Katı bir cismin kararlı ve kararsız dengesi. T. Denge türleri
































İleri geri

Dikkat! Slayt önizlemeleri yalnızca bilgi amaçlıdır ve tüm sunum seçeneklerini temsil etmeyebilir. Bu işle ilgileniyorsanız, lütfen tam sürümünü indirin.

Dersin Hedefleri: Vücutların denge durumunu inceleyin, çeşitli denge türleriyle tanışın; Vücudun dengede olduğu koşulları bulun.

Dersin Hedefleri:

  • eğitici:İki denge koşulunu, denge türlerini (kararlı, kararsız, kayıtsız) inceleyin. Vücutların hangi koşullar altında daha kararlı olduğunu öğrenin.
  • Geliştirme: Fizikte bilişsel bir ilginin gelişimini teşvik edin. Karşılaştırma, genelleme, ana şeyi vurgulama, sonuç çıkarma becerilerinin geliştirilmesi.
  • eğitici: Dikkat, bakış açısını ifade etme ve savunma becerisini geliştirmek, öğrencilerin iletişim becerilerini geliştirmek.

Ders türü: bilgisayar destekli yeni materyal öğrenme dersi.

Teçhizat:

  1. "Elektronik Dersler ve Testlerden" Disk "İş ve Güç".
  2. Denge koşulları tablosu.
  3. Bir çekül hattı ile eğimli prizma.
  4. Geometrik cisimler: silindir, küp, koni vb.
  5. Bilgisayar, multimedya projektörü, interaktif beyaz tahta veya ekran.
  6. Sunum.

Dersler sırasında

Bugün dersimizde vincin neden düşmediğini, "Vanka-Vstanka" oyuncağının neden her zaman orijinal durumuna geri döndüğünü, neden Eğik Pisa Kulesi'nin düşmediğini öğreneceğiz.

I. Bilginin tekrarı ve güncellenmesi.

  1. Newton'un birinci yasasını formüle edin. Kanun hangi devleti söylüyor?
  2. Newton'un ikinci yasası hangi soruyu cevaplar? Formül ve ifade.
  3. Newton'un üçüncü yasası hangi soruyu cevaplar? Formül ve ifade.
  4. Bileşik kuvvete ne denir? Nasıl bulunur?
  5. "Cisimlerin hareketi ve etkileşimi" diskinden 9 numaralı "Farklı yönlere sahip sonuç kuvvetleri" görevini tamamlayın (vektörler ekleme kuralı (2, 3 alıştırma)).

II. Yeni materyal öğrenmek.

1. Denge nedir?

Denge, bir dinlenme halidir.

2. Denge koşulları.(slayt 2)

a) Vücut ne zaman dinlenir? Bu hangi yasayı takip ediyor?

İlk denge koşulu: Cisme uygulanan dış kuvvetlerin geometrik toplamı sıfıra eşitse, cisim dengededir. ∑F = 0

b) Şekilde gösterildiği gibi tahtaya iki eşit kuvvet etki etsin.

Dengede olacak mı? (Hayır, dönecek)

Sadece merkez nokta duruyor ve geri kalanlar hareket ediyor. Bu, cismin dengede olması için, her bir elemana etki eden tüm kuvvetlerin toplamının 0'a eşit olması gerektiği anlamına gelir.

İkinci denge koşulu: Saat yönünde hareket eden kuvvetlerin momentlerinin toplamı, saat yönünün tersine hareket eden kuvvetlerin momentlerinin toplamına eşit olmalıdır.

∑ M saat yönünde = ∑ M saat yönünün tersine

Kuvvet momenti: M = F L

L - kuvvet omzu - dayanak noktasından kuvvetin hareket çizgisine kadar olan en kısa mesafe.

3. Vücudun ağırlık merkezi ve konumu.(slayt 4)

Vücut ağırlık merkezi- bu, vücudun bireysel elemanlarına etki eden tüm paralel yerçekimi kuvvetlerinin sonucunun geçtiği noktadır (vücudun uzaydaki herhangi bir konumu için).

