Echilibru stabil și instabil al unui corp rigid. T. Tipuri de echilibru

Inapoi inainte

Atenţie! Previzualizările diapozitivelor au doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte toate opțiunile de prezentare. Dacă sunteți interesat de această lucrare, vă rugăm să descărcați versiunea completă.

Obiectivele lecției: Studiați starea de echilibru a corpurilor, familiarizați-vă cu diferite tipuri de echilibru; afla conditiile in care corpul se afla in echilibru.

Obiectivele lecției:

• Educational: Studiați două condiții de echilibru, tipuri de echilibru (stabil, instabil, indiferent). Aflați în ce condiții corpurile sunt mai stabile.
• În curs de dezvoltare: Promovarea dezvoltării interesului cognitiv pentru fizică. Dezvoltarea abilităților de a compara, generaliza, evidenția principalul lucru, trage concluzii.
• Educational: Să cultive atenția, capacitatea de a-și exprima punctul de vedere și de a-l apăra, de a dezvolta abilitățile de comunicare ale elevilor.

Tip de lecție: o lecție de învățare a materialelor noi cu suport computer.

Echipament:

1. Disc „Munca și putere” din „Lecții și teste electronice.
2. Tabelul condițiilor de echilibru.
3. Prismă înclinată cu plumb.
4. Corpuri geometrice: cilindru, cub, con etc.
5. Computer, proiector multimedia, tablă interactivă sau ecran.
6. Prezentare.

În timpul orelor

Astăzi în lecție vom învăța de ce macaraua nu cade, de ce jucăria „Vanka-Vstanka” revine întotdeauna la starea inițială, de ce Turnul înclinat din Pisa nu cade?

I. Repetarea și actualizarea cunoștințelor.

1. Formulați prima lege a lui Newton. Ce stat spune legea?
2. La ce întrebare răspunde cea de-a doua lege a lui Newton? Formula și formularea.
3. La ce întrebare răspunde cea de-a treia lege a lui Newton? Formula și formularea.
4. Ce se numește forța rezultantă? Cum este localizat?
5. De pe discul „Mișcarea și interacțiunea corpurilor” completați sarcina numărul 9 „Forțe rezultate cu direcții diferite” (regula de a adăuga vectori (2, 3 exerciții)).

II. Învățarea de materiale noi.

1. Ce se numește echilibru?

Echilibrul este o stare de odihnă.

2. Condiții de echilibru.(diapozitivul 2)

a) Când este corpul în repaus? Ce lege respectă acest lucru?

Prima condiție de echilibru: Corpul este în echilibru dacă suma geometrică a forțelor externe aplicate corpului este egală cu zero. ∑F = 0

b) Lăsați două forțe egale să acționeze pe tablă, așa cum se arată în figură.

Va fi ea în echilibru? (Nu, se va întoarce)

Doar punctul central este în repaus, iar restul se mișcă. Aceasta înseamnă că pentru ca corpul să fie în echilibru, este necesar ca suma tuturor forțelor care acționează asupra fiecărui element să fie egală cu 0.

A doua condiție de echilibru: Suma momentelor forțelor care acționează în sensul acelor de ceasornic trebuie să fie egală cu suma momentelor forțelor care acționează în sens invers acelor de ceasornic.

∑ M în sensul acelor de ceasornic = ∑ M în sens invers acelor de ceasornic

Moment de forță: M = F L

L - umărul forței - cea mai scurtă distanță de la punctul de sprijin până la linia de acțiune a forței.

3. Centrul de greutate al corpului și locația acestuia.(diapozitivul 4)

Centrul de greutate al corpului- acesta este punctul prin care trece rezultanta tuturor forțelor gravitaționale paralele care acționează asupra elementelor individuale ale corpului (pentru orice poziție a corpului în spațiu).

Găsiți centrul de greutate al următoarelor forme:

4. Tipuri de echilibru.

A) (diapozitivele 5-8)

Ieșire: Echilibrul este stabil dacă, cu o mică abatere de la poziția de echilibru, există o forță care tinde să-l readucă în această poziție.

Stabilă este poziția în care energia sa potențială este minimă. (diapozitivul 9)

b) Stabilitatea corpurilor situate pe fulcrul sau pe linia de sprijin.(diapozitivele 10-17)

Ieșire: Pentru stabilitatea unui corp situat pe un punct sau linie de sprijin, este necesar ca centrul de greutate să fie sub punctul (linia) de sprijin.

c) Stabilitatea corpurilor pe o suprafață plană.

