Este artículo se basa en el ejemplo de equilibrio neutral. Cuando escuchamos la palabra equilibrio, pensamos instantáneamente en el equilibrio entre objetos o fuerzas. Este hecho es cierto que el equilibrio se relaciona directamente con el equilibrio entre dos o más objetos.
En este artículo, estudiaremos más sobre el equilibrio. Es más que equilibrar. Primero discutiremos sobre los diferentes tipos de equilibrio. Mantendremos nuestro enfoque en el equilibrio neutral en este artículo.
- Una canica que yace sobre una superficie horizontal, imperturbable.
- Al deslizar un libro sobre la superficie de la mesa, el libro llega a un equilibrio neutral después de detenerse.
- Una pelota de fútbol tirada en el suelo.
- Un automóvil estacionado sin frenos de mano (no se aplica ninguna fuerza externa para que permanezca estacionario).
- Un rodillo que yace estacionario sobre una superficie plana.
- Aplicar crema viscosa en las manos (por ejemplo protector solar).
- Un matraz tirado en el suelo.
- Empujar una caja pesada.
- Lanzar un objeto pesado al suelo, se detiene tan pronto como aterriza en el suelo.
¿Qué es el equilibrio?
Como se discutió anteriormente, el equilibrio es un estado del sistema en el que todas las fuerzas se equilibran o anulan entre sí. El equilibrio es muy importante en todos los campos, ya sea química, física, ingeniería o en la vida cotidiana. Equilibrio significa equilibrio, sin equilibrio será muy difícil que la vida sea sencilla.
El equilibrio se puede clasificar en términos generales como: equilibrio mecánico, equilibrio químico y equilibrio térmico. El equilibrio mecánico también se divide en subcategorías, de las cuales uno de esos tipos es el equilibrio neutral (otros subtipos son el equilibrio estable y el equilibrio inestable). Veamos qué es el equilibrio neutral.
Créditos de las imágenes: kku, Equilibrio térmico en sistema cerrado, CC BY-SA 4.0
Ecuación de equilibrio de fuerzas
Cuando actúan múltiples fuerzas, se vuelve difícil que un objeto siga una trayectoria estable o permanezca estacionario. Si las fuerzas actúan de tal manera que estas fuerzas se anulan entre sí, es más fácil mantener estable el objeto.
Consideremos dos fuerzas F1 y F2 que actúan sobre un cuerpo A. Las dos fuerzas actúan horizontalmente en el primer caso y verticalmente en el otro caso. Para que el cuerpo esté en equilibrio en ambos casos, se deben cumplir las siguientes condiciones:
- 1st caso: para que el cuerpo esté en equilibrio, todas las fuerzas deben cancelarse entre sí, lo que significa que la suma de todas las fuerzas horizontales debe ser cero.
Σ Fx = 0
dónde,
Fx representa todas las fuerzas en la dirección X
- 2nd caso: para que el cuerpo esté en equilibrio, todas las fuerzas deben cancelarse entre sí, lo que significa que la suma de todas las fuerzas verticales debe ser igual a cero.
Σ Fx = 0
dónde,
Fy representa todas las fuerzas en la dirección Y
¿Qué es el equilibrio neutro?
El equilibrio neutro es el tipo de equilibrio en el que el cuerpo queda en reposo en su nueva posición después de haber sido ligeramente desplazado por alguna fuerza externa.
El cuerpo no se mueve después de alcanzar el equilibrio neutral, lo que significa que permanece estacionario. Esta es la condición obligatoria para el equilibrio neutral. Si el cuerpo se mueve a su posición original, entonces debería haber sido movido por una fuerza externa.
El cuerpo no vuelve a su posición original sino que permanece inmóvil en la nueva posición.
Ejemplo de equilibrio neutro
Ahora tenemos una idea sobre neutral equilibrio, vamos a tener una idea más clara al ver algunos ejemplos que se dan a continuación.
Experimentamos el equilibrio neutral en nuestra vida diaria, veamos el ejemplos de equilibrio neutro vemos en la vida cotidiana-
Una canica que yace sobre una superficie horizontal, imperturbable.
La canica no se mueve porque no hay ninguna fuerza actuando sobre ella. El mármol yace allí solo sin ningún apoyo de fuerza externa. Solo se moverá cuando se le aplique una fuerza externa. Por lo tanto, se dice que está en equilibrio neutral.
Al deslizar un libro sobre la superficie de la mesa, el libro entra en equilibrio neutral después de detenerse
A medida que disminuye la acción de la fuerza, el libro alcanza el equilibrio neutral.
Una pelota de fútbol tirada en el suelo
Cuando la pelota está en el suelo sin tocarla, no se mueve. Se requiere una fuerza externa para mover la pelota. Sin ninguna fuerza externa, seguirá tirado allí. Por lo tanto, es equilibrio neutral.