Aşağıdaki şekillerin ağırlık merkezlerini bulunuz:

4. Denge türleri.

a) (slayt 5-8)



Çıktı: Denge konumundan küçük bir sapma ile, onu bu konuma geri döndürme eğiliminde olan bir kuvvet varsa, denge kararlıdır.

Kararlı, potansiyel enerjisinin minimum olduğu konumdur. (slayt 9)

b) Dayanma noktasında veya destek hattında bulunan cisimlerin stabilitesi.(slayt 10-17)

Çıktı: Bir destek noktasında veya hattında bulunan bir cismin stabilitesi için, ağırlık merkezinin destek noktasının (çizgisinin) altında olması gerekir.

c) Düz bir yüzeyde cisimlerin stabilitesi.

(slayt 18)

1) Destek yüzeyi- bu her zaman vücutla temas eden yüzey değildir (ancak masanın bacaklarını, tripodları birbirine bağlayan çizgilerle sınırlanan yüzey)

2) "Elektronik dersler ve testler", disk "İş ve güç", "Denge türleri" dersinden bir slaydın analizi.

Resim 1.

  1. Dışkı nasıl farklıdır? (Destek alanı)
  2. Hangisi daha stabil? (Daha geniş bir alana sahip)
  3. Dışkı nasıl farklıdır? (ağırlık merkezinin konumu)
  4. Hangisi en stabil? (Alt ağırlık merkezi ile)
  5. Niye ya? (Devrilmeden daha büyük bir açıya yatırılabildiği için)

3) Saptırıcı bir prizma ile deney yapın

  1. Tahtaya bir çekül çizgisi olan bir prizma koyduk ve yavaş yavaş bir kenardan kaldırmaya başladık. Ne görüyoruz?
  2. Çekül hattı mesnetle sınırlanan yüzeyden geçtiği sürece denge korunur. Ancak, ağırlık merkezinden geçen dikey, destek yüzeyinin sınırlarının ötesine geçmeye başlar başlamaz, yığın devrilir.

Ayrıştırma slaytlar 19-22.

Sonuçlar:

  1. Daha büyük bir destek alanına sahip gövde stabildir.
  2. Aynı alana sahip iki cisimden ağırlık merkezi altta olan cisim sabittir. büyük bir açıda devrilmeden eğilebilir.

Ayrıştırma 23-25 ​​arası slaytlar.

Hangi gemiler daha kararlı? Niye ya? (Yükün güvertede değil ambarlarda bulunduğu)

En dayanıklı arabalar hangileri? Niye ya? (Virajlarda arabaların dengesini artırmak için yol yatağı viraja doğru yatırılır.)

Sonuçlar: Denge kararlı, kararsız, kayıtsız olabilir. Destek alanı ne kadar büyük ve ağırlık merkezi ne kadar düşükse, gövdelerin dengesi de o kadar yüksek olur.

III. Cisimlerin stabilitesi hakkındaki bilgilerin uygulanması.

  1. Vücutların dengesi hakkında bilmek için en çok hangi uzmanlıklara ihtiyaç vardır?
  2. Çeşitli yapıların (yüksek binalar, köprüler, televizyon kuleleri vb.)
  3. Sirk sanatçıları.
  4. Sürücüler ve diğer profesyoneller.

(slaytlar 28-30)

  1. Vanka-Vstanka neden oyuncağın herhangi bir eğiminde denge konumuna geri dönüyor?
  2. Pisa Kulesi neden eğik ve düşmüyor?
  3. Bisikletçiler ve motosikletçiler dengelerini nasıl koruyor?

Dersten sonuçlar:

  1. Üç tür denge vardır: kararlı, kararsız, kayıtsız.
  2. Vücudun konumu, potansiyel enerjisinin minimum olduğu sabittir.
  3. Düz bir yüzey üzerindeki cisimlerin stabilitesi ne kadar büyükse, destek alanı o kadar büyük ve ağırlık merkezi o kadar düşük olur.

