Dieser Artikel erklärt, was es für einen Körper bedeutet, sich in einem instabilen Gleichgewicht zu befinden. Außerdem finden Sie Beispiele für instabiles Gleichgewicht und die Merkmale eines instabilen Gleichgewichts.
Was ist ein instabiles Gleichgewicht?
Ein instabiles Gleichgewicht ist ein Zustand, in dem sich ein Körper befindet, wenn er bei einer Bewegung nicht in seine ursprüngliche Position zurückkehrt. Mit anderen Worten: Wenn ein Körper bei seiner Bewegung nicht dorthin zurückkehrt, wo er war, sondern sich wegbewegt, befindet sich dieser Körper in einem instabilen Gleichgewicht.
Wenn sich ein Gegenstand oder Körper in diesem Zustand befindet, kann er aufgrund der Gewichtskraft, also der von der Erde auf ihn ausgeübten Schwerkraft, normalerweise nicht in seine ursprüngliche Gleichgewichtsposition zurückkehren.
Es ist ratsam, dass sich Körper nicht in einem instabilen Gleichgewicht befinden, da eine geringfügige Bewegung dazu führen kann, dass sich die gesamte Struktur verändert. Deshalb versuchen Architektur und Ingenieurwesen immer, stabile Gleichgewichte zu finden. Nachfolgend sehen wir die Unterschiede zwischen den Waagentypen.
Beispiele für instabiles Gleichgewicht
In Anbetracht der Definition eines instabilen Gleichgewichts sind im Folgenden zwei Beispiele für diese Art von Gleichgewicht aufgeführt. Auf diese Weise können Sie die Bedeutung des instabilen Gleichgewichts besser verstehen.
Wenn wir beispielsweise einen Bleistift so in der Hand halten, dass er gerade bleibt, befindet sich der Bleistift in einem instabilen Gleichgewicht, denn wenn wir ihn loslassen, fällt er sofort herunter und kehrt nicht in seine ursprüngliche Position zurück.
Ein weiteres Beispiel für ein instabiles Gleichgewicht ist ein Kartenhaus. Wenn es uns gelingt, das Schloss mit den Karten zusammenzubauen, ist das System im Gleichgewicht. Wenn wir jedoch eine leichte Bewegung auf einer Karte verursachen, stürzt das Schloss ein und kehrt nicht in seinen ursprünglichen Zustand zurück.
Dieses letzte Beispiel zeigt die Bedeutung eines stabilen Gleichgewichts bei der Gestaltung von Strukturen. Eine kleine Bewegung kann nicht zum Einsturz des Gebäudes führen, aber das Gebäude muss zur Gewährleistung der Sicherheit in seine ursprüngliche Position zurückkehren.
Arten von Skalen
In der Physik gibt es drei verschiedene Arten von Gleichgewichten: stabiles Gleichgewicht, instabiles Gleichgewicht und indifferentes Gleichgewicht.
- Stabiles Gleichgewicht : Ein Körper befindet sich im stabilen Gleichgewicht, wenn er nach einer Wegbewegung in seine Ausgangslage zurückkehrt.
- Instabiles Gleichgewicht : Ein Körper befindet sich im instabilen Gleichgewicht, wenn er nach seiner Bewegung keine Gleichgewichtslage findet.
- Indifferentes Gleichgewicht (oder neutrales Gleichgewicht): Ein Körper befindet sich im indifferenten Gleichgewicht, wenn er, wenn er seine Gleichgewichtslage verlässt, eine neue, andere Gleichgewichtslage findet.
instabiler Gleichgewichtspunkt
Mathematisch gesehen hängt die potentielle Energiefunktion mit der Gleichgewichtslage eines Systems zusammen. Daher kann ein instabiles Gleichgewicht auch durch potentielle Energie definiert werden.
Ein Gleichgewichtspunkt ist instabil, wenn die potentielle Energiefunktion an diesem Punkt ein Maximum aufweist, das heißt, wenn die zweite Ableitung der potentiellen Energie an diesem Punkt negativ ist.
Wenn Sie diese Definition nicht gut verstehen, machen Sie sich keine Sorgen, denn Sie benötigen fortgeschrittene Kenntnisse der Mathematik, um Ableitungen zu beherrschen. Wichtig ist, dass Sie das Konzept des instabilen Gleichgewichts verstehen. Denken Sie in diesem Sinne daran, dass Sie Ihre Fragen unten in den Kommentaren stellen können.