Pusiausvyros samprata yra viena universaliausių gamtos moksluose. Tai taikoma bet kuriai sistemai, nesvarbu, ar tai planetų, judančių stacionariomis orbitomis aplink žvaigždę, sistema, ar atogrąžų žuvų populiacija atolo lagūnoje. Tačiau lengviausias būdas suprasti sistemos pusiausvyros būseną yra mechaninių sistemų pavyzdys. Mechanikoje sistema laikoma pusiausvyra, jei visos ją veikiančios jėgos yra visiškai subalansuotos viena su kita, tai yra, jos viena kitą panaikina. Jei skaitote šią knygą, pavyzdžiui, sėdite kėdėje, tada esate pusiausvyros būsenoje, nes gravitacijos jėgą, traukiančią jus žemyn, visiškai kompensuoja kėdės spaudimo jėga jūsų kūnui, veikianti iš iš apačios į viršų. Jūs nekrentate ir nepakylate būtent todėl, kad esate pusiausvyros būsenoje.
Yra trys pusiausvyros tipai, atitinkantys tris fizines situacijas.
Stabilus balansas
Tai yra tai, ką dauguma žmonių paprastai supranta kaip „balansą“.
Įsivaizduokite rutulį sferinio dubens apačioje. Ramybės būsenoje jis yra griežtai dubens centre, kur Žemės gravitacinio traukos veikimą subalansuoja atramos reakcijos jėga, nukreipta griežtai aukštyn, o rutulys ten laikosi lygiai taip pat, kaip jūs ilsitės kėdėje. . Jei nustumsite rutulį nuo centro, ridendami jį į šoną ir aukštyn link dubens krašto, tada, kai tik jį atleisite, jis tuoj pat sugrįš atgal į giliausią tašką dubens centre - kryptimi stabili pusiausvyros padėtis.
Gamtoje yra daugybė stabilios pusiausvyros pavyzdžių įvairiose sistemose (ir ne tik mechaninėse). Apsvarstykite, pavyzdžiui, plėšrūno ir grobio santykius ekosistemoje. Uždarų plėšrūnų ir jų grobio populiacijų skaičiaus santykis greitai pasiekia pusiausvyros būseną – tiek daug kiškių miške kasmet nuosekliai sudaro tiek lapių, santykinai kalbant. Jei dėl kokių nors priežasčių smarkiai pasikeis grobio populiacijos dydis (pavyzdžiui, dėl kiškių gimstamumo padidėjimo), ekologinė pusiausvyra labai greitai bus atkurta dėl spartaus plėšrūnų skaičiaus augimo, kuris prasidės. pagreitintu tempu naikinti kiškius, kol kiškių skaičius normalizuosis ir patys nepradės mirti iš bado, sugrąžindami savo populiaciją į normalią, ko pasekoje sugrįš ir kiškių, ir lapių populiacijos skaičius iki normos, kuri buvo stebima iki kiškių gimstamumo šuolio. Tai yra, stabilioje ekosistemoje veikia ir vidinės jėgos (nors ir ne fizine to žodžio prasme), siekiančios grąžinti sistemą į stabilios pusiausvyros būseną, jei sistema nuo jos nukrypsta.
Panašų poveikį galima pastebėti ir ekonominėse sistemose. Staigus produkto kainos kritimas sukelia sandorių medžiotojų paklausos padidėjimą, vėliau atsargų sumažėjimą ir dėl to kainos padidėjimą bei produkto paklausos sumažėjimą ir taip toliau, kol sistema grįš. iki stabilios pasiūlos ir paklausos kainų pusiausvyros būsenos. (Natūralu, kad realiose sistemose gali veikti tiek ekologiniai, tiek ekonominiai išoriniai veiksniai, kurie nukrypsta nuo pusiausvyros būsenos – pavyzdžiui, sezoninis lapių ir (arba) kiškių šaudymas arba vyriausybės kainų reguliavimas ir (arba) vartojimo kvotos. Tokie trukdžiai sukelia poslinkio pusiausvyra, kurios analogas mechanikoje būtų, pavyzdžiui, dubens deformacija arba pasvirimas.)
Nestabili pusiausvyra
Tačiau ne kiekviena pusiausvyra yra stabili. Įsivaizduokite kamuolį, balansuojantį ant peilio ašmenų. Griežtai žemyn nukreipta gravitacijos jėga šiuo atveju akivaizdžiai taip pat yra visiškai subalansuota atramos reakcijos jėgos, nukreiptos į viršų. Bet kai tik rutulio centras nors milimetro dalele atitraukiamas nuo poilsio taško, krentančio ant ašmenų linijos (ir tam pakanka nedidelės jėgos įtakos), pusiausvyra bus akimirksniu sutrikusi ir gravitacijos jėga pradės tempti rutulį vis toliau nuo jo.
