محتويات
يكون التمثال أكثر استقرارا عندما تكون
يكون التمثال أكثر استقرارا عندما تكون: قاعدته عريضة ومركز ثقله منخفض.
حتى يكون التمثال متوازنًا ومستقرًا يجب أن يتوافر فيه شرطين هما:
- القاعدة العريضة.
- مركز الثقل المنخفض.
أن تكون قاعدته عريضة: يرتكز التمثال بكافة ثقله على القاعدة، وبما أن التمثال يكون في العادة واقفًا بشكل أفقي لذا يجب أن تكون قاعدته عريضة لإيجاد نوع من التوازن بين عرض القاعدة وطول التمثال مما يمنعه من الاهتزاز.
أن يكون مركز ثقله منخفض: مركز الثقل هو مركز النقاط المادية للأثقال التي يتكون منها الجسم، ويجب أن يكون مركز الثقل منخفضًا، لأنه في حالة ارتفاع مركز الثقل سيميل التمثال وقد يعجز عن الوقوف ويسقط تمامًا، ولن تستطيع القاعدة تثبيته لأن ثقل التمثال الموجود بالأعلى سيلغي تأثير القاعدة العريضة الموجودة في الأسفل.[1]
ما هو تعريف الاتزان
يمكن تعريف الاتزان بأنه: حالة يكون فيها الجسم ثابتًا في مكان واحد ووضعية واحدة.
وتكون حالة الجسم أثناء هذا الثبات غير ميالة للتغير بمرور الوقت، مما يعني أن الجسم إذا لم يتم تحريكه باستخدام قوة خارجية فسيظل على حالة الثبات التي يوجد فيها لأجل غير مسمى، ومن الجدير بالذكر أن تحقيق حالة التوازن بالنسبة للأجسام الصلبة تستلزم أن تساوي جميع القوى الخارجية المؤثرة على الجسم بما فيها عزم الدوران صفرًا.[2]
ما هي شروط الاتزان في الفيزياء
الاتزان في الفيزياء له شرطين، وهما:
- تساوي عزم الدوران للجسم مع الصفر.
- تساوي القوى الخارجية المؤثرة على الجسم مع الصفر.
ينتج عدم الاتزان عن تاثير قوى خارجية على الجسم تدفعه للخروج من حالة الثبات أو عن حتمية الحركة الناتجة عن وجود طاقة عزم الدوران، لذا حتى يظل الجسم ثابتًا يجب أن يتساوى كلًا من القوى الخارجية الموثرة على الجسم وطاقة عزم الدوران الخاصة به مع الصفر.[3]
متى تتزن القوه
يحدث اتزان القوى في حالة تساوي القوى المتعارضة.
ومن الجدير بالذكر أن القوى عبارة عن كميات طاقة موجهة في اتجاه معين وهي تمثل العامل الرئيسي المؤثر في حركة واتزان الأجسام، لذا في حالة تساوي القوى الخارجية المؤثرة على جسم ما معًا أو تساويها جميعًا مع الرقم صفر سيتوازن الجسم، أما في حالة عدم تساوي القوى الخارجية المؤثرة مع الرقم صفر وعدم تساويها معًا فسيتحرك الجسم تبعًا للاتجاه الذي ستوجهه به القوى الخارجية المؤثرة عليه. [4]
كيف يتم اتزان الجسم اثناء الحركة
يحدث توازن الجسم أثناء الحركة نتيجة تناغم عمل ثلاثة أجهزة نظامية موجودة داخل الجسم وهي:
- الجهاز البصري.
- الأذن الداخلية.
- الأعصاب الحسية.
الجهاز البصري: يوفر الجهاز البصري صورة للبيئة المحيطة بالشخص بالكامل مما يعطيه القدرة على التفاعل معها وهو على دراية بها.
الأذن الداخلية: تسمى الأذن الداخلية أيضًا بالجهاز الدهليزي، وهي تعمل على استشعار ترددات الحركات الخطية والدائرية الناتجة عن القوى المحيطة بالجسم، وتعد الأذن الداخلية هي العامل الأساسي في توازن الجسم لذا عند التهابها يفقد الشخص جزءًا كبيرًا من قدرته على التوازن.
