پایداری

پایداری به عنوان معیاری برای سنجش دشواری حرکت دادن جسمی که در وضعیت تعادل نسبت به نیروی گرانش قرار دارد، تعریف می‌شود. اگر جسمی از حالت تعادل خود جابه‌جا شود، در صورتی که نیروی وزن آن، که به صورت عمودی و به سمت پایین از مرکز جرم آن عبور می‌کند، با نیروی تماس عمودی و به سمت بالا که از سطح اتکای جدید به آن وارد می‌شود، هم‌راستا نباشد، جسم در وضعیت جدید خود باقی نخواهد ماند. این دو نیرو که برابر و مخالف هستند، در صورت عدم هم‌راستایی خطوط اثرشان، با ایجاد یک جفت نیرو و گشتاور متناظر باعث می‌شوند که جسم یا به وضعیت سکون اولیه‌اش بازگردد یا سرنگون شود و به وضعیت جدیدی برسد. جسمی که در حالت تعادل پایدار قرار دارد، پس از یک جابه‌جایی کوچک از وضعیت تعادل، دوباره به حالت سکون برمی‌گردد. این نوع تعادل در اجسامی مشاهده می‌شود که سرنگون کردن آن‌ها دشوار است. این اجسام معمولاً دارای سطح اتکای بزرگ و مرکز جرمی نزدیک به سطح اتکا هستند، مانند مخروطی که بر روی سطح افقی قرار دارد. زمانی که چنین جسمی به طور جزئی کج می‌شود، مرکز جرم آن به سمت بالا حرکت می‌کند و خط اثر وزن آن دیگر با خط اثر نیروی تماس که از سطح اتکای جدید و کوچک وارد می‌شود، هم‌راستا نیست. گشتاور ایجاد شده به گونه‌ای عمل می‌کند که مرکز جرم به سمت پایین برگردد و در نتیجه، جسم به وضعیت اولیه خود بازمی‌گردد. اجسامی که تعادل ناپایدار دارند، پس از جابه‌جایی در حالت سکون باقی نمی‌مانند و به وضعیت جدیدی منتقل می‌شوند. در این شرایط، به حالت سکون اولیه بازنمی‌گردند. این نوع اجسام به راحتی سرنگون می‌شوند و معمولاً دارای سطح اتکای کوچک و مرکز جرمی بالا هستند.