat

Consideratiile facute asupra echilibrului punctului material