(diapozitivul 18)

1) Suprafata de sustinere- nu întotdeauna suprafața este în contact cu corpul (ci cea care este delimitată de liniile care leagă picioarele mesei, trepiedele)

2) Analiza unui slide din „Lecții și teste electronice”, disc „Munca și putere”, lecția „Tipuri de echilibru”.

Poza 1.

1. Cum sunt diferite scaunele? (Zona de asistență)
2. Care este mai stabil? (Cu o suprafață mai mare)
3. Cum sunt diferite scaunele? (Locația centrului de greutate)
4. Care este cel mai stabil? (Cu centrul de greutate inferior)
5. De ce? (Deoarece poate fi înclinat la un unghi mai mare fără a se răsturna)

3) Experimentați cu o prismă deviantă

1. Punem o prismă cu plumb pe tablă și începem să o ridicăm treptat peste o margine. Ce vedem?
2. Atâta timp cât linia plumbului traversează suprafața delimitată de suport, echilibrul este menținut. Dar de îndată ce verticala, care trece prin centrul de greutate, începe să depășească limitele suprafeței de sprijin, stiva se răstoarnă.

Analizare diapozitivele 19-22.

Concluzii:

1. Corpul cu o zonă de sprijin mai mare este stabil.
2. Din cele două corpuri din aceeași zonă, cel cu centrul de greutate inferior este stabil. poate fi înclinat fără a se răsturna la un unghi mare.

Analizare diapozitivele 23-25.

Care nave sunt cele mai stabile? De ce? (Pentru care marfa este situată în cale, nu pe punte)

Care mașini sunt cele mai rezistente? De ce? (Pentru a crește stabilitatea mașinilor în curbe, patul drumului este înclinat spre curbă.)

Concluzii: Echilibrul poate fi stabil, instabil, indiferent. Cu cât aria de sprijin este mai mare și cu cât centrul de greutate este mai mic, cu atât stabilitatea corpurilor este mai mare.

III. Aplicarea cunoștințelor despre stabilitatea corpurilor.

1. Ce specialități este cel mai necesar să știi despre echilibrul corpului?
2. Proiectanți și constructori de diferite structuri (cladiri înalte, poduri, turnuri de televiziune etc.)
3. Artiști de circ.
4. Șoferi și alți profesioniști.

(diapozitivele 28-30)

1. De ce se întoarce Vanka-Vstanka la poziția de echilibru la orice înclinare a jucăriei?
2. De ce Turnul înclinat din Pisa este înclinat și nu cade?
3. Cum își mențin echilibrul bicicliștii și motocicliștii?

Concluzii de la lecție:

1. Există trei tipuri de echilibru: stabil, instabil, indiferent.
2. Poziția corpului este stabilă, în care energia sa potențială este minimă.
3. Stabilitatea corpurilor pe o suprafață plană este cu atât mai mare, cu cât suprafața de sprijin este mai mare și cu atât centrul de greutate este mai scăzut.

Teme pentru acasă: § 54 – 56 (G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky)

Surse și literatură utilizate:

1. G.Ya. Myakishev, B.B. Buhovtsev, N.N. Sotsky. Fizică. Clasa 10.
2. Bandă de film „Stability” 1976 (scanată de mine pe un scanner de film).
3. Disc „Mișcarea și interacțiunea corpurilor” din „Lecții și teste electronice”.
4. Disc „Munca și putere” din „Lecții și teste electronice”.

Echilibrul pieței se numește stabil dacă, atunci când se abate de la starea de echilibru, forțele pieței intră în joc pentru a-l restabili. În caz contrar, echilibrul este instabil.

Pentru a verifica dacă situația prezentată în Fig. 4.7, echilibru stabil, să presupunem că prețul a crescut de la R 0 la P 1. Ca urmare, există un excedent pe piață în valoare de Q2 - Q1. În ceea ce privește ceea ce se va întâmpla în continuare, există două versiuni: L. Walras și A. Marshall.