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

Kullanılan kaynaklar ve literatür:

  1. G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev, N.N. Sotsky. Fizik. Sınıf 10.
  2. Film şeridi "Kararlılık" 1976 (benim tarafımdan bir film tarayıcısında tarandı).
  3. "Elektronik Dersler ve Testler" den "Cisimlerin Hareketi ve Etkileşimi" diski.
  4. "Elektronik Dersler ve Testler" den Disk "İş ve Güç".

Piyasa dengesi, denge durumundan saptığında, onu eski haline getirmek için piyasa güçleri devreye giriyorsa, istikrarlı olarak adlandırılır. Aksi takdirde, denge istikrarsızdır.

Şekilde gösterilen durumun olup olmadığını kontrol etmek için. 4.7, istikrarlı denge, fiyatın arttığını varsayalım. r 0 ila P 1. Sonuç olarak piyasada Q2 - Q1 miktarında fazlalık var. Bundan sonra ne olacağına gelince, iki versiyon var: L. Walras ve A. Marshall.

L. Walras'a göre, bir fazlalık olduğunda satıcılar arasında rekabet vardır. Alıcıları çekmek için fiyatı düşürmeye başlayacaklar. Fiyat düştükçe, talep hacmi artacak ve ilk denge yeniden sağlanana kadar arz hacmi azalacaktır. Fiyat denge değerinden aşağı doğru saparsa, talep arzı aşacaktır. Alıcılar arasında rekabet başlayacak

Pirinç. 4.7. Dengeyi geri yükleme. Baskı yapmak: 1 - Marshall'a göre; 2 - Walras'a göre

kıt bir ürün için. Satıcılara arzı artıracak daha yüksek bir fiyat sunacaklar. Bu, fiyat P0 denge düzeyine dönene kadar devam edecektir. Bu nedenle Walras'a göre, P0, Q0 kombinasyonu istikrarlı bir piyasa dengesini temsil eder.

A. Marshall farklı bir mantık yürüttü. Arz, denge değerinden az olduğunda, talep fiyatı arz fiyatını aşıyor. Firmalar, üretim genişlemesini teşvik eden karlar elde ederler ve arz, bir denge değerine ulaşana kadar artacaktır. Denge arzı aşılırsa, talep fiyatı arz fiyatından düşük olacaktır. Böyle bir durumda, girişimciler kayıplara uğrarlar ve bu da üretimde bir denge başabaş hacmine kadar bir azalmaya yol açar. Sonuç olarak, Marshall'a göre, Şekil 1'deki arz ve talep eğrilerinin kesişimi. 4.7, istikrarlı bir piyasa dengesini temsil eder.

L. Walras'a göre, açık koşullarında piyasanın aktif tarafı alıcılar, fazlalık koşullarında ise satıcılardır. A. Marshall'a göre, girişimciler her zaman piyasa koşullarının oluşumunda baskın güçtür.

Bununla birlikte, piyasa dengesinin istikrarını teşhis etmek için düşünülen iki seçenek, yalnızca arz eğrisinin pozitif eğimi ve talep eğrisinin negatif eğimi olduğu durumlarda aynı sonuca yol açar. Durum böyle olmadığında, piyasanın denge durumlarının istikrarına ilişkin Walras ve Marshall teşhisi örtüşmez. Bu tür durumların dört çeşidi Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.8.

Pirinç. 4.8.

Şekilde gösterilen durumlar. 4.8, bir, v, Büyüyen ölçek ekonomileri bağlamında, üreticilerin çıktı arttıkça teklif fiyatını düşürebildiği durumlarda mümkündür. Şekil 1'de gösterilen durumlarda talep eğrisinin pozitif eğimi. 4.8, b, d, Giffen paradoksunu veya züppe etkisini yansıtabilir.