الأعصاب الحسية: تعمل الأعصاب الحسية على استشعار وضعية المفاصل وأماكن الضغط على منطقة أسفل القدم لتوصيل تقارير مفصلة للمخ بالحالة العضلية للإنسان.
ومن الجلي أن هذه الأجهزة النظامية تعمل جنبًا إلى جنب مع وظائف الإدراك في العقل حتى يستطيع الشخص التوازن بشكل كامل.[5]
أنواع الاتزان
توازن الجسم لا يعنى أنه مستقرًا في موقعه بشكل كامل، حيث توجد ثلاثة أنواع من التوازن هي:
- التوازن المستقر.
- التوازن الغير مستقر.
- توازن محايد.
التوازن المستقر: يكون التوازن مستقرًا إذا كان كلًا من القوى المؤثرة عليه وعزم دورانه الحادث وقت تعرضه للإزاحة في اتجاه معاكس لاتجاه الإزاحة.
التوازن الغير مستقر: يكون التوازن غير مستقر إذا كان كلًا من القوى المؤثرة عليه وعزم دورانه الحادث وقت تعرضه للإزاحة في نفس اتجاه الإزاحة.
توازن محايد: يكون التوازن محايدًا إذا كان مستقلًا عن الإزاحات التي تحدث لنقطة توازنه الأصلية.
أمثلة على أنواع الاتزان
كما ذكرنا توجد ثلاثة أنواع من الاتزان هي:
- التوازن المستقر.
- التوازن الغير مستقر.
- توازن محايد.
وسيتم التمثيل لكل نوع من هذه الأنواع بالشرج والصور التوضيحية لبيانهم بالتفصيل المناسب فيما يلي:
- مثال توضيحي للتوازن المستقر.
- مثال توضيحي للتوازن الغير مستقر.
- مثل توضيحي للتوازن المحايد.
مثال توضيحي للتوازن المستقر: توضح الصورة الموجودة فيما يلي قلمًا في حالة توازن مستقر، حيث إن عزم دورانه يساوي صفرًا، والقوى المؤثرة عليه تساوي صفرًا أيضًا، وكلٍ من القوى المؤثرة عليه وعزم دورانه في حالة حدوث إزاحة سيكونان معاكسان لاتجاه الإزاحة نتيجة وقوف القلم على قاعدته العريضة، مما يعني أنه يصعب أن يسقط القلم نتيجة عدم توازنه.
مثال توضيحي للتوازن الغير مستقر: توضح الصورة الموجودة فيما يلي قلمًا في حالة توازن غير مستقر على الرغم من استيفاءه الشروط الأساسية للتوازن والتي تتمثل في كون القوى المؤثرة وعزم الدوران يساويان صفرًا، حيث إنه إذا تعرض القلم لحدوث إزاحة مهما كانت بسيطة فسينشأ عزم دوران في نفس اتجاه الإزاحة نتيجة ثقل وزن القلم وارتكازه على سنه لا على قاعدته، مما سيؤدي إلى زيادة الإزاحة الحاصلة بالفعل وخروج القلم عن حالة التوازن بالسقوط.
مثل توضيحي للتوازن المحايد: تمثل الصورة الموجودة فيما يلي التوازن المحايد، حيث إن قلم الرصاص في حالة توازن محايد بالنسبة لكافة أنواع الإزاحات العمودية التي قد تقع على طوله نظرًا لأنه مرتكزًا على مقطع عرضي دائري.
ومما سبق يتضح أن نوع التوازن يتوقف على الوضعية التي يتوازن بها الجسم على النحو التالي:
- إن كان الجسم متوازنًا بطريقة صحيحة فسيكون توازنه مستقرًا.
- وإن كان متوازنًا بطريقة خاطئة فسيكون توازنه غير مستقر.
- أما إذا كان توازن الجسم قد نتج عن وجوده في وضعية غير طبيعية فسيكون توازنه محايدًا.[6]
