Tuhé těleso si představujeme složené z velkého počtu hmotných bodů, jejichž vzájemné vzdálenosti se nemění. Je-li těleso umístěné v homogenním tíhovém poli, jsou tíhové síly působící na všechny hmotné body navzájem rovnoběžné a jejich složením dostaneme výslednou tíhovou sílu působící na těleso. Působiště tíhové síly se nazývá těžiště (centrum gravitatis – střed hmotnosti).

• Každé těleso má jediné těžiště.
• Pokud se nemění rozložení hmotnosti tělesa, nemění se ani poloha jeho těžiště.
• Poloha těžiště je dána rozložením látky v tělese.
• U stejnorodých středově souměrných těles, např. u krychle, kvádru, koule, je těžiště v jejich geometrickém středu.
• 
  Těžiště může ležet i mimo těleso (např. ohnutého drátu apod.)

Úlohy o těžišti řešil už Archimédes. Určil těžiště rovnoběžníka, trojúhelníka, parabolického úseku apod. Jako devatenáctiletý student se těžištěm zabýval i Galileo Galilei a Gierolamo Cardano, který sestrojil pro královský kočár zvláštní sedadlo, které během jízdy zachovávalo vodorovnou polohu. Jak tedy určit polohu těžiště? U desek se těžiště určuje olovnicí, kterou zavěsíme spolu s deskou v jednom bodě. Po uklidnění prochází olovnicí přímka, které říkáme těžnice. Desku zavěsíme v jiném bodu a získáme druhou těžnici. Sestrojením dalších těžnic se přesvědčíme, že se všechny těžnice protínají v jednom bodě, těžišti.


U nepravidelných těles vyhledáváme těžiště zkusmo. Těleso podpíráme v různých místech a snažíme se najít takovou polohu na podpěře, v níž zůstane těleso v klidu. Další metodou je využití dvou nebo tří vah.


Tělesa upevněná v těžišti nekonají ani posuvný, ani otáčivý pohyb. Jsou v rovnováze. Při zavěšení tělesa mimo těžiště vzniká moment tíhové síly. Účinkem tohoto momentu se těleso otáčí tak dlouho, až se těžiště nachází na svislici spuštěné z místa závěsu. V této poloze moment síly zaniká. Účinek síly se ruší reakcí závěsu. U některých strojů je velmi důležité, aby jeho strojní součásti byly zavěšeny nebo upevněny v těžišti. Tak např. řemenice, ozubená kola, oběžná kola turbín, odstředivá čerpadla apod. musí být upevněna v ose otáčení, jinak vznikají nevyvážené odstředivé síly, které součástky rychle opotřebovávají.

Těleso může být upevněno nad těžištěm, v těžišti nebo pod těžištěm. Těleso vždy zaujme jednu ze tří rovnovážných poloh:

• stabilní rovnovážná poloha: při vychýlení se těžiště tělesa zdvíhá. Jakmile přestane působit vychylující síla, těžiště se vrátí do původní polohy. Při vychýlení tělesa ze stálé rovnovážné polohy se zvyšuje výška těžiště tělesa vzhledem k povrchu Země a roste také jeho potenciální tíhová energie. Těleso má ve stále rovnovážné poloze těžiště v nejnižší možné poloze a jeho potenciální energie je nejmenší.

• volná rovnovážná poloha: výška těžiště je nad podložkou a při vychýlení se nezmění. Např. kulička na vodorovné podložce.

• labilní rovnovážná poloha: těleso se po vychýlení z této polohy ještě více vychýlí a těleso se samovolně do rovnovážné polohy nevrátí. Z labilní polohy přechází těleso do stabilní nebo volné rovnovážné polohy. Při vychýlení z vratké rovnovážné polohy se výška těžiště snižuje a jeho potenciální tíhová energie tělesa klesá. Ve vratké rovnovážné poloze je těžiště v nejvyšší možné poloze a tíhová potenciální energie tělesa je nejvyšší.

Stabilita tělesa se posuzuje prací, kterou musíme vykonat při změně polohy tělesa ze stabilní na labilní.

Jak zjistit, zda je těleso ve stabilní rovnovážné poloze a nebo už v labilní poloze? Posaďte se na židli tak, abyste měli trup svisle a nohy kolmo k podlaze. A teď se pokuste vstát, aniž změníte polohu nohou nebo nakloníte tělo kupředu. Nepodaří se to. Ať budete namáhat svaly sebevíc, nedokážete ze židle vstát, dokud nestrčíte nohy pod sedadlo nebo se nepředkloníte.

Stojící těleso se je ve stabilní poloze jen tehdy, probíhá-li svislá přímka spuštěná z těžiště základnou tělesa, tak jak to ukazuje následující obrázek. Jestliže by svislá přímka jdoucí těžištěm nesměřovala nad základnu, těleso by se převrhlo. Stejným způsobem můžeme vysvětlit i stabilitu šikmé věže v Pise nebo v Bologni.


Stabilita tělesa je tím větší, čím větší je jeho tíha, čím níže je těžiště tělesa nad podložkou a čím dále je osa překlápění od svislé těžnice. U většiny výrobků vyžadujeme, aby měly velkou stabilitu. Z tohoto důvodu se např. ke strojům zhotovují litinové podstavce se základnou o velkém plošném obsahu. Stavby mají betonové základy zapuštěné do země.

Jistě jste již viděli artistu, jenž se prochází po laně ve velké výšce nad zemí a má v rukou dokonce dlouhou tyč, aby si produkci ještě více zkomplikoval. Dlouhou tyč nedrží artista jen tak. Pomáhá mu podstatně snížit těžiště. Při velmi prohnuté tyči se může dokonce stát, že se těžiště posune až pod jeho chodidla. Potom artista zaujímá rovnovážnou polohu stálou, chůze po laně je pak poměrně bezpečná a není třeba udržovat rovnováhu. Jediné nebezpečí by hrozilo, kdyby artista šlápl vedle provazu.