Динамическое равновесие это в физике кратко
Обновлено: 04.07.2024
Это состояние, при котором все макроскопические параметры системы сколь угодно долго остаются неизменными. Например такое состояние может быть между жидкостью и паром в закрытом сосуде. Сколько молекул испаряется за 1 с - столько же м возвращается при конденсации обратно в жидкость.
Два раздела в физике: статика и динамика.
Динамическое равновесие-движение по инерции.
Состояние динамической системы, при котором, несмотря на перемещения и изменения, общее соотношение сил или энергии остается постоянным. Пример: Земля и Луна. Несмотря на движение, суммарная (кинетическая и потенциальная энеррия) остается постоянной
В динамический баланс Это состояние, в котором движущийся объект идеально представлен как частица, когда его движение равномерно прямолинейно. Это явление возникает, когда сумма действующих на него внешних сил аннулируется.
Часто считается, что если на объект не действует результирующая или результирующая сила, покой - единственное возможное последствие. Или также, что для равновесия тела не должно быть действующей силы.
На самом деле равновесие - это отсутствие ускорения, и поэтому постоянная скорость вполне возможна. Кот на рисунке может двигаться без ускорения.
Объект с равномерным круговым движением не находится в динамическом равновесии. Хотя его скорость постоянна, есть ускорение, направленное к центру круга, которое удерживает его на пути. Это ускорение отвечает за соответствующее изменение вектора скорости.
Нулевая скорость - это особая ситуация равновесия частицы, эквивалентная утверждению, что объект находится в состоянии покоя.
Что касается рассмотрения объектов как частиц, это очень полезная идеализация при описании их глобального движения. На самом деле окружающие нас движущиеся объекты состоят из большого количества частиц, индивидуальное изучение которых было бы затруднительно.
Принцип суперпозиции
Этот принцип позволяет заменить действие нескольких сил на объект эквивалентом, называемым равнодействующей силой FR или чистой силой FN, которая в данном случае равна нулю:
F1 + F2 + F3 +…. = FR = 0
Где силы F1, F2, F3…., Fi - это разные силы, действующие на тело. Обозначение суммирования - это компактный способ выразить это:
Пока не вмешивается неуравновешенная сила, объект может продолжать двигаться бесконечно с постоянной скоростью, поскольку только сила может изменить эту панораму.
В терминах составляющих равнодействующей силы условие динамического равновесия частицы выражается следующим образом: Fx = 0; Fy = 0; Fz = 0.
Условия вращения и равновесия
Для модели частицы условие FR = 0 является достаточной гарантией равновесия. Однако при учете габаритов исследуемого мобиля есть вероятность, что объект может вращаться.
Вращательное движение подразумевает наличие ускорения, поэтому вращающиеся тела не находятся в динамическом равновесии. Поворот тела требует не только участия силы, но необходимо приложить ее в удобном месте.
Чтобы проверить это, тонкий стержень длиной можно положить на поверхность, свободную от трения, например, на замерзшую поверхность или на отполированное зеркало или стекло. Нормаль уравновешивает вес по вертикали, и путем приложения двух сил F1 и F2 одинаковой величины по горизонтали, согласно диаграмме на следующем рисунке, то, что происходит, проверяется:
Если F1 и F2 применяются, как показано слева, с общей линией действия, стержень останется в покое. Но если F1 и F2 применяются, как показано справа, с разными линиями действия, хотя и параллельными, происходит вращение по часовой стрелке вокруг оси, проходящей через центр.
В этом случае F1 и F2 составляют пару сил или просто пару.
Крутящий момент или момент силы
Эффект крутящего момента должен вызвать вращение протяженного объекта, такого как стержень в примере. Величина заряженного вектора называется крутящим моментом или также моментом силы. Он обозначается как τ и рассчитывается по формуле:
В этом выражении F - приложенная сила, а r - вектор, идущий от оси вращения к точке приложения силы (см. Рисунок 2). Направление τ всегда перпендикулярно плоскости, в которой лежат F и r, и его единицами измерения в международной системе являются Н.м.
Например, направление моментов, создаваемых F1 и F2, направлено к бумаге в соответствии с правилами векторного произведения.
Хотя силы компенсируют друг друга, их крутящие моменты - нет. И результат - отображаемое вращение.
