آونگ تعادلی

ساده‌رنگ > آونگ تعادلی

تاریخ انتشار: ۹ فروردین ۱۴۰۱

 

برای اینکه جسمی در حالت تعادل باشد باید برآیند اثرات همه عوامل بیرونی (مانند انواع نیروها و گشتاورها) وارد بر یک جسم همدیگر را خنثی کنند یا اصطلاحاً جسم و تمام عوامل بیرونیِ تعیین کننده‌ی حرکت آن در توازن باشند. تعادل به طور کلی در یک نقطه یا موقعیت مشخص برای اجسام تعریف می‌شود.

اجسامی که وقتی از حالت تعادل خود خارج می‌شوند، به طور خودبه‌خودی و بدون اینکه نیاز باشد کاری انجام شود، به تعادل خود بر می‌گردند دارای «تعادل پایدار» هستند. به عبارت دیگر یک جسم زمانی در وضعیت تعادل پایدار قرار دارد که با تغییر در موقعیت جسم یا منحرف کردن آن از وضعیت تعادلش، مجدداً به حالت اولیه برگشته و تعادل خود را حفظ کند. جسم در تعادل پایدار با انحراف از حالت تعادلش، موقعیتش عوض نمی‌شود بلکه حول همان نقطه، شروع به نوسان می‌کند و به مرور زمان این نوسان کاهش یافته و نهایتاً دوباره به حالت اول خود برمی‌گردد و تعادل خود را حفظ می‌کند. مانند حرکت آونگ تعادلی یا گلوله‌ای که در کف یک کاسه قرار گرفته است.

همان‌طور که گفته شد آونگ تعادلی نمونه‌ای از تعادل پایدار است. آونگ تعادلی در نقطه تکیه‌گاهش یعنی جایی که روی پایه قرار گرفته، متعادل است و با منحرف کردن آن، به طور خودبه‌خودی (بعد از چند نوسان) به همان حالت تعادل اولیه باز می‌گردد. ایجاد تعادل پایدار در این وسیله به چگونگی توزیع جرم آن نسبت به تکیه‌گاهش ارتباط دارد. به عبارت ساده‌تر وجود گوی‌های سنگین در انتهای بازوهای بلند آونگ و پایین‌تر از تکیه‌گاهش، نقش اساسی در ایجاد این تعادل پایدار دارد.

نکته مهمی که برای برقراری تعادل پایدار در آونگ تعادلی مهم است، موقعیت قرارگیری مرکز جرم آن نسبت به تکیه‌گاهش است. اگر مرکز جرم یک جسم در ارتفاعی پایین‌تر از نقطه تکیه‌گاهش قرار گیرد، آن جسم در وضعیت تعادل پایدار قرار می‌گیرد. باتوجه به اینکه گوی‌های آویزان از بازوهای آونگ تعادلی خیلی سنگین‌تر هستند مرکز جرم آونگ تعادلی زیر تکیه‌گاه و نزدیک به این گوی‌های سنگین قرار می‌گیرد. در تصویر بالا مکان تقریبی مرکز جرم آونگ نمایش داده شده است.

 

  آونگ تعادلی بسازید.