ภาวะที่เกิดขึ้นเหล่านี้ถูกเรียกในทางฟิสิกส์ว่า สภาพสมดุล หรือสภาพที่แรงกระทำกับวัตถุนั้น ๆ ในทิศทางและขนาดที่ทำให้เกิดสมดุล โดยหักล้างกันทั้งหมดจนทำให้วัตถุนั้น ๆ อยู่นิ่งหรือรักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงเเดิม ซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ข้อที่ 1
สมดุลของแรง คือ การที่วัตถุสามารถรักษาสภาพการเคลื่อนที่ให้คงเดิมอยู่ได้ สภาพการเคลื่อนที่ในที่นี้อาจจะหมายถึง ความเร็วคงที่ในสมดุลจลน์ (Kinetic Equilibrium) หรือวัตถุหยุดอยู่นิ่ง ความเร็วเป็นศูนย์ ในสมดุลสถิต (Static Equilibrium) ซึ่งไม่ว่าจะเป็นสมดุลจลน์หรือสมดุลสถิตก็ล้วนเกิดขึ้นกับวัตถุที่มีแรงลัพธ์ ซึ่งกระทำกับวัตถุในทุกทิศทางเป็นศูนย์ (∑F = 0)
หากจะพิจารณาถึงความสมดุลของวัตถุหรือสภาพสมดุลใด ๆ ต้องพิจารณาจุดศูนย์กลางมวลและจุดศูนย์ถ่วงด้วย โดยจุดศูนย์กลางมวล (Center of Mass, CM) หมายถึงจุดเสมือนที่รวมมวลของวัตถุทั้งก้อน ส่วนจุดศูนย์ถ่วง (Center of Gravity, CG) คือ จุดที่เสมือนจุดรวมน้ำหนักของวัตถุทั้งก้อน อย่างไรก็ตามน้ำหนักในที่นี้พิจารณาหรือคำนวณสัมพันธ์กับแรงดึงดูด ดังนั้น วัตถุทุกชนิดจะมีจุดศูนย์กลางมวลไม่ว่าอยู่ที่ใด แต่จะมีจุดศูนย์ถ่วงในกรณีที่วัตถุนั้น ๆ อยู่ภายใต้แรงดึงดูดของโลกเท่านั้น
สิ่งที่สำคัญคือ ทั้งสองจุดอาจอยู่ภายในวัตถุหรือนอกวัตถุก็ได้ เช่น หากนำล้อยางมาตั้งตรง ล้อยางซึ่งมีรูตรงกลางอาจจะมีจุดศูนย์กลางมวลอยู่ในตำแหน่งช่องว่างตรงกลางนั้นก็เป็นได้ จุดศูนย์กลางมวลและจุดศูนย์ถ่วงมีความสำคัญกับสภาพสมดุลเพราะเราใช้ในการพิจารณาว่าวัตถุนั้น ๆ อยู่ในสภาพสมดุลหรือไม่และในประเภทใด
เสถียรภาพของสมดุลแบ่งเป็น 3 ประเภท
- สมดุลเสถียร (Stable Equilibrium) คือ สมดุลที่วัตถุวางอยู่กับที่นิ่ง ๆ ได้ หากถูกแรงกระทำที่น้อยมาก อาจทำให้มันเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยและจะกลับคืนสู่สภาพเดิม หากพิจารณาจากจุด CG จะเห็นว่าแรงที่กระทำต่อวัตถุจะทำให้จุด CG ของวัตถุสูงขึ้นกว่าเดิม และมีแนวโน้มจะกลับคืนสู่ที่เดิม ยกตัวอย่างเช่น ลูกปิงปองในชาม ที่เราส่งแรงหรือปัดลูกปิงปองไปเบา ๆ ทำให้ลูกปิงปองเคลื่อนที่ แต่ท้ายที่สุดแล้วก็จะกลับมาอยู่ที่เดิม
- สมดุลไม่เสถียร (Unstable Equilibrium) คือสมดุลที่วัตถุไม่สามารถคงที่อยู่นิ่งได้ เมื่อมีแรงมากระทำ จะทำให้จุด CG ต่ำลงกว่าเดิม นั่นแปลว่าวัตถุจะเปลี่ยนแปลงตำแหน่งไป ตัวอย่างเช่น นำชามมาคว่ำลงแล้วเอาลูกปิงปองมาวางนิ่ง ๆ ไว้ตรงก้นชาม เมื่อเราเอาดีดหรือเคาะลูกปิงปองเบา ๆ ลูกปิงปองจะไหลตกออกจากก้นชาม เมื่อนั้นคือจุด CG ของลูกปิงปองต่ำลงกว่าเดิม
- สมดุลสะเทิน (Neutral Equilibrium) คือ วัตถุได้รับแรงแล้วจะเปลี่ยนตำแหน่งไปจากเดิม แต่ยังมีลักษณะเดิม รวมถึง CG อยู่ในระนาบเดิม ทำให้ยังคงสภาพเดิมไว้ได้ เช่น หากลูกปิงปองวางอยู่บนพื้นราบธรรมดา เมื่อรับแรงแล้วก็ยังจะอยู่บนพื้น อาจจะแค่กลิ้งเปลี่ยนตำแหน่งไปเท่านั้น