Sila in navor v ravnovesju

Animacija 1 prikazuje tog drog z enakomerno porazdeljeno maso, ki leži na mizi brez trenja. Animacija je prikazana s ptičje perspektive. Črn krog predstavlja položaj masnega središča. (položaj je podan v metrih, navor pa v newton metrih).

Na drog delujejo sile (teža in normalna komponenta podlage se izničita in nista prikazani, delujeta pa v smeri, ki je pravokotna na mizo). Predpostavimo, da so dolžine prikazanih vektorjev sil premosorazmerne velikosti teh sil, ki so izražene v enotah newton. Ali je drog v ravnovesju, če so prikazane sile edine sile, ki delujejo nanj?

V našem primeru drog ni v ravnovesju, saj nam seštevanje vektorjev sil pokaže, da skupna sila (rezultanta) , ki deluje na drog, ni enaka nič. Rezultatno sil vidimo kot vektor rdeče barve pri preverjanju . Ker je rezultanta sil različna od nič, ima težišče pospešek in zato se njegova hitrost spreminja.
Poleg tega nam seštevanje navorov, ki delujejo na drog glede na njegovo težišče pokaže, da je skupni navor okoli težišča različen od nič. Drog bo imel zato spremenljivo kotno hitrost v smeri iz zaslona.

Želimo, da bi bil drog v ravnovesju. Kakšno dodatno silo na drog moramo dodati obstoječim?

Upoštevaj pogoje statičnega ravnovesja. Skupna sila na drog (rezultanta) mora biti enaka nič. Če sešteješ vse prikazane sile, ki delujejo na drog, lahko ugotoviš, da vsota ni enaka nič.   Na drog je potrebno delovati z dodatno silo, ki je enaka negativni vsoti vseh ostalih sil na drog.

V animaciji 2 dodaj ustrezno dodatno silo (vektor v modri barvi), da bo po novem drog v ravnovesju. Na katerem mestu mora delovati dodatna sila?

Za statično ravnovesje mora biti tudi skupen navor, ki deluje na drog, enak nič. Navor mora biti zaradi dodatne sile, ki deluje na drog,enak negativni vsoti navorov vseh ostalih sil na drog. S tem, ko poznaš navor in silo, ki sta potrebna za ravnovesje droga, lahko izračunaš točko, v kateri mora sila delovati na drog.

Prilagodi velikost in smer modrega vektorja sile ter ga postavi na pravo mesto. Nato preveri svojo rešitev. Videl boš rdeč vektor, ki predstavlja novo skupno silo, in izračun novega skupnega navora (navor je podan v smeri koordinate z in je pozitiven v smeri iz zaslona). Če je nova skupna sila enaka nič, bo dolžina rdečega vektorja enaka nič in ta ne bo viden. Ko bo drog v ravnovesju, bo rdeč vektor, ki predstavlja skupno silo, izginil, izračun skupnega navora pa bo dal vrednost nič. V takem primeru je tvoja rešitev pravilna.