Walras'a göre, Şekil 2'de gösterilen sektörel denge. 4.8, bir, b, kararsız. fiyat yükselirse r 1, o zaman piyasada bir kıtlık olacak: QD> QS. Bu gibi durumlarda, alıcılardan gelen rekabet daha fazla fiyat artışlarına neden olacaktır. Fiyat 0'a düşerse, arz talebi aşacak ve bu da Walras'a göre fiyatta daha fazla düşüşe yol açacaktır. Marshall'a göre, kombinasyon P *, S * sabit bir dengeyi temsil eder. Arz Q*'dan az ise, talep fiyatı arz fiyatından daha yüksek olacaktır ve bu da çıktıda bir artışı teşvik eder. Q*'da bir artış olması durumunda talep fiyatı arz fiyatından daha düşük olacağı için düşecektir.

Arz ve talep eğrileri Şekil 2'de gösterildiği gibi yerleştirildiğinde. 4.8, c, d, sonra, Walras'ın mantığına göre, noktadaki denge P *, S * kararlı, çünkü P1> P *'de bir fazlalık var ve P0'da< 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* tam tersidir.

L. Walras ve A. Marshall arasındaki piyasa işleyişi mekanizmasını tanımlamadaki tutarsızlıklar, birincisine göre piyasa fiyatlarının tamamen esnek olması ve piyasa durumundaki herhangi bir değişikliğe anında tepki vermesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. ikincisi, fiyatlar yeterince esnek değildir ve talep ve arz arasındaki dengesizlikler durumunda, piyasa işlemlerinin hacimleri onlara fiyatlardan daha hızlı yanıt verir. Walras'ın piyasa dengesini kurma sürecini yorumlaması tam rekabet koşullarına, Marshall'a göre ise kısa sürede eksik rekabete karşılık gelir.

  • L. Walras (1834-1910) - genel ekonomik denge kavramının kurucusu.

Statik, cisimlerin denge koşullarını inceleyen bir mekaniğin dalıdır.

Newton'un ikinci yasasından, cisme uygulanan tüm dış kuvvetlerin geometrik toplamı sıfırsa, cisim hareketsizdir veya düzgün doğrusal hareket yapar. Bu durumda cisme uygulanan kuvvetlerin denge herbiri. Hesaplarken sonuç cisme etki eden tüm kuvvetler kütle merkezi .

Dönmeyen bir cismin dengede olması için cisme uygulanan tüm kuvvetlerin bileşkesinin sıfıra eşit olması gerekir.

İncirde. 1.14.1, üç kuvvetin etkisi altında katı bir cismin dengesine bir örnek verir. Kesişim noktası Ö kuvvetlerin etki çizgileri ve ağırlık kuvvetinin uygulama noktası ile çakışmaz (kütle merkezi) C), ancak dengede bu noktalar zorunlu olarak aynı düşey üzerindedir. Bileşik hesaplanırken tüm kuvvetler bir noktaya indirgenir.

eğer vücut yapabilirse döndürmek bazı eksenlere göre, daha sonra dengesi için tüm kuvvetlerin bileşkesi sıfıra yeterli eşitlik yok.

Bir kuvvetin dönme hareketi sadece büyüklüğüne değil, aynı zamanda kuvvetin hareket çizgisi ile dönme ekseni arasındaki mesafeye de bağlıdır.

Kuvvetin dönme ekseninden etki doğrusuna çizilen dikmenin uzunluğuna denir. güçlü omuz.

Omuzdaki kuvvet modülünün ürünü NS aranan güç anı m... Vücudu saat yönünün tersine döndürme eğiliminde olan bu kuvvetlerin momentleri pozitif olarak kabul edilir (Şekil 1.14.2).

Anların Kuralı : sabit bir dönme eksenine sahip bir gövde, bu eksene göre vücuda uygulanan tüm kuvvetlerin momentlerinin cebirsel toplamı sıfırsa dengededir:

Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), kuvvetlerin momentleri şu şekilde ölçülür: HNewton- metre (N ∙ m) .

Genel durumda, cisim ötelemeli olarak hareket edip dönebildiğinde, denge için her iki koşulun da yerine getirilmesi gerekir: bileşke kuvvetin sıfıra eşit olması ve tüm kuvvetlerin momentlerinin toplamının sıfıra eşit olması.