Nestabilios gamtinės pusiausvyros pavyzdys yra Žemės šilumos balansas, kai globalinio atšilimo periodai kaitaliojasi su naujais ledynmečiais ir atvirkščiai ( cm. Milankovitch ciklai). Vidutinę metinę mūsų planetos paviršiaus temperatūrą lemia energijos balansas tarp visos paviršių pasiekiančios saulės spinduliuotės ir visos Žemės šiluminės spinduliuotės į kosmosą. Šis šilumos balansas tampa nestabilus tokiu būdu. Kai kuriomis žiemomis sniego būna daugiau nei įprastai. Kitą vasarą neužteks šilumos ištirpdyti sniego perteklių, o vasara taip pat šaltesnė nei įprastai dėl to, kad dėl sniego pertekliaus Žemės paviršius atspindi didesnę saulės spindulių dalį atgal į kosmosą nei anksčiau. . Dėl to ateinanti žiema pasirodo dar snieguingesnė ir šaltesnė nei praėjusi, o kitą vasarą paviršiuje paliekama dar daugiau sniego ir ledo, atspindinčio saulės energiją į kosmosą... Nesunku pastebėti, kad labiau tokia globali klimato sistema nukrypsta nuo šiluminės pusiausvyros pradinio taško, tuo greičiau auga procesai, kurie klimatą atitolina nuo jo. Galiausiai Žemės paviršiuje poliariniuose regionuose per ilgus visuotinio vėsimo metus susidaro daugybė kilometrų ledynų sluoksnių, kurie nenumaldomai juda vis žemesnių platumų link, atnešdami į planetą kitą ledynmetį. Taigi sunku įsivaizduoti nestabilesnę pusiausvyrą nei pasaulinis klimatas.
Nestabilios pusiausvyros tipas vadinamas metastabilus, arba beveik stabili pusiausvyra.Įsivaizduokite rutulį siaurame ir negiliame griovelyje – pavyzdžiui, ant dailiojo pačiūžos ašmenų, pasukto aukštyn. Nedidelis nuokrypis - milimetras ar du - nuo pusiausvyros taško sukels jėgų, kurios grąžins rutulį į pusiausvyros būseną griovelio centre, atsiradimą. Tačiau užteks šiek tiek daugiau jėgos, kad kamuolys būtų perkeltas už metastabilios pusiausvyros zonos, ir jis nukris nuo pačiūžos ašmenų. Metastabilios sistemos, kaip taisyklė, turi savybę kurį laiką išlikti pusiausvyros būsenoje, o po to dėl bet kokių išorinių poveikių svyravimų nuo jos „atsitrūksta“ ir „sugriūva“ į negrįžtamą procesą, būdingą nestabilumui. sistemos.
Tipiškas kvazistabilios pusiausvyros pavyzdys stebimas tam tikrų tipų lazerinių įrenginių darbinės medžiagos atomuose.
Lazerio darbinio skysčio atomuose esantys elektronai užima metastabilias atomines orbitas ir lieka ant jų iki praeina pirmasis šviesos kvantas, kuris „išmuša“ juos iš metastabilios orbitos į žemesnę stabilią, skleisdamas naują šviesos kvantą, nuoseklų praeinantis, kuris, savo ruožtu, išmuša kito atomo elektroną iš metastabilios orbitos ir pan. Dėl to prasideda laviną primenanti koherentinių fotonų spinduliavimo reakcija, suformuojanti lazerio spindulį, kuris , yra bet kurio lazerio veikimo pagrindas.
Pusiausvyra – tai sistemos būsena, kai sistemą veikiančios jėgos yra subalansuotos viena su kita. Pusiausvyra gali būti stabili, nestabili arba abejinga.
Pusiausvyros samprata yra viena universaliausių gamtos moksluose. Tai taikoma bet kuriai sistemai, nesvarbu, ar tai planetų, judančių stacionariomis orbitomis aplink žvaigždę, sistema, ar atogrąžų žuvų populiacija atolo lagūnoje. Tačiau lengviausias būdas suprasti sistemos pusiausvyros būseną yra mechaninių sistemų pavyzdys. Mechanikoje sistema laikoma pusiausvyra, jei visos ją veikiančios jėgos yra visiškai subalansuotos viena su kita, tai yra, jos viena kitą panaikina. Jei skaitote šią knygą, pavyzdžiui, sėdite kėdėje, tada esate pusiausvyros būsenoje, nes gravitacijos jėgą, traukiančią jus žemyn, visiškai kompensuoja kėdės spaudimo jėga jūsų kūnui, veikianti iš iš apačios į viršų. Nekrentate ir neskrendate aukštyn būtent todėl, kad esate pusiausvyros būsenoje.