Potrivit lui L. Walras, atunci când există un exces, există concurență între vânzători. Pentru a atrage cumpărători, aceștia vor începe să reducă prețul. Pe măsură ce prețul scade, volumul cererii va crește, iar volumul ofertei va scădea până la restabilirea echilibrului inițial. Dacă prețul se abate în jos de la valoarea sa de echilibru, cererea va depăși oferta. Concurența va începe între cumpărători

Orez. 4.7. Restabilirea echilibrului. Presiune: 1 - conform lui Marshall; 2 - potrivit lui Walras

pentru un produs rar. Ei vor oferi vânzătorilor un preț mai mare, ceea ce va crește oferta. Aceasta va continua până când prețul revine la nivelul de echilibru P0. Prin urmare, potrivit lui Walras, combinația dintre P0, Q0 reprezintă un echilibru de piață stabil.

A. Marshall a raționat diferit. Când oferta este mai mică decât valoarea de echilibru, atunci prețul cererii depășește prețul ofertei. Firmele realizează profituri care stimulează expansiunea producției, iar oferta va crește până când ajunge la o valoare de echilibru. Dacă oferta de echilibru este depășită, prețul cererii va fi mai mic decât prețul ofertei. Într-o astfel de situație, antreprenorii înregistrează pierderi, ceea ce va duce la o reducere a producției la un volum de echilibru. În consecință, conform lui Marshall, intersecția curbelor cererii și ofertei din Fig. 4.7 reprezintă un echilibru de piață stabil.

Potrivit lui L. Walras, în condiţii de deficit, cumpărătorii sunt partea activă a pieţei, iar în condiţii de surplus, vânzătorii. Potrivit lui A. Marshall, antreprenorii sunt întotdeauna forța dominantă în formarea condițiilor de piață.

Cu toate acestea, cele două opțiuni luate în considerare pentru diagnosticarea stabilității echilibrului pieței conduc la același rezultat numai în cazurile unei pante pozitive a curbei ofertei și o pantă negativă a curbei cererii. Când nu este cazul, atunci diagnosticul Walras și Marshall al stabilității stărilor de echilibru ale pieței nu coincid. Patru variante ale unor astfel de stări sunt prezentate în Fig. 4.8.

Orez. 4.8.

Situațiile prezentate în fig. 4.8, a, v, sunt posibile în contextul economiilor de scară în creștere, când producătorii pot reduce prețul de ofertă pe măsură ce producția crește. Panta pozitivă a curbei cererii în situațiile prezentate în Fig. 4.8, b, d, poate reflecta paradoxul Giffen sau efectul snob.

Potrivit lui Walras, echilibrul sectorial prezentat în Fig. 4.8, a, b, este instabil. Dacă prețul crește la R 1, atunci va exista un deficit pe piață: QD> QS. În astfel de condiții, concurența din partea cumpărătorilor va determina creșteri suplimentare de preț. Dacă prețul scade la Р0, atunci oferta va depăși cererea, ceea ce, potrivit lui Walras, ar trebui să conducă la o scădere suplimentară a prețului. Potrivit lui Marshall, combinația P*, Q* reprezintă un echilibru constant. Dacă oferta este mai mică decât Q *, prețul cererii va fi mai mare decât prețul ofertei și acest lucru stimulează o creștere a producției. În cazul unei creșteri a Q*, prețul cererii va deveni mai mic decât prețul ofertei, prin urmare va scădea.

Când curbele cererii și ofertei sunt situate așa cum se arată în Fig. 4.8, c, d, apoi, conform logicii lui Walras, echilibrul la punct P*, Q* stabil, deoarece la P1> P * există un exces, iar la P0< Р* –дефицит. По логике Маршалла–это варианты неустойчивого равновесия, так как при Q < Q* цена предложения оказывается выше цены спроса, предложение будет уменьшаться, а в случае Q >Q * - invers.

Discrepanțele dintre L. Walras și A. Marshall atunci când descriu mecanismul funcționării pieței sunt cauzate de faptul că, potrivit primului, prețurile pieței sunt complet flexibile și reacționează instantaneu la orice schimbări în situația pieței și în funcție de în al doilea rând, prețurile nu sunt suficient de flexibile chiar și atunci când dezechilibrele dintre volumul cererii și ofertei tranzacțiilor de pe piață răspund la acestea mai repede decât prețurile. Interpretarea lui Walras a procesului de stabilire a echilibrului pieței corespunde condițiilor concurenței perfecte, iar conform lui Marshall, corespunde concurenței imperfecte într-o perioadă scurtă.