İşte denge ile ilgili oyunun bir ekran görüntüsü

Yatay bir yüzeyde yuvarlanan tekerlek - bir örnek kayıtsız denge(şekil 1.14.3). Tekerlek herhangi bir noktada durdurulursa dengede olacaktır. Mekanikte kayıtsız denge ile birlikte, durumlar ayırt edilir. sürdürülebilir ve dengesiz denge.

Cismin bu durumdan küçük sapmaları ile, cismi bir denge durumuna döndürme eğiliminde olan kuvvetler veya kuvvet momentleri ortaya çıkarsa, bir denge durumuna kararlı denir.

Kararsız denge durumundan cismin küçük bir sapması ile, cismi denge konumundan kaldırma eğiliminde olan kuvvetler veya kuvvet momentleri ortaya çıkar.

Düz bir yatay yüzey üzerinde yatan bir top kayıtsız bir denge durumundadır. Küresel bir çıkıntının tepesindeki bir top, kararsız bir denge örneğidir. Son olarak, küresel çöküntünün altındaki top kararlı bir denge durumundadır (Şekil 1.14.4).

Sabit bir dönme eksenine sahip bir gövde için, üç tür denge de mümkündür. Dönme ekseni kütle merkezinden geçtiğinde kayıtsız denge oluşur. Kararlı ve kararsız dengede kütle merkezi, dönme ekseninden geçen dikey bir doğru üzerindedir. Ayrıca kütle merkezi dönme ekseninin altındaysa denge durumu kararlıdır. Kütle merkezi eksenin üzerindeyse, denge durumu kararsızdır (Şekil 1.14.5).

Özel bir durum, vücudun destek üzerindeki dengesidir. Bu durumda elastik destek kuvveti tek bir noktaya uygulanmaz, gövdenin tabanına dağıtılır. Cismin kütle merkezinden geçen dikey bir çizgi geçerse cisim dengededir. destek alanı yani, pivot noktalarını birleştiren çizgilerin oluşturduğu konturun içinde. Bu çizgi destek alanını kesmezse, vücut devrilir. Bir destek üzerindeki bir cismin dengesinin ilginç bir örneği, efsaneye göre Galileo tarafından cisimlerin serbest düşüş yasalarını incelerken kullanılan İtalyan şehri Pisa'daki eğik kuledir (Şekil 1.14.6). Kule 55 m yüksekliğinde ve 7 m yarıçapında bir silindir şeklindedir.Kulenin tepesi düşeyden 4,5 m sapmıştır.

Kulenin kütle merkezinden çizilen dikey bir çizgi, kulenin merkezinden yaklaşık 2,3 m uzakta temelden geçmektedir. Böylece kule bir denge durumundadır. Denge bozulacak ve tepesinin dikeyden sapması 14 m'ye ulaştığında kule düşecek, görünüşe göre bu çok yakında olacak.

Sayfa 1


Kararsız bir denge, sistemin denge dışına alındığında orijinal durumuna dönmemesi, ancak başka bir kararlı duruma geçmesi ile karakterize edilir. Sistemler kısa bir süre için kararsız bir denge durumunda olabilir. Uygulamada, daha uzak bir duruma göre kararlı olan yarı kararlı (metastabil) durumlar vardır. Karakteristik fonksiyonların birkaç ekstremum noktası olduğunda yarı kararlı durumlar mümkündür. Belirli bir süre sonra yarı kararlı durumda olan sistem kararlı (kararlı) duruma geçer.

Kararsız bir denge, kararlı olandan farklıdır, çünkü sistem bir denge durumundan çıkarıldığında orijinal durumuna geri dönmez, ancak yeni bir kararlı denge durumuna geçer.