Stabilus balansas
Yra trys pusiausvyros tipai, atitinkantys tris fizines situacijas.
Jūs, sėdėdami kėdėje, esate ramybės būsenoje dėl to, kad sistema, kurią sudaro jūsų kūnas ir kėdė, yra stabilios pusiausvyros būsenoje. Todėl pasikeitus kai kuriems šios sistemos parametrams – pavyzdžiui, padidėjus jūsų svoriui, jei, tarkime, vaikas sėdi jums ant kelių – kėdė, būdama materialiu objektu, pakeis savo konfigūraciją taip, kad jos jėga sustiprėja atramos reakcija – ir išliksite stabilios pusiausvyros padėtyje (daugiausia, kas gali nutikti, tai, kad pagalvė po jumis nugrims šiek tiek giliau).
Gamtoje yra daugybė stabilios pusiausvyros pavyzdžių įvairiose sistemose (ir ne tik mechaninėse). Apsvarstykite, pavyzdžiui, plėšrūno ir grobio santykį ekosistemoje. Uždarų plėšrūnų ir jų aukų populiacijų skaičiaus santykis greitai pasiekia pusiausvyros būseną – miške kasmet tiek kiškių, santykinai tariant, tiek daug lapių. Jei dėl kokių nors priežasčių smarkiai pasikeis grobio populiacijos dydis (pavyzdžiui, dėl kiškių gimstamumo padidėjimo), ekologinė pusiausvyra labai greitai bus atkurta dėl spartaus plėšrūnų skaičiaus augimo, kuris prasidės. pagreitintu tempu naikinti kiškius, kol kiškių skaičius normalizuosis ir patys nepradės mirti iš bado, sugrąžindami savo populiaciją į normalią, ko pasekoje sugrįš ir kiškių, ir lapių populiacijos skaičius iki normos, kuri buvo stebima iki kiškių gimstamumo šuolio. Tai yra, stabilioje ekosistemoje veikia ir vidinės jėgos (nors ir ne fizine to žodžio prasme), siekiančios grąžinti sistemą į stabilios pusiausvyros būseną, jei sistema nuo jos nukrypsta.
Panašų poveikį galima pastebėti ir ekonominėse sistemose. Staigus produkto kainos kritimas sukelia sandorių medžiotojų paklausos padidėjimą, vėliau atsargų sumažėjimą ir dėl to kainos padidėjimą bei produkto paklausos sumažėjimą ir taip toliau, kol sistema grįš. iki stabilios pasiūlos ir paklausos kainų pusiausvyros būsenos. (Natūralu, kad realiose sistemose gali veikti tiek ekologiniai, tiek ekonominiai išoriniai veiksniai, kurie nukrypsta nuo pusiausvyros būsenos – pavyzdžiui, sezoninis lapių ir (arba) kiškių šaudymas arba vyriausybės kainų reguliavimas ir (arba) vartojimo kvotos. Tokie trukdžiai sukelia poslinkio pusiausvyra, kurios analogas mechanikoje būtų, pavyzdžiui, dubens deformacija arba pasvirimas.)
Nestabili pusiausvyra
Tačiau ne kiekviena pusiausvyra yra stabili. Įsivaizduokite kamuolį, balansuojantį ant peilio ašmenų. Griežtai žemyn nukreipta gravitacijos jėga šiuo atveju akivaizdžiai taip pat yra visiškai subalansuota atramos reakcijos jėgos, nukreiptos į viršų. Tačiau kai tik rutulio centras nors milimetro dalimi atitraukiamas nuo poilsio taško, esančio ant ašmenų linijos (tam pakanka nedidelės jėgos įtakos), pusiausvyra bus akimirksniu sutrikusi ir gravitacijos jėga pradės tempti rutulį vis toliau nuo jo.