• L. Walras (1834-1910) - fondatorul conceptului de echilibru economic general.

Statica este o ramură a mecanicii care studiază condițiile de echilibru ale corpurilor.

Din a doua lege a lui Newton rezultă că, dacă suma geometrică a tuturor forțelor externe aplicate corpului este zero, atunci corpul este în repaus sau efectuează o mișcare rectilinie uniformă. În acest caz, se obișnuiește să se spună că forțele aplicate corpului echilibru fiecare. La calcul rezultanta toate forţele care acţionează asupra corpului pot fi aplicate la centru de masă .

Pentru ca un corp care nu se rotește să fie în echilibru, este necesar ca rezultanta tuturor forțelor aplicate corpului să fie egală cu zero.

În fig. 1.14.1 oferă un exemplu de echilibru al unui corp rigid sub acțiunea a trei forțe. Punct de intersecție O liniile de acțiune ale forțelor și nu coincide cu punctul de aplicare a forței gravitaționale (centrul de masă C), dar în echilibru aceste puncte sunt în mod necesar pe aceeași verticală. La calcularea rezultatului, toate forțele sunt reduse la un punct.

Dacă corpul poate roti relativ la o axă, apoi pentru echilibrul acesteia egalitate insuficientă la zero din rezultatul tuturor forțelor.

Acțiunea de rotație a unei forțe depinde nu numai de mărimea acesteia, ci și de distanța dintre linia de acțiune a forței și axa de rotație.

Se numește lungimea perpendicularei trase de la axa de rotație la linia de acțiune a forței umăr de forță.

Produsul modulului de forță pe umăr d numit moment de putere M... Momentele acelor forțe care tind să rotească corpul în sens invers acelor de ceasornic sunt considerate pozitive (Fig. 1.14.2).

Regula momentelor : un corp cu o axă de rotație fixă ​​este în echilibru dacă suma algebrică a momentelor tuturor forțelor aplicate corpului față de această axă este zero:

În Sistemul Internațional de Unități (SI), momentele forțelor sunt măsurate în HNewton- metri (N ∙ m) .

În cazul general, când corpul se poate deplasa translațional și se poate roti, pentru echilibru este necesar să îndeplinim ambele condiții: egalitatea la zero a forței rezultante și egalitatea la zero a sumei tuturor momentelor forțelor.

iată o captură de ecran a jocului despre echilibru

O roată care se rostogolește pe o suprafață orizontală - un exemplu echilibru indiferent(fig. 1.14.3). Dacă roata este oprită în orice moment, va fi în echilibru. Alături de echilibrul indiferent în mecanică, se disting stările durabilși instabil echilibru.

O stare de echilibru se numește stabilă dacă, cu mici abateri ale corpului de la această stare, apar forțe sau momente de forțe care tind să readucă corpul într-o stare de echilibru.

Cu o mică abatere a corpului de la starea de echilibru instabil, apar forțe sau momente de forțe care tind să îndepărteze corpul de poziția de echilibru.

O minge situată pe o suprafață orizontală plană se află într-o stare de echilibru indiferent. O minge în vârful unei proeminențe sferice este un exemplu de echilibru instabil. În cele din urmă, mingea din partea inferioară a depresiunii sferice este într-o stare de echilibru stabil (Figura 1.14.4).

Pentru un corp cu o axă fixă ​​de rotație, toate cele trei tipuri de echilibru sunt posibile. Echilibrul indiferent apare atunci când axa de rotație trece prin centrul de masă. În echilibru stabil și instabil, centrul de masă se află pe o linie verticală care trece prin axa de rotație. Mai mult, dacă centrul de masă este sub axa de rotație, starea de echilibru este stabilă. Dacă centrul de masă este situat deasupra axei, starea de echilibru este instabilă (Fig. 1.14.5).

Un caz special este echilibrul corpului pe suport. În acest caz, forța elastică de sprijin nu se aplică într-un punct, ci este distribuită pe baza corpului. Corpul este în echilibru dacă trece o linie verticală trasată prin centrul de masă al corpului zona de sprijin, adică în interiorul conturului format de liniile care leagă punctele de pivotare. Dacă această linie nu intersectează zona de sprijin, atunci corpul se răstoarnă. Un exemplu interesant de echilibru al unui corp pe un suport este turnul înclinat din orașul italian Pisa (Fig. 1.14.6), care, conform legendei, a fost folosit de Galileo atunci când studia legile căderii libere a corpurilor. Turnul are forma unui cilindru de 55 m înălțime și o rază de 7 m. Vârful turnului este deviat de la verticală cu 4,5 m.