Un automóvil estacionado sin frenos de mano (no se aplica una fuerza externa para que permanezca estacionario)
Cuando no se aplican los frenos de mano, significa que el automóvil está estacionario por sí solo y no se aplica una fuerza externa para mantenerlo estacionario, por lo tanto, está en equilibrio neutral.
Un rodillo que yace estacionario sobre una superficie plana
Un rodillo rodará tan pronto como sea tocado por una fuerza externa, cuando se encuentra en reposo se dice que el rodillo está en equilibrio neutral.
Aplicar crema viscosa en las manos (por ejemplo protector solar)
Las cremas/líquidos viscosos no se moverán hasta que se les aplique una fuerza externa. Al igual que en el caso del protector solar, necesitamos aplicar una fuerza de corte para aplicarlo, sin la cual no se extendería por sí solo.
Un matraz tirado en el suelo
Un matraz que se encuentra en el suelo está estacionario, no se moverá a menos que se aplique una fuerza. Por lo tanto, se dice que está en equilibrio neutro.
Empujando una caja pesada
Una vez que comenzamos a empujar una caja pesada, el objeto comienza a moverse, pero en el momento en que dejamos de empujar, el objeto deja de moverse. No se mueve más por sí solo ni vuelve a donde empezó a moverse. Por lo tanto, está en equilibrio neutro,
Lanzar un objeto pesado al piso, se detiene tan pronto como cae al piso
Cuando tiramos un objeto pesado al suelo, el objeto cae debido a la fuerza de gravedad. Cuando aterriza en el suelo, debido a su propio peso no logra rebotar contra la gravedad. Por lo tanto, permanece allí sin ser levantado del suelo. Por tanto, podemos decir que el objeto está en equilibrio neutro.
Equilibrio neutro de cuerpos flotantes
Cuando un cuerpo está flotando, se dice que está en equilibrio neutral cuando el cuerpo no regresa a su posición original ni se mueve más.
M es el meta centro del cuerpo. Si se encuentra exactamente en el mismo punto donde se encuentra la gravedad, G, se dice que el cuerpo está en equilibrio neutral.
¿A qué te refieres con equilibrio estable?
Hemos visto que en el equilibrio neutro el cuerpo permanece en su nueva posición. Ahora, en equilibrio estable, el cuerpo vuelve a su posición original después de que la fuerza se levanta o ya no actúa sobre él.
El desplazamiento se produce como resultado de una fuerza externa aplicada sobre el cuerpo. El equilibrio neutral y el equilibrio estable pueden sonar similares pero son diferentes entre sí.
¿Es lo mismo el equilibrio estable y el equilibrio neutral?
El equilibrio estable y el equilibrio neutral pueden sonar similares, pero son diferentes entre sí. Aunque tampoco hay mucha diferencia entre ellos.
La principal diferencia es que en equilibrio estable, el cuerpo regresa a su posición original, pero en equilibrio neutral, el cuerpo permanece estacionario en la nueva posición sin regresar a su posición original ni moverse más.
¿Qué es el equilibrio inestable?
El equilibrio inestable es un estado del cuerpo en el que incluso un pequeño movimiento en el cuerpo resultará en un gran cambio. Eso significa que el cuerpo es tan inestable que un ligero empujón dificultará su condición de equilibrio.
podemos observar equilibrio inestable en la vida cotidiana. Por ejemplo, si colocamos una punta puntiaguda sobre un libro y lo movemos ligeramente, la parte superior puntiaguda se cae inmediatamente. Del mismo modo, si colocamos una botella que tiene una tapa estrecha boca abajo, puede permanecer inmóvil pero tan pronto como se aplique una ligera fuerza, se caerá.
Importancia del equilibrio
Todos hemos experimentado que la perfección viene con la estabilidad. En Física, podemos observar que cada átomo experimenta cierto tipo de fuerza.
- El átomo es estable porque las fuerzas interatómicas están equilibradas. En el momento en que tratamos de dividir un átomo, ¡obtenemos una bomba atómica!
- Mientras usamos un par de tijeras, nos resulta inconveniente si el objeto se mueve aquí y allá, podemos cortar fácilmente si se sujeta o se sujeta con la mano.
- Caminar por un camino inclinado es difícil porque estamos trabajando contra la gravedad, por lo que se altera el equilibrio.
- Cruceros de aviones como resultado del equilibrio entre la fuerza debida a la gravedad y el empuje hacia arriba.
- Caminar también es un ejemplo de equilibrio equilibrado, si la gravedad hubiera sido menor de lo que podríamos haber comenzado a flotar en el aire.
Hay numerosos ejemplos en la vida diaria donde podemos agradecer el equilibrio por existir. Sin equilibrio no podríamos tener tanta sencillez en nuestras vidas.
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