Denge fiyatlarından bir miktar sapma, fiyatları dengeden daha da uzağa hareket ettirme eğiliminde olan güçler yarattığında, istikrarsız bir denge oluşur. Arz ve talep analizinde, bu fenomen, her iki eğri de - arz ve talep - negatif eğime sahip olduğunda ve arz eğrisi talep eğrisini yukarıdan kestiğinde ortaya çıkabilir. Onu aşağıdan geçerse, yine de kararlı bir denge oluşur. Denge durumu hiç oluşmayabilir. Arz ve talep eğrileri örneği kullanılarak, eğrilerin kesişmediği durumlar olduğu ve dolayısıyla hem alıcıları hem de satıcıları tatmin edecek bir fiyat olmadığı için denge fiyatının olmadığı gösterilebilir. Ve sonuncusu - arz ve talep eğrileri bir kereden fazla kesişebilir ve daha sonra birkaç denge fiyatı olabilir ve her birinde istikrarlı bir denge olacaktır.


Kararsız bir denge, orijinal konumundan sapan bir cismin kendisine geri dönmemesi ve yeni bir konumda kalmaması ile karakterize edilir. Ve son olarak, vücut yeni bir pozisyonda kalırsa ve orijinal pozisyonuna dönmeye çalışmazsa, o zaman dengeye kayıtsız denir.

Kararsız bir denge, kararlı olandan farklıdır, çünkü sistem bir denge durumundan çıkarıldığında, orijinal durumuna geri dönmez, ancak yeni, kararlı bir denge durumuna geçer.

Kararsız bir denge, kararlı olandan farklıdır, çünkü sistem bir durumdan çıkarılır (denge, orijinal durumuna geri dönmez, ancak yenisine geçer - kararlı bir denge durumu.

Kararsız bir denge, eğer cisim, denge konumundan en yakın komşu konuma getirilip daha sonra kendi haline bırakılırsa, bu konumdan daha da sapacaktır.

Denge konumundan en yakın konuma getirilip kendi haline bırakılan cisim bu denge konumundan daha da saparsa, kararsız bir denge oluşur.

Kararsız bir denge, kararlı bir dengeden farklıdır, çünkü bir denge durumundan çıkarılan bir sistem orijinal durumuna geri dönmez, ancak yeni ve dahası kararlı bir denge durumuna geçer. Kararsız bir denge olamaz ve bu nedenle termodinamikte dikkate alınmaz.

Kararsız bir denge, kararlı bir dengeden farklıdır, çünkü bir denge durumundan çıkarılan bir sistem orijinal durumuna geri dönmez, ancak yeni ve dahası kararlı bir denge durumuna geçer.

Sistemi sonsuz küçük dış etkilerden izole etmek imkansız olduğundan, kararsız bir denge pratik olarak uygulanamaz.

Petrol arz ve talebi arasındaki istikrarsız denge ve optimal bir enerji dengesi yapısına ulaşarak yumuşak bir geçiş beklentisi, dünyayı petrolün korunmasını teşvik etmek amacıyla petrole alternatifler bulmaya ve aynı zamanda petrole ilişkin yasaları çıkarmaya ciddi şekilde ilgi göstermeye sevk ediyor. enerji tasarrufu alanı. Son olarak, işbirliğinin dünyanın bu geçiş sırasında felaketle sonuçlanan açıklardan kaçınmasına nasıl yardımcı olabileceği konusunda bazı değerlendirmeler yapılmıştır.

Denge kavramı, doğa bilimlerinde en evrensel olanlardan biridir. İster bir yıldızın etrafında sabit yörüngelerde hareket eden gezegenlerden oluşan bir sistem olsun, isterse bir atol lagünündeki bir tropikal balık popülasyonu olsun, herhangi bir sistem için geçerlidir. Ancak bir sistemin denge durumu kavramını anlamanın en kolay yolu, mekanik sistemler örneğindedir. Mekanikte, bir sisteme etki eden tüm kuvvetler birbiriyle tamamen dengelenmişse, yani birbirlerini söndürüyorsa, bir sistemin dengede olduğu kabul edilir. Örneğin, bu kitabı bir sandalyede otururken okuyorsanız, o zaman bir denge halindesinizdir, çünkü sizi aşağı çeken yerçekimi kuvveti, sandalyenin vücudunuza uyguladığı baskı kuvveti tarafından tamamen dengelenir. altüst. Tam olarak denge halinde olduğunuz için düşmez veya havalanmazsınız.