Nestabilios gamtinės pusiausvyros pavyzdys yra Žemės šilumos balansas, kai globalinio atšilimo periodai kaitaliojasi su naujais ledynmečiais ir atvirkščiai ( cm. Milankovitch ciklai). Vidutinę metinę mūsų planetos paviršiaus temperatūrą lemia energijos balansas tarp visos paviršių pasiekiančios saulės spinduliuotės ir visos Žemės šiluminės spinduliuotės į kosmosą. Šis šilumos balansas tampa nestabilus tokiu būdu. Kai kuriomis žiemomis sniego būna daugiau nei įprastai. Kitą vasarą neužteks šilumos ištirpdyti sniego perteklių, o vasara taip pat šaltesnė nei įprastai dėl to, kad dėl sniego pertekliaus Žemės paviršius atspindi didesnę saulės spindulių dalį atgal į kosmosą nei anksčiau. . Dėl to ateinanti žiema pasirodo dar snieguingesnė ir šaltesnė nei praėjusi, o kitą vasarą paviršiuje paliekama dar daugiau sniego ir ledo, atspindinčio saulės energiją į kosmosą... Nesunku pastebėti, kad labiau tokia globali klimato sistema nukrypsta nuo terminės pusiausvyros pradžios taško, tuo greičiau auga procesai, kurie klimatą atitolina nuo jo. Galiausiai Žemės paviršiuje poliariniuose regionuose per ilgus visuotinio vėsimo metus susidaro daugybė kilometrų ledynų sluoksnių, kurie nenumaldomai juda vis žemesnių platumų link, atnešdami į planetą kitą ledynmetį. Taigi sunku įsivaizduoti nestabilesnę pusiausvyrą nei pasaulinis klimatas.
Nestabilios pusiausvyros tipas vadinamas metastabilus, arba beveik stabili pusiausvyra.Įsivaizduokite rutulį siaurame ir negiliame griovelyje – pavyzdžiui, ant dailiojo pačiūžos ašmenų, pasukto aukštyn. Nedidelis nuokrypis - milimetras ar du - nuo pusiausvyros taško sukels jėgų, kurios grąžins rutulį į pusiausvyros būseną griovelio centre, atsiradimą. Tačiau užteks šiek tiek daugiau jėgos, kad kamuolys būtų perkeltas už metastabilios pusiausvyros zonos, ir jis nukris nuo pačiūžos ašmenų. Metastabilios sistemos, kaip taisyklė, turi savybę kurį laiką išlikti pusiausvyros būsenoje, o po to dėl bet kokių išorinių poveikių svyravimų nuo jos „atsitrūksta“ ir „sugriūva“ į negrįžtamą procesą, būdingą nestabilumui. sistemos.
Tipiškas kvazistabilios pusiausvyros pavyzdys stebimas tam tikrų tipų lazerinių įrenginių darbinės medžiagos atomuose. Lazerio darbinio skysčio atomuose esantys elektronai užima metastabilias atomines orbitas ir lieka ant jų iki praeina pirmasis šviesos kvantas, kuris „išmuša“ juos iš metastabilios orbitos į žemesnę stabilią, skleisdamas naują šviesos kvantą, nuoseklų praeinantis, kuris, savo ruožtu, išmuša kito atomo elektroną iš metastabilios orbitos ir pan. Dėl to prasideda laviną primenanti koherentinių fotonų spinduliavimo reakcija, suformuojanti lazerio spindulį, kuris , yra bet kurio lazerio veikimo pagrindas.
Abejinga pusiausvyra
Tarpinis atvejis tarp stabilios ir nestabilios pusiausvyros yra vadinamoji indiferentinė pusiausvyra, kai bet kuris sistemos taškas yra pusiausvyros taškas, o sistemos nukrypimas nuo pradinio ramybės taško nieko nekeičia jėgų pusiausvyros viduje. tai. Įsivaizduokite kamuolį ant visiškai lygaus horizontalaus stalo – kad ir kur jį perkeltumėte, jis išliks pusiausvyros būsenoje.
Atgal Pirmyn
Dėmesio! Skaidrių peržiūros yra skirtos tik informaciniams tikslams ir gali neatspindėti visų pristatymo funkcijų. Jei jus domina šis darbas, atsisiųskite pilną versiją.
Pamokos tikslai: Ištirti kūnų pusiausvyros būklę, susipažinti su įvairiomis pusiausvyros rūšimis; išsiaiškinti, kokiomis sąlygomis kūnas yra pusiausvyroje.
Pamokos tikslai:
- Švietimas: Ištirkite dvi pusiausvyros sąlygas, pusiausvyros tipus (stabili, nestabili, indiferentiška). Sužinokite, kokiomis sąlygomis kūnai yra stabilesni.
- Švietimas: Skatinti pažintinio domėjimosi fizika ugdymą. Įgūdžių lyginti, apibendrinti, pabrėžti pagrindinį dalyką, daryti išvadas ugdymas.
- Švietimas: Ugdyti dėmesį, gebėjimą reikšti savo požiūrį ir jį apginti, ugdyti mokinių bendravimo gebėjimus.
Pamokos tipas: pamoka apie naujos medžiagos mokymąsi su kompiuterio pagalba.
