この記事では安定平衡とは何かについて説明します。安定した均衡の例もいくつか見つかります。さらに、さまざまなタイプの平衡がどのようなものであるか、また点がいつ安定平衡にあるかを確認することができます。
安定平衡とは何ですか?
安定した平衡とは、物体が取り除かれた後に元の位置に戻るときに見つかる状態です。言い換えれば、物体を動かして最初の平衡状態に戻ると、その物体は安定した平衡状態にあります。
通常、物体または物体は重力の影響下で元の平衡位置に戻ります。
ご想像のとおり、安定した平衡状態はエンジニアリングや建築において非常に重要です。なぜなら、私たちは構造の可能な限り最大限の安定性を達成しようと常に努めているからです。
安定平衡の例
安定した平衡の定義を理解した後、その意味をより深く理解するために、このタイプの平衡の 2 つの例を見ていきます。
たとえば、振り子は安定した平衡状態の例です。振り子のボールを移動して、元の位置とは異なる位置に置くと、ボールは元の静止位置に戻るまで左右に移動します。
安定した平衡状態のもう 1 つの例はベルです。ベルを鳴らすと、ベルは再び平衡位置で停止するまで動きます。
スケールの種類
平衡には、安定平衡、不安定平衡、無関心平衡の 3 つの異なるタイプがあります。
- 安定平衡: 物体が力によって押しのけられた後に元の位置に戻るとき、物体は安定した平衡状態にあります。
- 不安定な平衡: 物体が横に押された後に平衡位置を見つけられなくなった場合、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): 物体が平衡位置を失ったときに、新しい異なる平衡位置を見つけた場合、物体は無関心平衡にあります。
物理学では、物体が安定した平衡状態にあるかどうかを判断する別の方法は、物体が平衡条件を満たしているかどうかを確認することです。その方法を確認するには、ここをクリックしてください:
安定平衡点
位置エネルギーはシステムのバランスに関係しているため、安定した平衡を定義するもう 1 つの方法は数学を使用することです。
数学的には、その点でポテンシャル関数が最小値を持つ場合、つまりその点でのポテンシャル関数の 2 次導関数が正の場合、その点は安定平衡状態にあります。
ただし、ポテンシャル関数の代数表現を知る必要があるため、この定義は一般に安定平衡の説明には使用されません。したがって、この記事で重要なことは、安定均衡の概念を理解することです。