Üç fiziksel duruma karşılık gelen üç tür denge vardır.

istikrarlı denge

Çoğu insanın genellikle "denge" ile anladığı budur. Küresel bir kasenin dibinde bir top hayal edin. Dinlenme halindeyken, tam olarak kasenin merkezinde bulunur, burada Dünya'nın yerçekimi kuvvetinin etkisi, kesinlikle yukarı doğru yönlendirilen desteğin tepki kuvveti ile dengelenir ve top, tıpkı sizin vücudunuzda dinlendiğiniz gibi orada durur. sandalye. Topu merkezden uzağa hareket ettirirseniz, yana ve kasenin kenarına doğru yuvarlarsanız, serbest bırakır bırakmaz, hemen kasenin ortasındaki en derin noktaya geri döner - içinde kararlı bir denge pozisyonunun yönü.

Bir sandalyede otururken, vücudunuz ve sandalyenizden oluşan sistemin sabit bir denge halinde olması nedeniyle dinleniyorsunuz. Bu nedenle, bu sistemin bazı parametrelerini değiştirdiğinizde - örneğin, ağırlığınız arttığında, örneğin bir çocuk dizlerinizin üzerine oturuyorsa - maddi bir nesne olan sandalye, konfigürasyonunu öyle bir şekilde değiştirir ki tepki kuvveti desteğin miktarı artar ve sabit bir denge konumunda kalırsınız (olabilecek en fazla şey, altınızdaki yastığın biraz daha derin durulamasıdır).

Doğada, çeşitli sistemlerde (sadece mekanik sistemlerde değil) birçok kararlı denge örneği vardır. Örneğin, bir ekosistemdeki avcı-av ilişkisini düşünün. Yırtıcıların ve avlarının kapalı popülasyonlarının sayısı yeterince hızlı bir şekilde denge durumuna gelir - ormandaki pek çok tavşan, yıldan yıla sürekli olarak pek çok tilkiye düşer, nispeten konuşur. Herhangi bir nedenle, av popülasyonlarının sayısı keskin bir şekilde değişirse (örneğin, tavşanların doğum oranındaki bir artış nedeniyle), yırtıcıların sayısındaki hızlı bir artış nedeniyle ekolojik denge çok yakında restore edilecektir. tavşan sayısı normale dönene kadar tavşanları hızlandırılmış bir oranda yok etmeye başlar ve açlıktan ölmeye başlamaz, kendi hayvanlarını normale döndürür, bunun sonucunda hem tavşan hem de tilki popülasyonları tavşanlar arasında doğum oranlarının patlamasından önce gözlemlenen normlara dönüş. Yani, istikrarlı bir ekosistemde, iç kuvvetler de (kelimenin fiziksel anlamında olmasa da) hareket eder ve sistemin ondan sapması durumunda sistemi istikrarlı bir denge durumuna döndürmeye çalışır.

Benzer etkiler ekonomik sistemlerde de gözlemlenebilir. Bir ürünün fiyatındaki keskin bir düşüş, avcıların ucuzluğa olan talebinde bir artışa, ardından stoklarda bir azalmaya ve sonuç olarak, fiyatlarda bir artışa ve ürüne olan talepte bir düşüşe yol açar - vb. arz ve talebin istikrarlı bir fiyat dengesi durumuna geri döner. (Doğal olarak, hem ekolojik hem de ekonomik gerçek sistemlerde, dış etkenler, sistemi bir denge durumundan saptıran hareket edebilir - örneğin, mevsimsel tilki ve/veya yabani tavşan avı veya hükümet fiyat düzenlemesi ve/veya tüketim kotaları. mekanikte analogu, örneğin kasenin deformasyonu veya eğimi olacaktır.)

kararsız denge

Ancak her denge sabit değildir. Bir bıçağın üzerinde dengede duran bir top hayal edin. Bu durumda kesinlikle aşağıya doğru yönlendirilen yerçekimi kuvveti, açıkça, desteğin tepki kuvveti tarafından yukarı doğru yönlendirilen kuvvetle de tamamen dengelenir. Ancak topun merkezi, bıçağın çizgisine düşen dinlenme noktasından, en az bir milimetrenin (ve bunun için yetersiz bir kuvvet yeterlidir) uzaklaşma noktasından saptırıldığında, denge anında bozulacaktır. ve yerçekimi kuvveti topu ondan daha da uzağa çekmeye başlayacaktır.

