Равновесие твердых тел: момент силы; условия равновесия твердого тела; устойчивость тел; виды равновесия; принцип минимума потенциальной энергии.

Статикой называется раздел механики, изучающий условия равновесия тел.

Из второго закона Ньютона следует, что если геометрическая сумма всех внешних сил, приложенных к телу, равна нулю, то тело находится в состоянии покоя или совершает равномерное прямолинейное движение. В этом случае принято говорить, что силы, приложенные к телу, уравновешивают друг друга. При вычислении равнодействующей все силы, действующие на тело, можно прикладывать к центру масс. Чтобы невращающееся тело находилось в равновесии, необходимо, чтобы равнодействующая всех сил, приложенных к телу, была равна нулю. Вращающее действие силы зависит не только от ее величины, но и от расстояния между линией действия силы и осью вращения. Длина перпендикуляра, проведенного от оси вращения до линии действия силы, называется плечом силы. Произведение модуля силы F на плечо d называется моментом силы M. Положительными считаются моменты тех сил, которые стремятся повернуть тело против часовой стрелки Правило моментов: тело, имеющее неподвижную ось вращения, находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех приложенных к телу сил относительно этой оси равна нулю: M₁ + M₂ +... = 0. моменты сил измеряются в ньютон-метрах (Н∙ м).

Наряду с безразличным равновесием в механике различают состояния устойчивого и неустойчивого равновесия. Состояние равновесия называется устойчивым, если при малых отклонениях тела от этого состояния возникают силы или моменты сил, стремящиеся возвратить тело в равновесное состояние. При малом отклонении тела из состояния неустойчивого равновесия возникают силы или моменты сил, стремящиеся удалить тело от положения равновесия. Виды равновесия. Устойчивое равновесие. Центр тяжести S лежит на одной вертикали с точкой подвеса О и ниже её. При подъеме свободного конца тела, подвешенного выше центра тяжести, оно начинает вращаться; Вращательный момент равен произведению веса на расстояние центра тяжести от вертикали, проходящей через точку подвеса. Этот вращающий момент приводит тело в положение устойчивого равновесия Безразличное равновесие. Центр тяжести находится в точке подвеса. Тело находится в равновесии в любом положении Неустойчивое равновесие. Центр тяжести находится на одной вертикали с точкой подвеса и выше её. Малейший толчок переводит тело в положение устойчивого равновесия Устойчивость положения. Если тело опирается на несколько точек, то его равновесие может быть устойчивым, даже если его центр тяжести лежит выше точек опоры. Сила, необходимая для того, чтобы опрокинуть тело, является мерой его устойчивости. Устойчивость тела тем больше, чем больше площадь его опоры и чем ниже расположен его центр тяжести.