В этой статье объясняется, что значит для тела находиться в неустойчивом равновесии. Вы также найдете примеры неустойчивого равновесия и характеристики неустойчивого равновесия.
Что такое неустойчивое равновесие?
Неустойчивое равновесие – это состояние, в котором находится тело, если при движении оно не возвращается в исходное положение. Другими словами, если при движении тело не возвращается туда, где оно было, а удаляется, то это тело находится в неустойчивом равновесии.
Когда предмет или тело находится в этом состоянии, он не может в норме вернуться в исходное положение равновесия из-за силы веса, то есть из-за силы гравитации, действующей на него со стороны Земли.
Желательно, чтобы тела не находились в нестабильном равновесии, так как небольшое движение может привести к изменению всей конструкции. Вот почему архитектура и инженерия всегда стараются найти устойчивый баланс. Ниже мы увидим различия между видами балансов.
Примеры нестабильного равновесия
Учитывая определение неустойчивого равновесия, ниже приведены два примера равновесия этого типа. Таким образом, вы сможете лучше понять смысл неустойчивого равновесия.
Например, когда мы держим карандаш в руке так, чтобы он оставался прямым, карандаш находится в неустойчивом равновесии, потому что, если мы его отпустим, он тут же упадет и не вернется в исходное положение.
Другой пример неустойчивого равновесия – карточный домик. Когда нам удается собрать замок из карт, система находится в равновесии, однако, если мы вызовем небольшое движение на карте, замок рухнет и не вернется в исходное состояние.
Этот последний пример показывает важность устойчивого равновесия при проектировании конструкций. Небольшое движение не может привести к обрушению здания, но для обеспечения безопасности здание должно вернуться в исходное положение.
Виды весов
В физике различают три типа равновесия: устойчивое равновесие, неустойчивое равновесие и индифферентное равновесие.
- Устойчивое равновесие : Тело находится в устойчивом равновесии, если после перемещения оно возвращается в исходное положение.
- Неустойчивое равновесие : Тело находится в неустойчивом равновесии, если после перемещения оно не находит положения равновесия.
- Индифферентное равновесие (или нейтральное равновесие): тело находится в индифферентном равновесии, если, выходя из положения равновесия, оно находит новое, иное положение равновесия.
неустойчивая точка равновесия
Математически функция потенциальной энергии связана с положением равновесия системы. Следовательно, неустойчивое равновесие также можно определить с помощью потенциальной энергии.
Точка равновесия неустойчива, если функция потенциальной энергии имеет в этой точке максимум, то есть если вторая производная потенциальной энергии в этой точке отрицательна.
Если вы плохо понимаете это определение, не волнуйтесь, потому что вам нужны глубокие знания математики, чтобы освоить производные. Важно то, что вы понимаете концепцию нестабильного равновесия. В этом смысле помните, что если у вас есть вопросы, вы можете задать их ниже в комментариях.