Echilibru

2-1. ECHILIBRUL. PRIMA LEGE A LUI NEWTON

Unul dintre efectele acţiunii unei forţe asupra unui corp constă în modificarea dimensiu¬nilor sau a formei corpului; altul efect este modificarea stării sale de mişcare

Mişcarea unui corp rigid poate fi considerată ca fiind alcătuită din mişcarea lui ca un întreg, sau mişcarea lui de translaţie, şi din orice miş¬care de rotaţie pe care o poate avea corpul. In cel mai general caz, o singură forţă care acţioneazâ asupra unui corp produce o schimbare atît în mişcarea de traslaţie cît şi în cea de rotaţie. Totuşi, atunci când cîteva forţe acţionează simultan asupra unui corp efectele lor se pot compensa, iar ca rezultat nu va exista nicio schimbare nici în mişcarea de translaţie, nici în cea de ro¬taţie. In acest caz se spune că acel corpul este în echilibru. Aceasta înseamnă că (1) corpul ca întreg sau rămîne în repaus sau se mişcă în linie dreaptă cu viteză constantă şi (2) sau nu se ro¬teşte de loc sau rotaţia lui este uniformă.

Să considerăm cîteva experimente din care pot fi deduse legile echilibrului. Figura 2-1 repre¬zintă un obiect plat de o formă arbitrară aflat pe o suprafaţă orizontală avînd frecarea negli¬jabilă. Dacă o singură forţă Fj acţionează asupra corpului ca pe figura 2-1 (a), şi dacă corpul este iniţial în repaus, el începe instantaneu să se miş¬te şi să se rotească în sensul acelor de ceasornic. Dacă corpul era iniţial în mişcare, efectul forţei este schimbarea mişcării de translaţie a corpului (modificarea vitezei în modul sau direcţie, sau ambele) şi modificarea mişcării de rotaţie (cor¬pul se roteşte mai repede sau mai încet), în orice caz "corpul nu rămîne în echilibru.

Echilibrul poate fi menţinut totuşi prin apli¬carea unei a doua forţe F2, ca pe figura 2-1 (b), cu condiţia ca F2 să fie egală în modul cu F! pe acelaşi suport cu Fi dar de sens contrar acesteia, în acest caz, rezultanta este zero. Dacă suportu¬rile celor două forţe nu sînt aceleaşi, ca pe fi¬gura 2-1 (c), corpul va fi în echilibru de translaţie dar nu şi în echilibru de rotaţie. Un astfel de sistem de două forţe este numit cuplu

Fig. 2-1. Un corp rigid aflat sub acţiunea a două forţe este în echilibru dacă forţele sînt egale în mărime, de sens opus şi au acelaşi suport, ca în (6).

Dacă forţele F1 şi F2 sînt egale în modul dar de sens opus,- una din ele este egală cu cealaltă dar cu semn opus. Adică,

F2 = - F1

în acest caz, dacă R reprezintă rezultanta lui F1 şi F2,

R = F1 + F2 = F1 — F1 = 0.

Pentru concizie, vom vorbi adesea de două astfel de forţe ca fiind „egale şi opuse" înţelegînd prin aceasta ca modulele sînt egale şi ele au semne contrarii.

Pe figura 2-2 (a), un corp aflat în echilibru este acţionat de trei forţe coplanare neparalele F1, F2 şi F3. Orice forţă aplicată unui corp rigid poate fi privită ca acţionînd oriunde de-a lungul suportului său.