W płaskim układzie sił zbieżnych wszystkie linie działania sił przecinają się w jednym punkcie. Taki układ można analizować jak równowagę "punktu" (w sensie statyki): warunkiem równowagi jest, aby wektorowa suma wszystkich sił była równa zeru, czyli aby nie istniała siła wypadkowa powodująca ruch postępowy.
Interpretacja geometryczna tego warunku to tzw. wielobok sił. Gdy kolejne siły odkłada się jako wektory jeden po drugim (koniec poprzedniego jest początkiem następnego), to:
- jeżeli po dodaniu wszystkich wektorów wracamy do punktu startu, powstaje figura zamknięta – wielobok sił jest zamknięty – co odpowiada sumie wektorów równej zero;
- jeżeli nie wracamy do punktu startu, figura jest otwarta – istnieje niezerowy wektor domykający, czyli wypadkowa nie jest równa zeru, a układ nie jest w równowadze.
Odpowiedź "wielobok sił tego układu jest zamknięty" jest więc poprawna, bo jest to klasyczny, graficzny warunek równowagi.
Pozostałe odpowiedzi są błędne:
- "wielobok sił tego układu jest otwarty" opisuje sytuację nierównowagi – pozostaje niezerowa wypadkowa.
- "suma rzutów sił na oś x i y jest większa od zera" oraz "… mniejsza od zera" są niepoprawne, bo w równowadze suma rzutów na każdą oś powinna wynosić dokładnie zero (a nie być dodatnia lub ujemna). W praktyce zapis analityczny równowagi w 2D to warunki typu ΣFx=0 oraz ΣFy=0.
Wskazówka egzaminacyjna: gdy w odpowiedziach pojawiają się nierówności (>0, <0) przy pytaniu o równowagę, najczęściej właściwy warunek to =0 (zerowa wypadkowa), a graficznie – zamknięty wielobok sił.
