Diferența dintre forțele balansate și cele neechilibrate

Diferența principală - Forțele echilibrate vs. dezechilibrate

Când ne gândim la forțele care acționează asupra unui corp, forțele ar putea fi fie echilibrat sau dezechilibrat. Principala diferență între forțele echilibrate și cele neechilibrate este că atunci când forțele sunt echilibrate, forța netă pe corp este 0, în timp ce forța netă care acționează asupra unui corp nu este 0 dacă forțele sunt neechilibrate.

Ce sunt forțele echilibrate

Forțele care acționează asupra unui corp sunt echilibrate dacă suma vectorilor lor este 0, adică nu există o forță netă care să acționeze asupra corpului. Conform legilor mișcării lui Newton, atunci corpul nu va accelera. Aceasta înseamnă că, dacă corpul este în repaus, va continua să rămână în repaus și dacă corpul se află în mișcare, acesta va continua să se miște cu aceeași viteză în linie dreaptă. Dacă corpul se mișcă cu aceeași viteză, dar nu se mișcă în linie dreaptă, atunci forțele de pe corp sunt nu echilibrat și corpul se accelerează.

Forțe echilibrate - Exemple

Să luăm un exemplu simplu. Câinii din schema de mai jos ambele trag la o bucată de pânză. Să presupunem că ambii câini trag la țesătură cu o forță de 50 N în direcții opuse, cele două forțe s-ar anula reciproc și rezultantă sau net Forța ar fi 0. Aici, forțele sunt echilibrate, iar pânza nu se va mișca.

Balanced Force_ Câinii care se joacă în război

Gândește-te la o cană care se odihnește pe masă. Faptul că cana nu se mișcă nu înseamnă neapărat că există Nu forțe care acționează pe cană. Există întotdeauna gravitatea care acționează pe cană, încercând să o tragem jos (aici presupunem că vorbim despre o cană pe Pământ!), in orice caz gravitatea este anulată de o forță de reacție în sus exercitată de masa de pe cană. Cu alte cuvinte, forțele sunt echilibrate și de aceea cana nu se mișcă.

Forțele coplanare

Să luăm un exemplu în care un corp este tras de trei forțe coplanare (adică toți acționează de-a lungul aceluiași plan). Dacă corpul continuă să rămână în repaus, atunci știm că forțele asupra lui sunt echilibrate. În diagrama de mai jos, avem două forțe  și  acționând în unghi drept unul altuia și oa treia forță  care acționează sub un unghi  la verticală. Dacă acestea sunt echilibrate, atunci putem stabili o relație între cele două forțe și și unghiul .

În primul rând, luând forțele pe verticală, .

Pe orizontală, ajungem .

Împărțim prima ecuație cu prima, ajungem,

Dacă trei forțe coplanare sunt echilibrate și fac unghiuri diferite, găsiți pur și simplu componente ale fiecărei forțe de-a lungul a două direcții perpendiculare. Apoi, suma vectorială a componentelor de-a lungul fiecărei direcții ar trebui să fie 0.

Ce sunt forțele dezechilibrate

Când spunem forțele pe un corp dezechilibrat, înseamnă că există o forță rezultantă netă. Ca de obicei, găsim forța rezultantă găsind suma vectorială a forțelor. Pentru a indica faptul că luăm sumă sau rezultantă de forțe, scriem  la fel de .

Conform celei de-a doua legi a lui Newton, dacă o forță rezultantă a lui  acționează asupra unui corp cu masă , atunci corpul ar fi supus unei accelerații  în direcția forței rezultante. Să luăm un exemplu de remorcă de război: de data aceasta între un om și un câine:

Tug-of-War: Câine vs. om

În fotografie, forțele par echilibrate. Cu toate acestea, imaginați-vă ce s-ar întâmpla dacă câinele a tras la țesătură cu o forță de 60 N în timp ce femeia la tras cu o forță de 60,25 N în direcția opusă. Acum, va exista o forță dezechilibrată de 0,25 N față de femeie. Dacă masa cămășii este de 3 g, atunci accelerarea cămășii către femeie ar fi:

Diferența dintre forțele balansate și cele neechilibrate

Forta neta

Pentru forțe echilibrate,  forta neta este 0.

Pentru forțe dezechilibrate, Forța netă nu este 0.

Accelerare

Forțe echilibrate nu accelerați.

Forțe dezechilibrate cauza accelerației.

Image Courtesy

"Tug of War" de PROgarlandcannon [Munca proprie] [CC BY-SA 2.0], prin flickr

"Tug of war" de PROCary Bass-Deschenes [CC BY-SA 2.0], prin flickr (Modified)