2-1 Rovnováha a sily

2-1 Rovnováha a sily

Skúmanie pohybu a telies, ktoré sú v pohybu môžeme začať najjednoduchšie takými telesami, ktoré sa vôbec nepohybujú. Takéto telesá sú v tak zvanom stave statickej rovnováhy. V nasledujúcej kapitole potom uvidíme, že telesá, ktoré sa pohybujú rovnomerne a priamočiaro sú tiež v stave rovnováhy; nehybné telesá budeme považovať za špeciálny prípad, v ktorom je hodnota ich stálej rýchlosti rovná nule. Skúmajme tento špeciálny prípad podrobnejšie.

Táto kniha pravdepodobne odpočíva na stole pred čitateľom – nepohybuje sa, je v stave statickej rovnováhy. Čo vieme o silách, ktoré pôsobia na túto knihu? Pokiaľ nie je silný vietor, tak tu nie sú ani sily v rovine dosky stola, ktoré by sa pokúšali knihou pohnúť vo vodorovnom smere. Vieme však, že je tu zvislo orientovaná sila, ktorá sa snaží pohnúť knihou smerom ku stredu Zeme. Táto gravitačná príťažlivosť smerujúca k Zemi je tiaž knihy; aj čitateľ môže túto tiaž pociťovať, ak drží knihu vo svojich rukách. Vieme aj to, že pokiaľ chceme zabrániť pádu knihy, musíme ju tlačiť smerom hore silou, ktorá je rovná tiaži knihy. Ak svoju ruku vytiahneme spod knihy, gravitačná sila pôsobiaca smerom dole vyvinie svoje účinky bez prekážky, a kniha padne na podlahu. Môžeme si preto byť istí s tým, že na knihu, ktorá odpočíva na stole pôsobia dve sily: gravitačná sila ťahajúca knihu smerom dole, a silové pôsobenie dosky stola, ktoré je rovnako veľké, ale opačne smerované.

Ak silu smerujúcu smerom hore budeme považovať za kladnú (+) a silu smerujúcu smerom dole za zápornú (−), môžeme rovnováhu vyjadriť elegantne tak, že výslednica síl pôsobiacich na teleso v rovnováhe je nula.

Toto pravidlo je samozrejme platné aj pre iné smery, nie len na smery hore a dole. Ak knihu tlačíme smerom na sever silou 5 newtonov, tak zostane v pokoji jedine vtedy, ak na ňu tlačíme silou tiež 5 newtonov v južnom smere.¹.