Условия равновесия протяженного объекта
Есть два условия, которые должны быть выполнены, чтобы гарантировать баланс расширенного объекта:
Есть ящик или ствол весом 16 кгс, который с постоянной скоростью скользит по наклонной плоскости. Угол наклона клина θ = 36º. Ответить:
а) Какова величина динамической силы трения, необходимой для того, чтобы туловище скользило с постоянной скоростью?
б) Каков коэффициент кинетического трения?
в) Если высота наклонной плоскости h составляет 3 метра, найдите скорость спуска ствола, зная, что для достижения земли требуется 4 секунды.
Решение
Ствол можно рассматривать как частицу. Следовательно, силы будут приложены в точке, расположенной примерно в его центре, на которой можно предположить сосредоточение всей его массы. Именно в этот момент вас будут отслеживать.
Вес W - единственная сила, которая не падает на одну из координатных осей и должна быть разложена на две составляющие: Wx и Wy. Это разложение показано на схеме (рисунок 3).
Также удобно переводить вес в единицы международной системы, для чего достаточно умножить на 9,8:
Wy = W. cosθ = 16 x 9,8 x cos 36º N = 126,9 Н
Wx = W. sinθ = 16 x 9,8 x sin 36º = 92,2 N
Пункт а
Вдоль горизонтальной оси расположены горизонтальная составляющая веса Wx и динамическая или кинетическая сила трения fk, которая препятствует движению.
Выбрав положительное направление движения, легко увидеть, что Wx отвечает за спуск блока. А поскольку трение противоположное, вместо быстрого скольжения блок имеет возможность скользить с постоянной скоростью под уклон.
Первого условия равновесия достаточно, так как мы рассматриваем ствол как частицу, что подтверждается утверждением, что он находится в динамическом равновесии:
Wx - fk = 0 (без ускорения в горизонтальном направлении)
Раздел б
Величина динамического трения постоянна и выражается как fk = μk N. Это означает, что сила динамического трения пропорциональна нормали, и величина этого требуется для определения коэффициента трения.
Наблюдая за диаграммой свободного тела, можно увидеть, что на вертикальной оси расположена нормальная сила N, которую клин оказывает на туловище и направлено вверх. Она уравновешивается вертикальной составляющей груза Wy. Выбор в качестве положительного смысла и использование второго закона Ньютона и условия равновесия приводит к:
N - Wy = 0 (движения по вертикальной оси нет)
мкк = fk / N = 92,2 / 126,9 = 0,73
Раздел c
Общее расстояние, пройденное стволом от вершины клина до земли, определяется тригонометрическим методом:
d = h / sin 36º = 3 / sin 36º m = 5,1 м.
Для расчета скорости используется определение равномерного прямолинейного движения:
- Динамическое равновесие — в общем: стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление. Многозначный термин, могущий обозначать:
* Динамическое равновесие — в живой природе: состояние относительного равновесия экологических систем, находящихся под действием как внутренних так и внешних сил (техногенных, антропогенных и др.)
* Динамическое равновесие — равновесие в биологической среде
* Динамическое равновесие — химическое равновесие
* Динамическое равновесие — термодинамическое равновесие: состояние системы, при котором остаются неизменными во времени макроскопические величины этой системы (температура, давление, объём, энтропия) в условиях изолированности от окружающей среды
Связанные понятия
Динами́ческий ха́ос — явление в теории динамических систем, при котором поведение нелинейной системы выглядит случайным, несмотря на то, что оно определяется детерминистическими законами. В качестве синонима часто используют название детерминированный хаос; оба термина полностью равнозначны и используются для указания на существенное отличие хаоса как предмета научного изучения в синергетике от хаоса в обыденном смысле.
Механи́ческое равнове́сие — состояние механической системы, при котором сумма всех сил, действующих на каждую её частицу, равна нулю и сумма моментов всех сил, приложенных к телу относительно любой произвольно взятой оси вращения, также равна нулю.
Общее уравнение механики представляет собой математическую формулировку принципа Д’Аламбера — Лагранжа, дающего общий метод решения задач динамики и статики и являющегося одним из основных принципов теоретической механики.( Стр.142) Этот принцип объединяет принцип возможных перемещений и принцип Д'Аламбера.
