Rovnovážna poloha a stabilita

Teleso je v rovnovážnej polohe vtedy, keď sa neotáča ani nepohybuje, čo znamená, že výsledná sila aj výsledný moment síl sú nulové:

Takýchto polôh je niekoľko druhov a líšia sa tým, ako sa teleso zachová po miernom vychýlení. V stálej (stabilnej) polohe je os otáčania nad ťažiskom; po vychýlení sa ťažisko zdvihne a teleso sa vráti späť, tak sa správa kyvadlo zavesené za hornú časť a predmet visiaci na šnúre. Vo vratkej (nestabilnej) polohe je os pod ťažiskom; po vychýlení ťažisko klesá a teleso padá, ako ceruzka postavená na špičke. Vo voľnej (indiferentnej) polohe prechádza os priamo cez ťažisko; ťažisko po vychýlení zostáva v rovnakej výške a teleso zotrvá v novej polohe, tak ako guľa na vodorovnej rovine.

Pri telese v stálej polohe vieme stabilitu vyčísliť ako prácu potrebnú na jeho vychýlenie zo stálej polohy do vratkej:

kde $h$ je výška ťažiska v stálej polohe, $r$ vzdialenosť ťažiska od osi otáčania a $F_G$ tiažová sila. Čím väčší je rozdiel $(r - h)$, tým viac práce treba na prevrátenie a tým stabilnejšie teleso je. Z toho vyplývajú dve praktické pravidlá: nízke ťažisko a široká podstava.

Rovnaká myšlienka vysvetľuje aj povrazochodcovú tyč: rozkladá hmotnosť ďaleko od jeho ťažiska a tým mu pomáha držať rovnováhu. Niektoré tyče sú dokonca mierne ohnuté nadol, čím znižujú ťažisko sústavy človek + tyč až pod úroveň lana a vtedy je celá sústava v stálej rovnovážnej polohe.