En physique, un objet est en équilibre stable lorsqu'il est légèrement déplacé de sa position, il y revient immédiatement. Vous pouvez visualiser cela en imaginant une bille au fond d'un récipient concave: avec une petite touche, la bille oscille brièvement autour du point le plus bas puis s'arrête..
Lorsque le marbre est au fond du récipient, son énergie potentielle gravitationnelle est minimale, donc ce point est un point d'équilibre stable pour lui..
Un équilibre stable est important pour les êtres vivants et les structures, c'est pourquoi il est important de savoir de quoi il dépend et comment le maintenir..
En marchant et en exécutant des mouvements, les personnes et les animaux maintiennent naturellement l'équilibre. Le non-respect de cette consigne entraînera une chute. Lors de la pratique du sport, un équilibre stable est essentiel pour développer l'activité, comme jouer au football et courir avec le ballon, empêchant l'adversaire de le prendre.
La stabilité est si importante dans la nature que les humains et les animaux ont des sens qui leur permettent de connaître à tout moment la position de leur corps: la proprioception. Dans l'oreille interne, il existe de nombreux récepteurs qui transmettent à tout moment des informations de position au cerveau..
De même, les ingénieurs et les constructeurs utilisent les principes de stabilité pour construire des structures capables de durer dans le temps et sûres pour les utilisateurs. L'expérience et l'étude de la mécanique conduisent à établir les conditions suivantes pour assurer l'équilibre stable des choses:
Pour qu'un corps reste en équilibre stable lorsqu'il est soutenu, il doit respecter:
-Le corps doit avoir la plus grande surface d'appui possible. Cette zone d'appui est délimitée par tous les axes possibles par rapport auxquels l'objet pourrait tourner, se renversant sous l'action de forces extérieures..
-Le centre de gravité doit être aussi bas que possible.
L'équilibre stable d'un corps, animé ou non, dépend de la localisation de son centre de masse, point très particulier où se concentre toute sa masse. Étant sur Terre, le centre de masse coïncide avec le centre de gravité, qui est le point du corps où le poids est considéré comme appliqué..
Et c'est que le poids est l'une des forces les plus importantes à prendre en compte dans la recherche de l'équilibre, car selon la façon dont il agit, il peut provoquer un couple ou un moment qui fait tourner le corps..
Le centre de gravité ne contient pas nécessairement de masse. Chez une personne debout ou couchée, le centre de gravité se trouve à l'intérieur du corps. Mais en se penchant pour toucher vos orteils sans plier les genoux, le centre de gravité est sorti..
L'autre élément essentiel pour maintenir l'équilibre stable d'un objet est le support ou la surface d'appui. Par expérience, il est reconnu que les objets avec de grandes surfaces d'appui sont plus stables que ceux avec des surfaces d'appui plus petites..
Pour s'assurer qu'un objet est en équilibre stable, la ligne perpendiculaire reliant le centre de masse à la surface du sol doit passer par la base du support. Si cette ligne tombe en dehors de ladite base, l'objet se renversera.
Pour assurer l'équilibre stable d'un objet supporté, ces stratégies sont suivies:
-Abaissez le centre de gravité de l'objet, car plus il est proche du sol, plus la stabilité est grande. Ceci peut être réalisé en rendant le bas du corps plus massif..
-Augmenter la zone en contact avec le sol.
Dans la figure suivante, il y a un bloc rectangulaire en matériau homogène supporté sur une surface horizontale. Le centre de gravité coïncide avec le centre géométrique du bloc.
Dans l'image de gauche, le bloc est en équilibre stable, car la ligne perpendiculaire qui relie le centre de gravité au sol passe à travers la surface d'appui, qui est la base du bloc..
Sur la figure de droite, le bloc est incliné d'un angle θ, de sorte que la ligne perpendiculaire passant par le centre de gravité tombe juste sur le bord du bloc. Lorsque la valeur de cet angle est dépassée, le bloc se retourne vers la droite.
D'après la figure, on peut voir que:
En cas de retournement, le bloc aurait un centre de gravité plus bas, car à est inférieur à b, et par conséquent, sa position serait plus stable, en plus d'être supportée sur une plus grande surface.
Les situations courantes dans lesquelles l'équilibre stable participe, pas seulement les corps soutenus, sont décrites ci-dessous:
Les tableaux accrochés aux murs sont en équilibre stable, sans tenir compte des forces de frottement, mais seulement du poids.
Lorsqu'un footballeur court après le ballon ou essaie d'empêcher un joueur rival de l'enlever, il doit réussir à maintenir son équilibre stable..
Un équilibre stable est également très nécessaire lorsque vous conduisez un vélo ou une moto.
Il est connu que les chaussures à talons aiguilles ne sont pas aussi stables que les chaussures à talons larges, car elles ont une plus grande surface d'appui que les anciennes.
Lorsqu'une personne touche ses orteils avec ses mains, sans plier les genoux, le centre de gravité est à l'extérieur du corps. Cependant, la personne reste dans un équilibre stable, car la ligne perpendiculaire qui relie le centre de masse au sol passe par la zone délimitée par les pieds..
En revanche, si la personne essaie de toucher ses orteils, mais en gardant son dos et ses jambes près du mur, elle verra qu'elle ne peut pas le faire sans perdre l'équilibre, car la perpendiculaire qui relie le centre de gravité au sol ne passe pas par la zone délimitée par les pieds.
Pour maintenir l'équilibre lorsqu'ils se tiennent dans un bus ou une voiture de train, les gens écartent immédiatement les pieds. De cette façon, la surface de levage est plus grande et il est moins susceptible de tomber..
Les voitures de sport et les voitures de course utilisent des pneus larges pour une plus grande stabilité.
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