Ας επεκτείνουμε

Παίρνουμε μια σφαίρα. Προσπαθούμε να ισορροπήσουμε τη σφαίρα στις παρακάτω περιπτώσεις: α. Πάνω σε μια μπάλα. β. Πάνω στο θρανίο. γ. Μέσα σε μια κούπα. Κάνουμε το ίδιο με έναν κώνο, στηρίζοντάς τον στο έδαφος: α. Με την κορυφή. β. Με την παράπλευρη επιφάνεια. γ. Με τη βάση του. Τι παρατηρούμε;

Εικόνα 3.18 Το περιστέρι όταν περπατάει, βρίσκει τρόπο να ισορροπεί.

Εικόνα 3.19 Διάφορες περιπτώσεις ισορροπίας σφαίρας και κώνου.

Στην πρώτη περίπτωση η σφαίρα ή ο κώνος ισορροπούν στο οριζόντιο επίπεδο με ελάχιστα σημεία επαφής. Αν η σφαίρα ή ο κώνος απομακρυνθούν ελάχιστα από τη θέση ισορροπίας, δεν ξαναγυρίζουν στην αρχική θέση τους. Σ' αυτή την περίπτωση η ισορροπία των σωμάτων ονομάζεται ασταθής.

Στη δεύτερη περίπτωση, αν η σφαίρα ή ο κώνος εκτραπούν από τη θέση της αρχικής ισορροπίας τους, ισορροπούν σε μια νέα θέση. Σ' αυτή την περίπτωση η ισορροπία των σωμάτων ονομάζεται ουδέτερη η αδιάφορη.

Τέλος, στην τρίτη περίπτωση, αν η σφαίρα ή ο κώνος απομακρυνθούν λίγο από τη θέση ισορροπίας, ξαναγυρίζουν στην αρχική θέση τους. Σ' αυτή την περίπτωση η ισορροπία των σωμάτων ονομάζεται ευσταθής.

Ο βαθμός ευστάθειας ενός σώματος μετριέται με τη γωνία κατά την οποία στρέφεται το σώμα, ώστε να ανατραπεί. Η γωνία αυτή είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο χαμηλότερα είναι το κέντρο βάρους του σώματος και φυσικά όσο μεγαλύτερη είναι η βάση στήριξης.

Εικόνα 3.20 Ισορροπία κιβωτίου

Τέλος, ας θεωρήσουμε το κιβώτιο της εικόνας 3.20 και ένα σημείο ανατροπής Α.

Οι δυνάμεις που ασκούνται στο κιβώτιο όταν αρχίζει η ανατροπή είναι η αντίδραση FA στο σημείο Α, το βάρος του Β και η δύναμη F, που ασκούμε, ώστε να ανατρέψουμε το κιβώτιο. Οι ροπές των δυνάμεων αυτών ως προς στο σημείο Α είναι αντίστοιχα: Μ1 = Β . x1 Μ2 = F . x2 Μ3= FA*0

Το πηλίκο των ροπών [pic] (3.6) ορίζει το βαθμό ασφάλειας, προκειμένου το κιβώτιο ή γενικότερα ένα στερεό σώμα να μην ανατραπεί.

Σε μια ευσταθή ισορροπία το πηλίκο αυτό είναι μεγαλύτερο της μονάδας, διότι τότε η ροπή του βάρους είναι μεγαλύτερη από τη ροπή της δύναμης η οποία τείνει να ανατρέψει ένα σώμα. Με την επίδραση της ροπής του βάρους μπορεί το κιβώτιο να επιστρέψει στη θέση ισορροπίας.

Ύστερα από μελέτες έχει διαπιστωθεί ότι η ισορροπία ενός σώματος είναι περισσότερο ευσταθής, όσο μεγαλύτερη είναι η βάση στήριξης του και επιπλέον όσο πιο χαμηλά είναι το κέντρο βάρους.

Συζητήστε τις παρακάτω περιπτώσεις της εικόνας 3.21.

Εικόνα 3.21