Негэнтропи́я — философский и физический термин, образованный добавлением отрицательной приставки нег- (от лат. negativus — отрицательный) к понятию энтропия, и обозначающий его противоположность. В самом общем смысле противоположен по смыслу энтропии и означает меру упорядоченности и организованности системы или качество имеющейся в системе энергии. Термин иногда используется в физике и математике (теории информации, математической статистике) для обозначения величины, математически противоположной.
Упоминания в литературе
Однако обращение к энциклопедии [134] позволяет сделать вывод о том, что равновесие – некоторое состояние стабильности под воздействием равных противоположных сил (например, равновесие между спросом и предложением). Социально-экономическая система является открытой системой, подверженной влиянию множества разнонаправленных сил, а динамическое равновесие выступает одним из моментов состояния системы.
Устойчивость логистической системы – это способность логистической системы сохранять динамическое равновесие со средой, способность системы компенсировать воздействие возмущений.
Связанные понятия (продолжение)
Термодинамическое равновесие — состояние системы, при котором остаются неизменными во времени макроскопические величины этой системы (температура, давление, объём, энтропия) в условиях изолированности от окружающей среды. В общем, эти величины не являются постоянными, они лишь флуктуируют (колеблются) возле своих средних значений. Если равновесной системе соответствует несколько состояний, в каждом из которых система может находиться неопределенно долго, то о системе говорят, что она находится в.
Ине́рция (от лат. inertia — бездеятельность, синоним: инертность) — свойство тела оставаться в некоторых системах отсчёта в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствие внешних воздействий, а также препятствовать изменению своей скорости (как по модулю, так и по направлению) при наличии внешних сил.
Тео́рия ха́оса — математический аппарат, описывающий поведение некоторых нелинейных динамических систем, подверженных при определённых условиях явлению, известному как хаос (динамический хаос, детерминированный хаос). Поведение такой системы кажется случайным, даже если модель, описывающая систему, является детерминированной. Для акцентирования особого характера изучаемого в рамках этой теории явления обычно принято использовать название теория динамического хаоса.
Термостатика — одно из названий классической термодинамики, акцентирующее внимание на том, что эта научная дисциплина представляет собой феноменологическую теорию стационарных состояний и квазистатических процессов в сплошных средах, и в явном виде отражающее современное деление термодинамики на статическую и нестатическую части — равновесную термодинамику и неравновесную термодинамику.
Есте́ственный язы́к — в лингвистике и философии языка язык, используемый для общения людей (в отличие от формальных языков и других типов знаковых систем, также называемых языками в семиотике) и не созданный целенаправленно (в отличие от искусственных языков).
Зако́н сохране́ния эне́ргии — фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда закономерность, его можно именовать не законом, а принципом сохранения.
Вре́мя — форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения. Одно из основных понятий философии и физики, мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах и самих процессов, изменения и развития, а также одна из координат единого пространства-времени, представления о котором развиваются в теории относительности.
Катексис (др.-греч. κάθεξις — удержание, задержание) — термин динамической психологии, являющийся эквивалентом немецкого слова Besetzung (букв. вложение, вклад; занятие , захват, оккупация). В психоанализе использовался Зигмундом Фрейдом для описания направленности.
Семиотический квадрат (фр. carré sémiotique, англ. semiotic square/rectangle) в Парижской семиотической школе А. Ж. Греймаса — диаграмма, визуально представляющая элементарную структуру значения, восходящая к логическому квадрату Аристотеля.
Эредитарность (от лат. hereditarity) — свойство системы или процесса сохранять память о своем прошлом.
Гештáльтпсихолóгия (от нем. Gestalt — личность, образ, форма) — это общепсихологическое направление, которое связано с попытками объяснения прежде всего восприятия, мышления и личности. В качестве основного объяснительного принципа гештальтпсихология выдвигает принцип целостности. Основана Максом Вертгеймером, Вольфгангом Кёлером и Куртом Коффкой в 1912 году.
Ха́ос (др.-греч. χάος от χαίνω — раскрываюсь, разверзаюсь) — категория космогонии, первичное состояние Вселенной, бесформенная совокупность материи и пространства (в противоположность порядку).
