Dieser Artikel basiert auf einem neutralen Gleichgewichtsbeispiel. Wenn wir das Wort Gleichgewicht hören, denken wir sofort an Gleichgewicht zwischen Objekten oder Kräften. Diese Tatsache ist wahr, dass das Gleichgewicht direkt mit dem Gleichgewicht zwischen zwei oder mehr Objekten zusammenhängt.
In diesem Artikel werden wir uns weiter mit dem Gleichgewicht befassen. Es ist mehr als nur Balancieren. Zuerst werden wir über verschiedene Arten von Gleichgewichten diskutieren. Wir werden uns in diesem Artikel weiterhin auf das neutrale Gleichgewicht konzentrieren.
- Eine Murmel, die ungestört auf einer horizontalen Fläche liegt.
- Wenn ein Buch auf die Tischoberfläche geschoben wird, kommt das Buch in ein neutrales Gleichgewicht, nachdem es zur Ruhe gekommen ist.
- Ein Fußball, der auf dem Boden liegt.
- Ein Auto, das ohne Handbremsen geparkt ist (es wird keine äußere Kraft angewendet, um stehen zu bleiben).
- Eine Rolle, die stationär auf einer ebenen Fläche liegt.
- Auftragen von zähflüssiger Creme auf die Hände (z. B. Sonnencreme).
- Eine Flasche, die auf dem Boden liegt.
- Eine schwere Kiste schieben.
- Wenn Sie einen schweren Gegenstand auf den Boden werfen, kommt er zur Ruhe, sobald er auf dem Boden landet.
Was ist Gleichgewicht?
Wie oben besprochen, Gleichgewicht ist ein Systemzustand in dem alle Kräfte ausgeglichen sind oder sich gegenseitig aufheben. Gleichgewicht ist sehr wichtig in jedem Bereich, sei es Chemie oder Physik oder Ingenieurwesen oder im Alltag. Gleichgewicht bedeutet Gleichgewicht, ohne Gleichgewicht wird es sehr schwierig sein, ein einfaches Leben zu führen.
Das Gleichgewicht kann allgemein in mechanisches Gleichgewicht, chemisches Gleichgewicht und thermisches Gleichgewicht eingeteilt werden. Das mechanische Gleichgewicht wird auch weiter in Unterkategorien unterteilt, von denen eine solche Art das neutrale Gleichgewicht ist (andere Untertypen sind stabiles Gleichgewicht und instabiles Gleichgewicht). Mal sehen, was neutrales Gleichgewicht ist.
Bildnachweis: Kku, Thermisches Gleichgewicht im geschlossenen System, CC BY-SA 4.0
Gleichung des Kräftegleichgewichts
Wenn mehrere Kräfte wirken, dann wird es für ein Objekt schwierig, in einer stabilen Bahn zu bleiben oder stationär zu bleiben. Wenn die Kräfte so wirken, dass sich diese Kräfte gegenseitig aufheben, wird es einfacher, das Objekt stabil zu halten.
Betrachten wir zwei Kräfte F1 und F2, die auf einen Körper A wirken. Die beiden Kräfte wirken im ersten Fall horizontal und im anderen Fall vertikal. Damit der Körper in beiden Fällen im Gleichgewicht ist, sollten folgende Bedingungen erfüllt sein:
- 1st Fall - Damit sich der Körper im Gleichgewicht befindet, sollten sich alle Kräfte gegenseitig aufheben, dh die Summe aller horizontalen Kräfte sollte Null sein.
ΣFx = 0
woher,
Fx repräsentiert alle Kräfte in X-Richtung
- 2nd Fall - Damit sich der Körper im Gleichgewicht befindet, sollten sich alle Kräfte gegenseitig aufheben, dh die Summe aller vertikalen Kräfte sollte gleich Null sein.
Σ Fx = 0
woher,
Fy repräsentiert alle Kräfte in Y-Richtung
Was ist ein neutrales Gleichgewicht?
Neutrales Gleichgewicht ist die Art von Gleichgewicht, bei der der Körper in seiner neuen Position zur Ruhe kommt, nachdem er durch eine äußere Kraft leicht verschoben wurde.