Įranga:
- Diskas „Darbas ir galia“ iš „Elektroninės pamokos ir testai.
- Lentelė „Pusiausvyros sąlygos“.
- Pakreipiama prizmė su svambalu.
- Geometriniai kūnai: cilindras, kubas, kūgis ir kt.
- Kompiuteris, multimedijos projektorius, interaktyvi lenta ar ekranas.
- Pristatymas.
Pamokos eiga
Šiandien pamokoje sužinosime, kodėl nekrenta gervė, kodėl žaislas Vanka-Vstanka visada grįžta į pradinę būseną, kodėl nenukrenta Pizos bokštas?
I. Žinių kartojimas ir atnaujinimas.
- Pirmasis valstijos Niutono dėsnis. Kokią sąlygą nurodo įstatymas?
- Į kokį klausimą atsako antrasis Niutono dėsnis? Formulė ir formuluotė.
- Į kokį klausimą atsako trečiasis Niutono dėsnis? Formulė ir formuluotė.
- Kokia yra gaunama jėga? Kaip ji randasi?
- Iš disko „Kūnų judėjimas ir sąveika“ atlikite užduotį Nr. 9 „Įvairių krypčių jėgų rezultatas“ (vektorių pridėjimo taisyklė (2, 3 pratimai)).
II. Naujos medžiagos mokymasis.
1. Kas vadinama pusiausvyra?
Pusiausvyra yra ramybės būsena.
2. Pusiausvyros sąlygos.(2 skaidrė)
a) Kada kūnas ilsisi? Iš kokio įstatymo tai išplaukia?
Pirmoji pusiausvyros sąlyga: Kūnas yra pusiausvyroje, jei jį veikiančių išorinių jėgų geometrinė suma lygi nuliui. ∑F = 0
b) Tegul lentą veikia dvi vienodos jėgos, kaip parodyta paveikslėlyje.
Ar bus pusiausvyra? (Ne, ji pasisuks)
Tik centrinis taškas ilsisi, likusieji juda. Tai reiškia, kad norint, kad kūnas būtų pusiausvyroje, visų jėgų, veikiančių kiekvieną elementą, suma turi būti lygi 0.
Antroji pusiausvyros sąlyga: Jėgų, veikiančių pagal laikrodžio rodyklę, momentų suma turi būti lygi jėgų, veikiančių prieš laikrodžio rodyklę, momentų sumai.
∑ M pagal laikrodžio rodyklę = ∑ M prieš laikrodžio rodyklę
Jėgos momentas: M = F L
L – jėgos ranka – trumpiausias atstumas nuo atramos taško iki jėgos veikimo linijos.
3. Kūno svorio centras ir jo vieta.(4 skaidrė)
Kūno svorio centras- tai taškas, per kurį praeina visų lygiagrečių gravitacijos jėgų, veikiančių atskirus kūno elementus, rezultatas (bet kuriai kūno padėčiai erdvėje).
Raskite šių figūrų svorio centrą:
4. Pusiausvyros rūšys.
A) (5–8 skaidrės)
Išvada: Pusiausvyra yra stabili, jei, esant nedideliam nukrypimui nuo pusiausvyros padėties, yra jėga, linkusi ją grąžinti į šią padėtį.
Padėtis, kurioje jo potenciali energija yra minimali, yra stabili. (9 skaidrė)
b) Kūnų, esančių atramos taške arba ant atramos linijos, stabilumas.(10–17 skaidrės)
Išvada: Kad kėbulas, esantis viename taške arba atramos linijoje, būtų stabilus, svorio centras turi būti žemiau atramos taško (linijos).
c) Kūnų, esančių ant lygaus paviršiaus, stabilumas.
(18 skaidrė)
1) Atraminis paviršius– tai ne visada paviršius, kuris liečiasi su kūnu (o tas, kurį riboja linijos, jungiančios stalo, trikojo kojas)
2) Skaidrės iš „Elektroninės pamokos ir testai“, disko „Darbas ir galia“, pamokos „Pusiausvyros tipai“ analizė.
1 pav.
- Kuo skiriasi išmatos? (palaikymo sritis)
- Kuris stabilesnis? (Su didesniu plotu)
- Kuo skiriasi išmatos? (Svorio centro vieta)
- Kuris yra stabiliausias? (kuris svorio centras yra žemiau)
- Kodėl? (Kadangi jis gali būti pakreiptas didesniu kampu neapvirsdamas)
3) Eksperimentuokite su nukreipiančia prizme
- Ant lentos uždėkime prizmę su svambalu ir pradėkime palaipsniui ją kelti per vieną kraštą. Ką mes matome?
