Rovnovážná poloha tělesa

• nejen tvar tělesa, ale i poloha těžiště v tělese určuje jeho stabilitu

Příklad 1.:

• máme kvádr se čtvercovou podstavou postavený na výšku - viz obr. 1a)

• kvádr se nachází ve stabilní poloze
• těžiště kvádru je ve středu tělesa (na průsečíku tělesových uhlopříček)
• gravitační síla směřuje do středu podstavy
• nyní kvádr mírně nakloníme - viz obr. 1b)
• těžiště kvádru se mírně zvedlo, ale gravitační síla stále směřuje do spodní podstavy
• kvádr se po uvolnění síly, která jej naklání vrátí zpět do původní polohy
• těžiště má tendenci se vždy nacházet co nejníže
• kvádr nakloníme tak, aby těžiště bylo kolmo nad hranou, přes kterou kvádr nakláníme - viz obr. 1c)
• gravitační síla směřuje přímo do hrany
• pokud kvádr uvolníme, zůstane v klidu - je v tzv. labilní (vratké) poloze
• poloha, ve které kvádr při jakkoli malém vychýlení ztratí zdánlivou stabilitu a přetočí se, nebo vrátí do původní stabilní polohy
• kvádr přetočíme přes labilní polohu - viz obr. 1d)
• gravitační síla směřuje již do jiné podstavy a přetočí kvádr do další stabilní polohy
• v této poloze je těžiště nejníže, jedná se opět o stabilní polohu, tentorát nejstabilnější
• na obr. 2 je vidět, o kolik více musíme tentýž kvádr přetočit, obychom ho za stabilní polohy dostaly do polohy labilní (obr. 2c)) a eventuálně dále postavili na výšku

Příklad 2.:

• máme podobný kvádr, který je ze dvou kovů, a to 1/3 z těžkého olova a 2/3 z lehkého hliníku (obr. 3a))

• těžiště tělesa se nyní nachází mimo střed, a to směrem k těžší části
• stabilita je ovlivněna polohou těžiště
• těleso je tím stabilnější, čím je těžiště níže
• překlopení je jednoduché, je-li těžší část nahoře - do labilní polohy stačí otočit o malý úhel (obr. 3b) a naopak
• těleso je daleko víc stabilní, je-li těžká část dole, do labilní polohy je nutné těleso otočit o velký úhel (obr. 3d)

Příklad 3 - dětská hračka - medvídek, kteerý "stále stojí":

• medvídek je vyroben obvykle z lehkého a tenkého plastu, přičemž jednotlivé koule jsou duté
• pokud bychom měli pouze medvídka z plastu, stál by pouze za přepokladu, že by gravitační síla působila přesně v ose tělesa - obr. 4a) - labilní poloha
• při sebemenším přetočení se medvídek položí tak, aby těžiště bylo co nejíže - obr. 4b)
• výrobce ale spodní kouli dole vyplní těžkým kovem
• tím těžiště posune velice nízko - obr. 4c)
• při jakémkoli naklonění se pak těžiště dostane výše, než při poloze (obr. 4c)) a medvídek se vždy postaví - těžiště se snaží dostat co nejníže