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Mechanisches Gleichgewicht


Definition


Basiswissen


Ein Körper befindet sich in einem mechanischen Gleichgewicht, wenn er sich sowohl in einem Kräfte- als auch in einem Drehmomentengleichgewicht befindet. Das wird hier kurz erklärt.

Beispiel Segelboot


Ein Sportsegelboot fährt mit konstanter Geschwindigkeit auf einer geraden Linie und es ändert auch nicht seine Neigung (Querlage, Krängung). Mit diesen beiden Bedingungen befindet es sich in einem mechanischen Gleichgewicht.

Kräftegleichgewicht


Kräftegleichgewicht heißt: Die Vektorsumme aller von außen angreifenden Kräfte ergibt Null. Das hat zur Konsequenz, dass ein Körper im Kräftegleichgewicht seine Geschwindigkeit weder vom Betrag noch von der Richtung her ändert. Er steht also still oder bewegt sich gleichförmig und geradlinig. Mehr unter Kräftegleichgewicht ↗

Drehmomentengleichgewicht


Ein Körper befindet sich im Drehmomentengleichgewicht, wenn die Summe seiner Drehmomente um einen beliebig wählbaren Punkt Null ergibt. Der Körper behält dann eine konstante Winkelgeschwindigkeit oder dreht sich überhaupt nicht. Mehr unter Drehmomentengleichgewicht ↗

Sonderfall


Ein Körper kann im Kräftegleichgewicht sein ohne sich aber gleichzeitig im Drehmomentengleichgewicht zu befinden. Man stelle sich dazu ein ruhig im Wasser schwimmendes großes Schiffsmodell vor. Man drückt nun weit oben von rechts mit dem rechten Zeigefinger seitwärts auf das Modell. Gleichzeitig drückt man links mit dem linken Finger direkt an der Wasserlinie in entgegengesetzter Richtung aber gleich stark auf das Modell. die Summe der Vektoren (gleich lange Gegenvektoren) ergibt Null. Das Schiff ist im Kräftgleichgewicht und sein Schwerpunkt wird seine Lage nicht verändern. Aber das Schiff wird sich zu drehen beginnen, denn bezüglich der Drehmomente ist es nicht im Gleichgewicht. Siehe auch Drehmoment ↗