- Kol svambalo linija kerta paviršių, ribojamą atramos, pusiausvyra išlaikoma. Tačiau kai tik vertikali linija, einanti per svorio centrą, pradeda eiti už atraminio paviršiaus ribų, viskas apvirsta.
Analizė skaidrės 19–22.
Išvados:
- Kūnas, turintis didžiausią atramos plotą, yra stabilus.
- Iš dviejų to paties ploto kūnų stabilus yra tas, kurio svorio centras yra žemiau, nes jis gali būti pakreiptas neapvirsdamas dideliu kampu.
Analizė skaidrės 23–25.
Kurie laivai yra stabiliausi? Kodėl? (Krovinys yra triumuose, o ne denyje)
Kurie automobiliai yra stabiliausi? Kodėl? (Siekiant padidinti automobilių stabilumą posūkyje, kelio danga pakreipiama posūkio kryptimi.)
Išvados: Pusiausvyra gali būti stabili, nestabili, abejinga. Kuo didesnis atramos plotas ir kuo žemesnis svorio centras, tuo didesnis kūnų stabilumas.
III. Žinių apie kūnų stabilumą taikymas.
- Kurioms specialybėms labiausiai reikia žinių apie kūno pusiausvyrą?
- Įvairių statinių (aukštybinių pastatų, tiltų, televizijos bokštų ir kt.) projektuotojai ir statytojai
- Cirko artistai.
- Vairuotojai ir kiti specialistai.
(28–30 skaidrės)
- Kodėl „Vanka-Vstanka“ grįžta į pusiausvyros padėtį bet kuriuo žaislo pakreipimu?
- Kodėl Pizos bokštas stovi kampu ir nenukrenta?
- Kaip dviratininkai ir motociklininkai išlaiko pusiausvyrą?
Išvados iš pamokos:
- Yra trys pusiausvyros tipai: stabili, nestabili, abejinga.
- Stabili kūno padėtis, kurioje jo potenciali energija yra minimali.
- Kuo didesnis atramos plotas ir žemesnis svorio centras, tuo didesnis kūnų stabilumas ant lygaus paviršiaus.
Namų darbai: § 54 – 56 (G. Ya. Myakishev, B. B. Bukhovtsev, N. N. Sotsky)
Naudoti šaltiniai ir literatūra:
- G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovcevas, N. N. Sotskis. Fizika. 10 klasė.
- Filmo juosta „Tvarumas“ 1976 m. (nuskaitau aš juostiniu skeneriu).
- Diskas „Kūnų judėjimas ir sąveika“ iš „Elektroninės pamokos ir testai“.
- Diskas „Darbas ir galia“ iš „Elektroninių pamokų ir testų“.
Mechaninis balansas
Mechaninis balansas- mechaninės sistemos būsena, kurioje visų jėgų, veikiančių kiekvieną jos dalelę, suma lygi nuliui, o visų jėgų, veikiančių kūną bet kokios savavališkos sukimosi ašies, momentų suma taip pat yra lygi nuliui.
Pusiausvyros būsenoje kūnas yra ramybės būsenoje (greičio vektorius lygus nuliui) pasirinktoje atskaitos sistemoje, juda tolygiai tiesia linija arba sukasi be tangentinio pagreičio.
Apibrėžimas per sistemos energiją
Kadangi energiją ir jėgas sieja esminiai santykiai, šis apibrėžimas yra lygiavertis pirmajam. Tačiau energijos apibrėžimą galima išplėsti, kad būtų pateikta informacija apie pusiausvyros padėties stabilumą.
Balanso rūšys
Pateiksime vieno laisvės laipsnio sistemos pavyzdį. Šiuo atveju pakankama pusiausvyros padėties sąlyga bus vietinio ekstremumo buvimas tiriamame taške. Kaip žinoma, diferencijuojamos funkcijos lokalaus ekstremumo sąlyga yra ta, kad pirmoji jo išvestinė yra lygi nuliui. Norėdami nustatyti, kada šis taškas yra minimalus ar maksimalus, turite išanalizuoti antrąją jo išvestinę. Pusiausvyros padėties stabilumas apibūdinamas šiomis galimybėmis:
- nestabili pusiausvyra;
- stabili pusiausvyra;
- indiferentiška pusiausvyra.
Nestabili pusiausvyra
Tuo atveju, kai antroji išvestinė yra neigiama, sistemos potenciali energija yra vietinio maksimumo būsenoje. Tai reiškia, kad pusiausvyros padėtis nestabilus. Jei sistema pasislenka nedideliu atstumu, ji toliau judės dėl sistemą veikiančių jėgų.