O linie verticală trasată prin centrul de masă al turnului traversează baza la aproximativ 2,3 m de centrul său. Astfel, turnul este într-o stare de echilibru. Echilibrul va fi perturbat, iar turnul va cădea atunci când abaterea vârfului său de la verticală va ajunge la 14 m. Se pare că acest lucru se va întâmpla foarte curând.

Pagina 1

Un echilibru instabil se caracterizează prin faptul că sistemul, fiind scos din echilibru, nu revine la starea inițială, ci trece într-o altă stare stabilă. Sistemele pot fi într-o stare de echilibru instabil pentru o perioadă scurtă de timp. În practică, există stări semi-stabile (metastabile) care sunt stabile în raport cu o stare mai îndepărtată. Stările metastabile sunt posibile atunci când funcțiile caracteristice au mai multe puncte extreme. După o anumită perioadă de timp, sistemul, care se află într-o stare metastabilă, trece într-o stare stabilă (stabilă).

Un echilibru instabil diferă de unul stabil prin aceea că sistemul, fiind scos dintr-o stare de echilibru, nu revine la starea inițială, ci trece într-o nouă stare stabilă de echilibru.

Un echilibru instabil apare atunci când o anumită abatere de la prețurile de echilibru creează forțe care tind să îndepărteze prețurile din ce în ce mai mult de echilibru. În analiza cererii și ofertei, acest fenomen poate apărea atunci când ambele curbe - oferta și cererea - au o pantă negativă, iar curba ofertei intersectează curba cererii de sus. Dacă îl traversează de jos, atunci există încă un echilibru stabil. Este posibil ca starea de echilibru să nu apară deloc. Folosind exemplul cu curbele cererii și ofertei, se poate demonstra că există cazuri în care curbele nu se intersectează și, prin urmare, nu există un preț de echilibru, întrucât nu există un preț care să satisfacă atât cumpărătorii, cât și vânzătorii. Și ultimul - curbele cererii și ofertei se pot intersecta de mai multe ori, apoi pot exista mai multe prețuri de echilibru, iar la fiecare dintre ele va exista un echilibru stabil.

Un echilibru instabil se caracterizează prin faptul că un corp deviat de la poziția inițială nu se întoarce la el și nu rămâne într-o nouă poziție. Și, în sfârșit, dacă corpul rămâne într-o nouă poziție și nu caută să revină la poziția inițială, atunci echilibrul se numește indiferent.

Un echilibru instabil diferă de unul stabil prin aceea că sistemul, fiind scos dintr-o stare de echilibru, nu revine la starea inițială, ci trece într-o stare nouă, stabilă de echilibru.

Un echilibru instabil diferă de unul stabil prin aceea că sistemul, fiind scos dintr-o stare (echilibrul, nu revine la starea inițială, ci trece într-o stare nouă - o stare stabilă de echilibru.

Un echilibru instabil, dacă corpul, fiind scos din poziția de echilibru în cea mai apropiată poziție vecină și apoi lăsat singur, se va abate și mai mult de la această poziție.

Un echilibru instabil apare dacă corpul, fiind scos din poziția de echilibru în cea mai apropiată poziție și apoi lăsat singur, se va abate și mai mult de la această poziție de echilibru.

Un echilibru instabil diferă de unul stabil prin faptul că un sistem, fiind scos dintr-o stare de echilibru, nu revine la starea sa inițială, ci trece într-o stare de echilibru nouă și, mai mult, stabilă. Un echilibru instabil nu poate exista și, prin urmare, nu este luat în considerare în termodinamică.

Un echilibru instabil se deosebește de unul stabil prin aceea că un sistem, fiind scos dintr-o stare de echilibru, nu revine la starea inițială, ci trece într-o nouă și, în plus, o stare de echilibru stabilă.

Un echilibru instabil este practic impracticabil, deoarece este imposibil să izolați sistemul de influențele externe infinitezimale.

