§ 23. Виды равновесия тел

Представь, что твёрдое тело закреплено на оси вращения или опирается на одну точку и при этом покоится, то есть находится в равновесии. Такое тело всегда можно чуть сдвинуть — качнуть, повернуть, толкнуть. Возникает вопрос: как оно поведёт себя дальше? Вернётся ли к прежнему положению или уйдёт от него? Ответ зависит от того, к какому виду относится равновесие тела, а видов этих три.

Чтобы разобраться, проделаем простой опыт с обычной линейкой. Сначала подвесим её вертикально, закрепив за самый верхний конец. Центр тяжести однородной линейки лежит в её середине, поэтому точка подвеса оказывается выше центра тяжести. Отклоним нижний край линейки в сторону и отпустим. Сила тяжести тут же начнёт поворачивать линейку обратно, и та, покачавшись, снова займёт вертикальное положение. Равновесие, из которого тело само возвращается после небольшого смещения, называют устойчивым. Оно наблюдается тогда, когда центр тяжести расположен ниже оси вращения — на вертикали, проходящей через эту ось. В устойчивом равновесии находятся все предметы, подвешенные на нитях, тросах и цепях: люстры, качели, лампы над столом.

Теперь перевернём линейку и закрепим её за нижний конец, оставив ось и центр тяжести на одной вертикали, но так, чтобы ось была ниже центра тяжести. Стоит слегка отклонить такую линейку, как сила тяжести не возвращает её, а, наоборот, уводит всё дальше от исходного положения, и назад тело уже не приходит. Подобное равновесие называют неустойчивым. Оно возникает, когда центр тяжести находится выше оси вращения, на проходящей через ось вертикали.