Kas ir statiskais līdzsvars?

Fizikā kustības spēkus bieži apraksta ar vektoriem. Vektors ir abstrakts matemātisks jēdziens, ko izmanto, lai attēlotu gan spēka virzienu, gan lielumu. Piemēram, ja kaste tiktu vilkta noteiktā attālumā pa kreisi, vektors norādītu gan spēka virzienu, gan attālumu, kurā kaste tika vilkta.

Pirmais Ņūtona kustības likums nosaka, ka objekts saglabās nemainīgu ātrumu, ja vektora spēku summa uz šo objektu ir nulle. Objekti, kas atrodas miera stāvoklī, paliks miera stāvoklī, ja uz tiem neiedarbosies spēks, un kustībā esošie objekti tāpat paliks tādā pašā ātrumā, ja tie netiks iedarbināti. Vektora summu sauc arī par rezultējošo spēku vai neto spēku.

Statiskā līdzsvara gadījumā spēki iedarbojas uz objektu, bet visu spēku vektoru summa, kas iedarbojas uz šo objektu, ir nulle. Tas nozīmē, ka pretējie vektori precīzi izslēdz viens otru, kā rezultātā objektam nav tīrā spēka. Lai gan ir klāt spēki, objekts paliek nekustīgs. Turpinot iepriekš sniegto piemēru, ja kaste tiktu vilkta gan pa kreisi, gan pa labi vienlaikus ar tieši tādu pašu spēku un tieši pretēju griezes momentu, visi vektori būtu precīzi viens pret otru un kaste nekustētos. Tas būtu statiskā līdzsvarā.

Kad ārējie spēki, kas iedarbojas uz objektu, dzēš viens otru, tiek uzskatīts, ka objekts atrodas translācijas līdzsvarā, kas ir pirmais nosacījums, kas nepieciešams statiskam līdzsvaram. Otrais nosacījums ir rotācijas līdzsvars. Rotācijas līdzsvarā tīrajam griezes momentam jeb rotācijas spēkam, kas iedarbojas uz objektu, jābūt nullei. Ja, piemēram, kasti velk pa kreisi un pa labi, bet arī griež ap asi, tā neatrastos statiskā līdzsvarā, jo griezes moments liktu tai kustēties. Lai kasti iestatītu rotācijas līdzsvarā, būtu nepieciešams vienāds un pretējs griezes momenta spēks.