Stabilus balansas
Antroji išvestinė > 0: potenciali energija esant vietiniam minimumui, pusiausvyros padėtyje tvarus(žr. Lagrange'o teoremą apie pusiausvyros stabilumą). Jei sistema bus perkelta nedideliu atstumu, ji grįš į savo pusiausvyros būseną. Pusiausvyra yra stabili, jei kūno svorio centras yra žemiausioje padėtyje, palyginti su visomis įmanomomis gretimomis padėtimis.
Abejinga pusiausvyra
Antroji išvestinė = 0: šioje srityje energija nekinta, o pusiausvyra yra abejingas. Jei sistema perkeliama nedideliu atstumu, ji liks naujoje padėtyje.
Stabilumas sistemose su daugybe laisvės laipsnių
Jei sistema turi kelis laisvės laipsnius, tai gali pasirodyti, kad kai kuriomis kryptimis pusiausvyra yra stabili, o kitose - nestabili. Paprasčiausias tokios situacijos pavyzdys – „balnas“ arba „pravažiavimas“ (būtų gerai šioje vietoje pastatyti paveikslėlį).
Sistemos su keliais laisvės laipsniais pusiausvyra bus stabili tik tada, kai ji bus stabili visomis kryptimis.
Wikimedia fondas.
2010 m.
Pažiūrėkite, kas yra „mechaninis balansas“ kituose žodynuose: mechaninis balansas
- mechaninė pusiausvyra statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. mechaninė pusiausvyra vok. mechanisches Gleichgewicht, n rus. mechaninė pusiausvyra, n pranc. équilibre mécanique, m … Fizikos terminų žodynas
- ... Vikipedija
Fazių perėjimai I straipsnis ... Vikipedija Termodinaminės sistemos būsena, į kurią ji spontaniškai ateina po pakankamai ilgo laiko izoliacijos nuo aplinkos sąlygomis, po kurio sistemos būsenos parametrai laikui bėgant nebekinta. Isolation... ...
Didžioji sovietinė enciklopedija PUSIAUSVYRA - (1) mechaninė kūno nejudrumo būsena, kuri yra jį veikiančių R. jėgų pasekmė (kai visų kūną veikiančių jėgų suma lygi nuliui, tai yra, ji nesuteikia pagreičio) . R. skiriami: a) stabilūs, kai nukrypstant nuo ... ...
Didžioji politechnikos enciklopedija Mechaninė būklė sistema, kurioje visi jos taškai yra nejudantys nurodytos atskaitos sistemos atžvilgiu. Jei ši atskaitos sistema yra inercinė, vadinasi R.M. absoliutus, kitaip santykinis. Priklausomai nuo organizmo elgesio po...
Didysis enciklopedinis politechnikos žodynas
Termodinaminė pusiausvyra yra izoliuotos termodinaminės sistemos būsena, kurioje kiekviename taške vykstant visiems cheminiams, difuziniams, branduoliniams ir kitiems procesams tiesioginės reakcijos greitis yra lygus atvirkštinės reakcijos greičiui. Termodinamika... ... Vikipedija- labiausiai tikėtina medžiagos makrobūsena, kai kintantys kiekiai, nepaisant pasirinkimo, išlieka pastovūs, pateikiant išsamų sistemos aprašymą. Išskiriama pusiausvyra: mechaninė, termodinaminė, cheminė, fazinė ir kt.: Žiūrėk... ... Enciklopedinis metalurgijos žodynas
Turinys 1 Klasikinis apibrėžimas 2 Apibrėžimas per sistemos energiją 3 Pusiausvyros tipai ... Wikipedia
Fazių perėjimai Straipsnis yra serijos Termodinamika dalis. Fazės samprata Fazių pusiausvyra Kvantinis fazių perėjimas Termodinamikos skyriai Termodinamikos principai Būsenos lygtis ... Wikipedia
Rinkos pusiausvyra vadinama stabilia, jei, nukrypus nuo pusiausvyros būsenos, rinkos jėgos įsijungia ir ją atkuria. Priešingu atveju pusiausvyra yra nestabili.
Norėdami patikrinti, ar situacija, parodyta pav. 4.7, stabili pusiausvyra, tarkime, kad kaina padidėjo nuo R 0 iki P 1. Dėl to rinkoje susidaro Q2 – Q1 sumos perteklius. Yra dvi versijos apie tai, kas bus toliau: L. Walras ir A. Marshall.