Kararsız bir doğal dengenin bir örneği, küresel ısınma dönemlerinin yeni buzul çağları ile değiştiği ve bunun tersi olduğunda Dünya'nın ısı dengesidir ( santimetre. Milankovitch çevrimleri). Gezegenimizin yüzeyinin yıllık ortalama sıcaklığı, yüzeye ulaşan toplam güneş radyasyonu ile Dünya'nın dış uzaya toplam termal radyasyonu arasındaki enerji dengesi tarafından belirlenir. Bu ısı dengesi aşağıdaki gibi kararsız hale gelir. Bazı kışlar normalden daha fazla kar yağar. Gelecek yaz için, fazla karı eritmek için yeterli ısı yok ve yaz da normalden daha soğuk, çünkü aşırı kar nedeniyle, Dünya yüzeyi güneş ışınlarının daha büyük bir kısmını uzaya geri yansıtıyor. eskisinden daha fazla. Bu nedenle, bir sonraki kış bir öncekinden daha karlı ve daha soğuk olur ve sonraki yaz, güneş enerjisini uzaya yansıtan yüzeyde daha da fazla kar ve buz kalır ... Görülmesi kolay Böyle bir küresel iklim sistemi termal dengenin başlangıç ​​noktasından ne kadar saparsa, süreçler o kadar hızlı büyür ve iklimi ondan daha da uzaklaştırır. Nihayetinde, yıllarca süren küresel soğuma için, dünyanın yüzeyinde, kutupların çevresinde kilometrelerce buzullar oluşur ve bu buzullar, acımasızca daha düşük enlemlere doğru hareket eder ve onlarla birlikte gezegene başka bir buzul çağı getirir. Bu nedenle, küresel-iklimsel olandan daha istikrarsız bir denge hayal etmek zor.

Bir tür kararsız denge, özel olarak anılmayı hak ediyor. yarı kararlı, veya yarı kararlı denge. Dar, sığ bir oyukta bir top hayal edin - örneğin, kavisli bir paten bıçağının yukarıyı göstermesi. Denge noktasından hafif bir - bir veya iki milimetre - sapma, topu oluğun ortasındaki bir denge durumuna döndürecek kuvvetlerin ortaya çıkmasına yol açacaktır. Bununla birlikte, topu yarı kararlı denge bölgesinden çıkarmak için biraz daha fazla kuvvet yeterlidir ve top, paten bıçağından düşecektir. Yarı kararlı sistemler, bir kural olarak, bir süre denge durumunda kalma özelliğine sahiptir, daha sonra dış etkilerin herhangi bir dalgalanmasının bir sonucu olarak ondan "kırılırlar" ve kararsız sistemlerin özelliği olan geri dönüşü olmayan bir sürece "düşürler". .

Tipik bir yarı-kararlı denge örneği, bazı lazer kurulum türlerinin çalışma maddesinin atomlarında gözlenir. Lazerin çalışma sıvısının atomlarındaki elektronlar, yarı kararlı atomik yörüngeleri işgal eder ve yeni bir kuantum yayarken onları yarı kararlı yörüngeden daha düşük kararlı bir yörüngeye "çarptıran" ilk ışık kuantumunun uçuşuna kadar üzerlerinde kalır. ışık, uçan atomla uyumlu, bu da bir sonraki atomun elektronunu yarı kararlı bir yörüngeden, vb. düşürür. Sonuç olarak, bir lazer ışını oluşturan tutarlı fotonların emisyonunun çığ benzeri bir reaksiyonu, aslında herhangi bir lazerin eyleminin altında yatan tetiklenir.

Yükleniyor ...Yükleniyor ...