U gravitacionom polju Zemlje, tela mogu biti u ravnoteži. Ravnoteža znači da se telo ne pomera, odnosno da miruje ili se kreće ravnomerno pravolinijski. Postoje tri tipa ravnoteže:
- Stabilna ravnoteža
- Labilna ravnoteža
- Indiferentna ravnoteža
Centar mase
Centar mase je tačka u kojoj zamišljamo da je skoncentrisana sva masa tela. Na tu tačku deluje gravitaciona sila:
$ \vec{F_g} = m \cdot \vec{g} $
gde je:
- $m$ – masa tela,
- $\vec{g}$ – ubrzanje Zemljine teže.
Stabilna ravnoteža
Telo je u stabilnoj ravnoteži ako, kada ga malo pomerimo iz ravnotežnog položaja, pojavi se sila koja ga vraća nazad. Ta sila se naziva restituciona sila.
Ako oslonac (tačka na kojoj telo stoji) leži iznad centra mase, pri malom pomeranju javlja se moment sile:
$ M = F \cdot r $
koji rotira telo nazad ka početnom položaju.
Primer: Kuglica okačena o oslonac (matematičko klatno).
Labilna ravnoteža
Telo je u labilnoj ravnoteži ako, kada ga malo pomerimo, ono se još više udaljava od ravnotežnog položaja.
To se dešava kada je centar mase iznad oslonca. U tom slučaju, gravitaciona sila stvara moment sile koji telo pomera dalje od početnog položaja.
Primer: Kada stojiš na jednoj nozi, teško je održati ravnotežu – lako padneš.
Indiferentna ravnoteža
Telo je u indiferentnoj ravnoteži ako, kada ga pomerimo, ono ostaje u ravnoteži na novom mestu. To se dešava kada je oslonac tačno u centru mase.
Primer: Vetrenjača, gde je oslonac upravo u centru mase celog sistema.
Površina oslonca
Što je površina oslonca veća, telo je stabilnije. Zato hodanje uz hodalicu olakšava ravnotežu – povećava se površina oslonca.