Echilibrul instabil dintre cererea și oferta de petrol și perspectiva unei tranziții fără probleme prin realizarea unei structuri optime a bilanțului energetic determină lumea să se intereseze serios de a găsi alternative la petrol cu ​​scopul de a stimula conservarea acestuia, precum și de a adopta legi în domeniul conservării energiei. În cele din urmă, se fac câteva considerații cu privire la modul în care cooperarea poate ajuta lumea să evite deficitele catastrofale în această perioadă de tranziție.

Conceptul de echilibru este unul dintre cele mai universale din științele naturii. Se aplică oricărui sistem, fie că este vorba de un sistem de planete care se mișcă pe orbite staționare în jurul unei stele, sau de o populație de pești tropicali dintr-o lagună a atolului. Dar cel mai simplu mod de a înțelege conceptul de stare de echilibru a unui sistem este prin exemplul sistemelor mecanice. În mecanică, se consideră că un sistem este în echilibru dacă toate forțele care acționează asupra acestuia sunt complet echilibrate între ele, adică se sting reciproc. Dacă citești această carte, de exemplu, în timp ce stai pe un scaun, atunci ești într-o stare de echilibru, deoarece forța gravitației care te trage în jos este complet compensată de forța presiunii scaunului asupra corpului tău, care acționează din partea de jos în sus. Nu cazi sau decolazi tocmai pentru ca esti intr-o stare de echilibru.

Există trei tipuri de echilibru, corespunzătoare a trei situații fizice.

Echilibrul stabil

Aceasta este ceea ce majoritatea oamenilor înțeleg de obicei prin „echilibru”. Imaginați-vă o minge în partea de jos a unui bol sferic. În repaus, este situat strict în centrul vasului, unde acțiunea forței de atracție gravitațională a Pământului este echilibrată de forța de reacție a suportului îndreptată strict în sus, iar mingea se odihnește acolo exact așa cum te odihnești în tine. scaun. Dacă mutați mingea departe de centru, rostogolindu-o în lateral și în sus spre marginea bolului, atunci, de îndată ce o eliberați, se repezi imediat înapoi în punctul cel mai adânc din centrul bolului - în direcția unei poziții stabile de echilibru.

Stând pe un scaun, ești în repaus datorită faptului că sistemul, format din corpul tău și scaun, se află într-o stare de echilibru stabil. Prin urmare, atunci când modificați unii parametri ai acestui sistem - de exemplu, când greutatea dvs. crește, dacă, să zicem, un copil stă în genunchi - scaunul, fiind un obiect material, își va schimba configurația în așa fel încât forța de reacție. a suportului crește, iar tu vei rămâne într-o poziție de echilibru stabil (cel mai mult care se poate întâmpla este că perna de sub tine se va clăti puțin mai adânc).

În natură, există multe exemple de echilibru stabil în diferite sisteme (și nu numai în cele mecanice). Luați în considerare, de exemplu, relația prădător-pradă într-un ecosistem. Raportul dintre numărul populațiilor închise de prădători și prada lor ajunge suficient de repede la o stare de echilibru - atât de mulți iepuri din pădure de la an la an cad constant pe atât de multe vulpi, relativ vorbind. Dacă, dintr-un motiv oarecare, numărul populațiilor de pradă se modifică brusc (din cauza unei creșteri a natalității iepurilor de câmp, de exemplu), echilibrul ecologic va fi restabilit foarte curând datorită creșterii rapide a numărului de prădători, care va încep să extermine iepurii într-un ritm accelerat până când numărul de iepuri va reveni la normal și nu vor începe să moară de foame ei înșiși, aducând propriul lor efectiv la normal, în urma căruia populațiile atât de iepuri, cât și de vulpi vor reveniți la norma care a fost respectată înainte de izbucnirea natalității printre iepuri. Adică, într-un ecosistem stabil, acționează și forțele interne (deși nu în sensul fizic al cuvântului), străduindu-se să readucă sistemul la o stare de echilibru stabil în cazul în care sistemul se abate de la acesta.