Der Körper bewegt sich nach Erreichen des neutralen Gleichgewichts nicht, dh er bleibt stationär. Dies ist die zwingende Bedingung für ein neutrales Gleichgewicht. Wenn sich der Körper in seine ursprüngliche Position bewegt, sollte er durch eine äußere Kraft bewegt worden sein.
Der Körper kehrt nicht in seine ursprüngliche Position zurück, sondern bleibt in der neuen Position stationär.
Beispiel für ein neutrales Gleichgewicht
Jetzt haben wir eine Vorstellung von neutral Gleichgewicht, lassen Sie uns dies anhand einiger nachstehender Beispiele verdeutlichen.
Wir erleben in unserem täglichen Leben ein neutrales Gleichgewicht, mal sehen Beispiele für neutrales Gleichgewicht wir sehen im alltag-
Eine Murmel, die ungestört auf einer horizontalen Fläche liegt
Die Murmel bewegt sich nicht, da keine Kraft auf sie wirkt. Die Murmel liegt ohne äußere Krafteinwirkung von alleine da. Es bewegt sich nur, wenn eine äußere Kraft darauf einwirkt. Daher spricht man von einem neutralen Gleichgewicht.
Wenn ein Buch auf die Tischoberfläche geschoben wird, kommt das Buch in ein neutrales Gleichgewicht, nachdem es zur Ruhe gekommen ist
Bei nachlassender Krafteinwirkung erreicht das Buch ein neutrales Gleichgewicht.
Ein Fußball, der auf dem Boden liegt
Wenn der Ball unberührt auf dem Boden liegt, bewegt er sich nicht. Um die Kugel zu bewegen, ist eine äußere Kraft erforderlich. Ohne äußere Kraft bleibt es dort liegen. Es handelt sich also um ein neutrales Gleichgewicht.
Ein ohne Handbremsen geparktes Auto (es wird keine äußere Kraft angewendet, um stehen zu bleiben)
Wenn die Handbremsen nicht angezogen sind, bedeutet dies, dass das Auto von selbst steht und keine äußere Kraft ausgeübt wird, um es stationär zu halten, daher befindet es sich im neutralen Gleichgewicht.
Eine Rolle, die stationär auf einer ebenen Fläche liegt
Eine Rolle rollt, sobald sie von einer äußeren Kraft berührt wird, wenn sie ungestört liegt, spricht man von einem neutralen Gleichgewicht der Rolle.
Auftragen von dickflüssiger Creme auf die Hände (z. B. Sonnencreme)
Viskose Cremes/Flüssigkeiten bewegen sich erst, wenn eine äußere Kraft auf sie ausgeübt wird. Wie im Fall von Sonnenschutzmitteln müssen wir beim Auftragen Scherkräfte anwenden, ohne die es sich nicht von selbst verteilen würde.
Eine Flasche, die auf dem Boden liegt
Ein auf dem Boden liegender Kolben ist stationär, er bewegt sich nicht, wenn keine Kraft ausgeübt wird. Daher spricht man von einem neutralen Gleichgewicht.
Eine schwere Kiste schieben
Sobald wir anfangen, eine schwere Kiste zu schieben, beginnt sich das Objekt zu bewegen, aber in dem Moment, in dem wir aufhören, das Objekt zu schieben, hört es auf, sich zu bewegen. Es bewegt sich weder von selbst weiter noch kommt es dorthin zurück, wo es sich bewegt hat. Es befindet sich also im neutralen Gleichgewicht,
Wenn Sie einen schweren Gegenstand auf den Boden werfen, kommt er zur Ruhe, sobald er auf dem Boden landet
Wenn wir einen schweren Gegenstand auf den Boden werfen, fällt der Gegenstand aufgrund der Schwerkraft. Wenn es auf dem Boden landet, kann es aufgrund seines Eigengewichts nicht gegen die Schwerkraft abprallen. Daher bleibt es dort, ohne vom Boden abgehoben zu werden. Daher können wir sagen, dass sich das Objekt im neutralen Gleichgewicht befindet.
