この記事では、身体が不安定な平衡状態にあることが何を意味するのかについて説明します。不安定な平衡の例と不安定な平衡の特徴も見つかります。
不安定平衡とは何ですか?
不安定な平衡とは、物体を動かしたときに元の位置に戻らない場合に陥る状態です。つまり、物体が動いたときに、元の位置に戻らずに遠ざかってしまうと、その物体は不安定な平衡状態にあるということになります。
物体や物体がこの状態にある場合、通常は重量の力、つまり地球からかかる重力のために、最初の平衡位置に戻ることができません。
わずかな動きによって全体の構造が変化する可能性があるため、物体は不安定な平衡状態にないことが望ましいです。これが、建築とエンジニアリングが常に安定したバランスを見つけようとする理由です。以下に、天びんの種類の違いを示します。
不安定な平衡の例
不安定な平衡の定義を考慮して、以下にこのタイプの平衡の 2 つの例を示します。こうすることで、不安定平衡の意味をより深く理解できるようになります。
例えば、鉛筆を真っすぐに保つように手に持った場合、鉛筆は手を離すとすぐに落ちて元の位置に戻らず、不安定なバランスになっています。
不安定な均衡のもう 1 つの例は、砂上の楼閣です。カードを使って城を組み立てることができたとき、システムのバランスは保たれていますが、カードを少し動かすと城は崩壊し、元の状態に戻らなくなります。
この最後の例は、構造の設計における安定した平衡の重要性を示しています。小さな動きで建物が倒壊することはありませんが、安全を確保するために建物は元の位置に戻らなければなりません。
スケールの種類
物理学では、安定平衡、不安定平衡、無関心平衡という 3 つの異なるタイプの平衡があります。
- 安定平衡: 物体が離れた後に最初の位置に戻ると、物体は安定した平衡状態にあります。
- 不安定な平衡: 物体を動かしても平衡位置が見つからない場合、物体は不安定な平衡状態にあります。
- 無関心平衡(または中立平衡): 物体がその平衡位置を離れたときに、新しい異なる平衡位置を見つける場合、物体は無関心平衡にあります。
不安定な平衡点
数学的には、位置エネルギー関数はシステムの平衡位置に関係します。したがって、不安定な平衡は位置エネルギーによっても定義できます。
この点で位置エネルギー関数が最大値を持つ場合、つまり、この点で位置エネルギーの二次導関数が負である場合、平衡点は不安定です。
この定義がよく理解できなくても、心配する必要はありません。導関数を習得するには高度な数学の知識が必要だからです。重要なことは、不安定平衡の概念を理解することです。この意味で、質問がある場合は、以下のコメント欄で質問できることを覚えておいてください。