Efecte similare pot fi observate în sistemele economice. O scădere bruscă a prețului unui produs duce la o creștere a cererii din partea vânătorilor de ieftinitate, o reducere ulterioară a stocurilor și, ca urmare, o creștere a prețurilor și o scădere a cererii pentru produs - și așa mai departe până când sistemul revine la o stare de echilibru stabil al prețurilor între cerere și ofertă. (În mod firesc, în sistemele reale, atât ecologice, cât și economice, pot acționa factori externi care deviază sistemul de la o stare de echilibru - de exemplu, împușcarea sezonieră a vulpilor și/sau iepurilor de câmp sau reglementarea guvernamentală a prețurilor și/sau a cotelor de consum. echilibru, un analog căruia în mecanică ar fi, de exemplu, deformarea sau înclinarea bolului.)

Echilibru instabil

Cu toate acestea, nu orice echilibru este stabil. Imaginați-vă o minge echilibrată pe lama unui cuțit. Forța gravitațională direcționată strict în jos în acest caz, evident, este, de asemenea, complet echilibrată de forța direcționată în sus de forța de reacție a suportului. Dar merită să devii centrul mingii departe de punctul de odihnă, care cade pe linia lamei cel puțin o fracțiune de milimetru (și pentru aceasta este suficient un efect de forță redus), echilibrul va fi perturbat instantaneu iar forța gravitației va începe să tragă mingea din ce în ce mai departe de ea.

Un exemplu de echilibru natural instabil este echilibrul termic al Pământului atunci când perioadele de încălzire globală se schimbă cu noile ere glaciare și invers ( cm. cicluri Milankovitch). Temperatura medie anuală a suprafeței planetei noastre este determinată de bilanțul energetic dintre radiația solară totală care ajunge la suprafață și radiația termică totală a Pământului în spațiul cosmic. Acest echilibru de căldură devine instabil după cum urmează. Într-o iarnă este mai multă zăpadă decât de obicei. Pentru vara următoare, nu este suficientă căldură pentru a topi excesul de zăpadă, iar vara este, de asemenea, mai rece decât de obicei, datorită faptului că, din cauza excesului de zăpadă, suprafața Pământului reflectă înapoi în spațiu o proporție mai mare din razele soarelui decât înainte. Din această cauză, iarna următoare se dovedește a fi și mai înzăpezită și mai rece decât cea anterioară, iar în vara următoare, și mai multă zăpadă și gheață rămân la suprafață, reflectând energia solară în spațiu... Este ușor de văzut că, cu cât un astfel de sistem global de climă se abate mai mult de la punctul inițial de echilibru termic, cu atât procesele cresc mai repede, îndepărtând climatul de acesta. În cele din urmă, mulți kilometri de ghețari se formează pe suprafața Pământului în regiunile circumpolare pentru mulți ani de răcire globală, care se îndreaptă inexorabil către latitudini tot mai joase, aducând cu ei o altă eră glaciară pe planetă. Deci este greu de imaginat un echilibru mai precar decât cel global-climatic.

Un tip de echilibru instabil merită o mențiune specială, numit metastabil, sau echilibru cvasi-stabil. Imaginați-vă o minge într-o canelură îngustă, de mică adâncime - de exemplu, pe o lamă de patină curbată îndreptată în sus. O ușoară abatere - cu un milimetru sau doi - de la punctul de echilibru va duce la apariția unor forțe care readuc mingea la o stare de echilibru în centrul canelurii. Cu toate acestea, puțin mai multă forță va fi suficientă pentru a scoate mingea din zona de echilibru metastabilă și va cădea de pe lama patinei. Sistemele metastabile, de regulă, au proprietatea de a rămâne într-o stare de echilibru pentru o perioadă de timp, după care se „rup” din aceasta ca urmare a oricăror fluctuații ale influențelor externe și „cade” într-un proces ireversibil caracteristic sistemelor instabile. .

Un exemplu tipic de echilibru cvasistabil este observat în atomii substanței de lucru ale unor tipuri de instalații laser. Electronii din atomii fluidului de lucru al laserului ocupă orbite atomice metastabile și rămân pe ele până la zborul primei cuante luminoase, care îi „bate” de pe orbita metastabilă la una stabilă inferioară, în timp ce emite o nouă cuantă de lumină, coerentă cu cea zburătoare, care, la rândul său, doboară electronul următorului atom de pe orbita metastabilă etc. Ca urmare, o reacție asemănătoare avalanșei de emisie de fotoni coerenți, formând un fascicul laser, este declanșat, care, de fapt, stă la baza acțiunii oricărui laser.