Pasak L. Walras, kai yra perteklius, tarp pardavėjų atsiranda konkurencija. Norėdami pritraukti pirkėjus, jie pradės mažinti kainą. Kai kaina mažėja, paklausos kiekis padidės, o tiekiamas kiekis mažės, kol bus atkurta pirminė pusiausvyra. Jei kaina nukrypsta nuo pusiausvyros vertės, paklausa viršys pasiūlą. Prasidės konkurencija tarp pirkėjų
Ryžiai. 4.7. Atkuriant pusiausvyrą. Slėgis: 1 – pagal Maršalą; 2 – pasak Walraso
už ribotas prekes. Pardavėjams jie pasiūlys didesnę kainą, o tai padidins pasiūlą. Tai tęsis tol, kol kaina grįš į pusiausvyros lygį P0. Todėl, anot Walras, derinys P0, Q0 reiškia stabilią rinkos pusiausvyrą.
A. Marshallas samprotavo kitaip. Kai tiekiamas kiekis yra mažesnis už pusiausvyros vertę, paklausos kaina viršija pasiūlos kainą. Įmonės uždirba pelną, kuris skatina gamybos plėtrą, o tiekiamas kiekis didės tol, kol pasieks pusiausvyrinę vertę. Jei pasiūla viršija pusiausvyros apimtį, paklausos kaina bus mažesnė už pasiūlos kainą. Esant tokiai situacijai, verslininkai patiria nuostolių, dėl kurių gamyba sumažės iki pusiausvyros lūžio apimčių. Todėl, pasak Maršalo, pasiūlos ir paklausos kreivių susikirtimo taškas Fig. 4.7 reiškia stabilią rinkos pusiausvyrą.
L. Walras teigimu, trūkumo sąlygomis aktyvioji rinkos pusė yra pirkėjai, o pertekliaus sąlygomis – pardavėjai. Pasak A. Marshallo, verslininkai visada yra dominuojanti jėga formuojant rinkos sąlygas.
Tačiau du svarstomi rinkos pusiausvyros stabilumo diagnozavimo variantai duoda tą patį rezultatą tik tuo atveju, jei pasiūlos kreivės nuolydis yra teigiamas, o paklausos kreivė – neigiamas. Kai taip nėra, tuomet pusiausvyros rinkos būsenų stabilumo diagnozė pagal Walrasą ir Marshallą nesutampa. Keturi tokių būsenų variantai parodyti Fig. 4.8.
Ryžiai. 4.8.
Situacijos, pateiktos pav. 4.8, a, V,įmanoma didėjančios masto ekonomijos sąlygomis, kai gamintojai gali sumažinti tiekimo kainą, kai didėja produkcija. Teigiamas paklausos kreivės nuolydis situacijose, parodytose fig. 4.8, b, d, gali atspindėti Gifeno paradoksą arba snobo efektą.
Anot Walras, sektorių pusiausvyra, parodyta Fig. 4.8, a, b, yra nestabilus. Jei kaina pakils iki R 1, tuomet rinkoje pritrūks: QD > QS. Tokiomis sąlygomis pirkėjų konkurencija dar labiau padidins kainas. Jei kaina nukris iki P0, pasiūla viršys paklausą, o tai, pasak Walraso, turėtų lemti tolesnį kainos mažėjimą. Pagal Maršalo derinį P*, Q* reiškia stabilią pusiausvyrą. Jei pasiūla mažesnė už Q*, paklausos kaina bus didesnė už pasiūlos kainą, o tai skatina produkcijos didėjimą. Jei Q* padidės, paklausos kaina bus mažesnė už pasiūlos kainą, todėl mažės.
Kai pasiūlos ir paklausos kreivės yra išdėstytos taip, kaip parodyta Fig. 4.8, c, d, tada pagal Valraso logiką pusiausvyra yra taške P*, Q* yra stabilus, nes esant P1 > P* susidaro perteklius, o esant 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* yra priešingai.
L. Walras ir A. Marshall neatitikimus apibūdinant rinkos funkcionavimo mechanizmą lemia tai, kad pagal pirmąjį rinkos kainos yra visiškai lanksčios ir akimirksniu reaguoja į bet kokius rinkos situacijos pokyčius, o pagal antrąjį. , kainos nėra pakankamai lanksčios net tada, kai atsiranda disbalansas tarp paklausos ir pasiūlos, rinkos sandorių apimtys į juos reaguoja greičiau nei kainos. Rinkos pusiausvyros nustatymo proceso aiškinimas pagal Walrasą atitinka tobulos konkurencijos sąlygas, o pagal Marshallą – netobulą konkurenciją per trumpą laiką.
- L. Walras (1834–1910) – bendrosios ekonominės pusiausvyros sampratos pradininkas.
