Grigoriev, K. A. Equilibrium: definice, typy, příklady / K. A. Grigoriev, A. A. Grigoriev. — Text: přímý // Mladý vědec. – 2019. – č. 9 (29). — s. 24-28. — URL: https://moluch.ru/young/archive/29/1761/ (datum přístupu: 30.12.2023).
Studium typů rovnováhy.
Zvažte typy rovnováhy.
Identifikujte jejich vzájemné rozdíly.
Ukažte praktickou aplikaci popsaných efektů.
Empiricky vypočítejte závislost pravděpodobnosti pádu chleba máslem na poměru tloušťky chleba a másla.
V přírodě je vše v rovnováze, neexistují předměty, které by neměly těžiště a často je obtížné je určit.
Hlavní část
Nejdůležitější vědou ve vesmíru je fyzika. Všechny ostatní vědy stojí na fyzice jako na základu. Fyzika je mnohostranná a dnes si povíme něco o mechanické rovnováze a jejích typech.
4.1. Co je rovnováha
co je rovnováha? Pojem rovnováhy je jedním z nejuniverzálnějších v přírodních vědách.
Rovnováha je soubor sil, které se při působení na jeden systém vzájemně kompenzují a systém nedostává zrychlení. A systém je soubor prvků, které jsou ve vzájemných vztazích a spojeních, což tvoří určitou celistvost, jednotu.
4.2. Druhy rovnováhy
Existují 3 typy rovnováhy: stabilní, nestabilní a indiferentní.
Stabilní rovnováha – je to rovnováha, ve které se těleso, vyjmuté z rovnovážné polohy a ponecháno samo sobě, vrací do své předchozí polohy.
Nestabilní rovnováha – jedná se o rovnováhu, ve které se těleso vyvedené z rovnovážné polohy a ponecháno samo sobě ještě více vychýlí z rovnovážné polohy.
Lhostejná rovnováha – jedná se o rovnováhu, ve které těleso vyvedené z rovnovážné polohy a ponechané svému osudu nemění svou polohu (stav).
Pokus 1: stabilní rovnováha: míč leží nehybně na dně kulové prohlubně. Při mírném posunutí tělesa libovolným směrem z původní polohy se výslednice sil působících na těleso stává nenulovou a směřuje do rovnovážné polohy. Míč se vrátí do výchozího bodu.
Experiment 2: nestabilní rovnováha: míč leží nehybně na vrcholu kulové plochy. Když je těleso mírně posunuto z rovnovážné polohy, výslednice sil na něj působících je nenulová a směřuje pryč z rovnovážné polohy. Míč se nevrací do výchozího bodu.
Pokus 3: indiferentní rovnováha: míč leží nehybně na rovném povrchu. Pro malá posunutí tělesa z jeho původní polohy zůstává výslednice sil působících na těleso rovna nule. Míč po pohybu nemění svou polohu.
4.3. Aplikace principů rovnováhy
Při výstavbě budov se využívají principy udržitelné rovnováhy. Stabilní rovnováhu lodi zajišťuje balast v podpalubí.
Koncept stability je široce používán v konstrukci letadel.
Stabilita a ovladatelnost letadla jsou vzájemně související vlastnosti letové dynamiky.
Spravovatelnost – schopnost letadla reagovat na řídicí povely vhodnými lineárními a úhlovými pohyby v prostoru.
Stabilita — schopnost letadla obnovit bez zásahu pilota kinematické parametry nerušeného pohybu a vrátit se do původního letového režimu poté, co rušení ustane.
Stabilní rovnováhu osobního letadla zajišťuje horní poloha křídel vůči trupu.
Nestabilní rovnováha se používá při konstrukci vojenských letadel.
Chcete-li dosáhnout super manévrovatelnosti, musíte snížit stabilitu letadla na nulu nebo dokonce negativní – uvést jej do stavu nestabilní rovnováhy. Například pro zajištění relativní polohy vektoru tahu pod těžištěm. A je potřeba zvýšit tah motoru natolik, aby převýšil hmotnost letadla. V tomto případě říkají, že specifický tah je větší než jednota.
Zároveň se stává nemožným ovládat jej ručně, když jsou ovladače spojeny přímo s volanty. Automatika přebírá řízení a pilot jí, zhruba řečeno, pouze přikazuje, co má dělat. Tento princip je využíván v řídicích systémech stíhaček 5. generace.
A všechna letadla na Zemi jsou ve stavu lhostejné rovnováhy.
Mnoho lidí se bojí fyziky jako ohně, protože to považuje za obtížné. Porozumění však závisí na způsobu prezentace. Jít.
5.1. Popis padajícího sendvičového systému
Je rozšířeným názorem, že sendvič téměř vždy přistane máslem dolů. Souvisí to s rovnováhou.
Nejlepším způsobem výzkumu z hlediska objektivity je provést experiment. Musíte házet sendviče na podlahu, dokud nedojdete k určitému závěru. To je ale nehygienické, neekonomické a neetické. Správný výsledek lze získat i pomocí myšlenkového experimentu. Pravda, za předpokladu, že umíte dotáhnout myšlenkový experiment až do konce.
Pro zjednodušení si představme, že chlebíček stojí na okraji. Předpokládejme, že stůl je náhle odstraněn. Jak se bude sendvič chovat?
Předpokládáme, že v sendviči samotném při pádu nevznikají síly, které by upřednostňovaly jednu ze dvou situací, nebo jsou nekonečně malé: tření vzduchu na másle a na chlebu je stejné, nedochází k vítr.
No a teď přejděme k výpočtům.
5.2. Stanovení hustoty chleba a oleje.
Nejprve si spočítejme hustotu másla a chleba.