Neutrales Gleichgewicht schwimmender Körper
Ein schwebender Körper befindet sich im neutralen Gleichgewicht, wenn der Körper weder in seine ursprüngliche Position zurückkehrt noch sich weiter bewegt.
M ist das Metazentrum des Körpers. Wenn es genau am selben Punkt liegt, an dem die Schwerkraft G liegt, befindet sich der Körper im neutralen Gleichgewicht.
Was meinst du mit stabilem Gleichgewicht?
Wir haben gesehen, dass der Körper im neutralen Gleichgewicht in seiner neuen Position bleibt. Jetzt im stabilen Gleichgewicht kommt der Körper nach dem Anheben der Kraft wieder in seine ursprüngliche Position zurück oder wirkt nicht mehr auf ihn ein.
Die Verschiebung erfolgt durch äußere Krafteinwirkung auf den Körper. Neutrales Gleichgewicht und stabiles Gleichgewicht mögen ähnlich klingen, unterscheiden sich jedoch voneinander.
Ist stabiles Gleichgewicht und neutrales Gleichgewicht dasselbe?
Stabiles Gleichgewicht und neutrales Gleichgewicht mögen ähnlich klingen, aber sie unterscheiden sich voneinander. Obwohl es auch keinen großen Unterschied zwischen ihnen gibt.
Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Körper im stabilen Gleichgewicht in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, aber im neutralen Gleichgewicht bleibt der Körper in der neuen Position stationär, ohne sich in seine ursprüngliche Position zurückzubewegen oder sich weiter zu bewegen.
Was ist ein instabiles Gleichgewicht?
Instabiles Gleichgewicht ist ein Zustand des Körpers, in dem selbst eine kleine Bewegung im Körper zu einer großen Veränderung führt. Das bedeutet, dass der Körper so instabil ist, dass ein leichter Stoß seinen Gleichgewichtszustand beeinträchtigt.
Wir können beobachten instabiles Gleichgewicht im Alltag. Zum Beispiel, wenn wir eine spitze Spitze auf ein Buch setzen und das Buch leicht bewegen, fällt die spitze Spitze sofort nach unten. Wenn wir eine Flasche mit einem schmalen Deckel auf den Kopf stellen, kann sie ebenso stehen bleiben, aber sobald eine leichte Kraft ausgeübt wird, fällt sie herunter.
Bedeutung des Gleichgewichts
Wir alle haben die Erfahrung gemacht, dass Perfektion mit Stabilität einhergeht. In der Physik können wir beobachten, dass jedes Atom eine bestimmte Art von Kraft erfährt.
- Das Atom ist stabil, weil die Kräfte zwischen den Atomen ausgeglichen sind. In dem Moment, in dem wir versuchen, ein Atom zu spalten, bekommen wir eine Atombombe!
- Während wir eine Schere verwenden, finden wir es unbequem, wenn sich das Objekt hier und da bewegt, wir können leicht schneiden, wenn es eingeklemmt oder von Hand gehalten wird.
- Das Gehen auf einer geneigten Straße ist schwierig, weil wir gegen die Schwerkraft arbeiten, wodurch das Gleichgewicht gestört wird.
- Flugzeuge fliegen als Ergebnis des Gleichgewichts zwischen der Kraft aufgrund der Schwerkraft und dem Auftrieb.
- Gehen ist auch ein Beispiel für ausgewogenes Gleichgewicht, wenn die Schwerkraft geringer gewesen wäre, als wir in der Luft schweben könnten.
Es gibt zahlreiche Beispiele im täglichen Leben, wo wir dem Gleichgewicht danken können zum Bestehen. Ohne Gleichgewicht könnten wir diese Einfachheit in unserem Leben nicht haben.
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Hallo … ich bin Abhishek Khambhata und habe einen B. Tech in Maschinenbau studiert. Während meiner vierjährigen Ingenieurstätigkeit habe ich unbemannte Luftfahrzeuge entworfen und geflogen. Meine Stärke ist Strömungsmechanik und Wärmetechnik. Mein Projekt im vierten Jahr basierte auf der Leistungssteigerung unbemannter Luftfahrzeuge mittels Solartechnologie. Ich möchte mit Gleichgesinnten in Kontakt treten.
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