Суперве́нтность (англ. Supervenience) — отношение детерминированности состояния любой системы состоянием другой системы. Набор свойств одной системы супервентен относительно набора свойств другой системы в том случае, если существование различия между двумя фактами в свойствах первой системы невозможно без существования такого же различия между двумя фактами в свойствах второй системы. Понятие супервентности является центральным понятием современной аналитической философии и часто используется в.
Си́ла — физическая векторная величина, являющаяся мерой воздействия на данное тело со стороны других тел или полей. Приложение силы обусловливает изменение скорости тела или появление деформаций и механических напряжений.
Ось вре́мени — философский термин, используемый для краткого именования направленности и необратимости времени. Наглядно иллюстрируется как временна́я ось (именуемая также в контексте термодинамики стрелою времени) — концепция, описывающая время как прямую (то есть математически одномерный объект), протянутую из прошлого в будущее. Из любых двух несовпадающих точек оси времени одна всегда является будущим относительно другой. Выделяют три основные стрелы времени: термодинамическую, космологическую.
Декогере́нция — это процесс нарушения когерентности (от лат. cohaerentio — сцепление, связь), вызываемый взаимодействием квантовомеханической системы с окружающей средой посредством необратимого, с точки зрения термодинамики, процесса. Во время протекания этого процесса у самой системы появляются классические черты, которые соответствуют информации, имеющейся в окружающей среде. То есть система смешивается или запутывается с окружающей средой.
Открытая система в теории систем — система, которая непрерывно взаимодействует со своей средой. Взаимодействие может принимать форму информации, энергии или материальных преобразований на границе с системой. Открытая система противопоставляется изолированной, которая не обменивается энергией, веществом или информацией с окружающей средой.
Многотельные системы используются для моделирования динамики совокупности взаимодействующих твёрдых и/или гибких тел, которые могут совершать значительные поступательные и/или вращательные движения.
Время Ляпунова — время, за которое система приводится к полному хаосу. Определяется как число, обратное к наибольшей из экспонент Ляпунова системы. Названо в честь математика А. М. Ляпунова.
Зако́ны сохране́ния — фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени. Являются наиболее общими законами в любой физической теории. Имеют большое эвристическое значение.
В теории твердого тела, термин геометрическая фрустрация (или просто фрустрация, значению этого термина в психологии посвящена другая статья, см. фрустрация) означает явление, при котором геометрические свойства кристаллической решетки.
В физике, при рассмотрении нескольких систем отсчёта (СО), возникает понятие сложного движения — когда материальная точка движется относительно какой-либо системы отсчёта, а та, в свою очередь, движется относительно другой системы отсчёта. При этом возникает вопрос о связи движений точки в этих двух системах отсчета (далее СО).
Концептуальная интеграция или концептуальное смешение рассматривается как теория познания, согласно которой элементы различных областей смешиваются, в результате чего происходит смешение ментальных пространств в подсознании человека. Эта теория, предложенная Жилем Фоконье (Gilles Fauconnier) и Марком Тернером (Mark Turner 1993, 1998), предоставила новые возможности исследования для следующих теорий: теории метафоры, теории аналогии, концептуальной комбинации, грамматикализации, теории решения абстрактных.
Изменённые состояния сознания (ИСС) — качественные изменения в субъективных переживаниях или психологическом функционировании от определённых генерализованных для данного субъекта норм, рефлексируемые самим человеком или отмечаемые наблюдателями (классическое определение Арнольда Людвига). Согласно А. Ревонсуо, главным характерным признаком изменённых состояний сознания являются системные изменения (относительно нормального состояния сознания) связи содержания переживаний с реальным миром, то есть.
Оперативная замкнутость (также операционная замкнутость) — это термин, введенный немецким социологом Никласом Луманом, означающий, что любая социальная система рассматривается как закрытая система, способная воспроизводить саму себя. Оперативная замкнутость характеризуется рекурсивными отношениями, в которых завершение одной операции является условием возникновения другой операции. Последствием таких рекурсивных отношений является дифференциация систем, которые замыкаются из-за высоко комплексных.
Математи́ческая моде́ль — математическое представление реальности, один из вариантов модели как системы, исследование которой позволяет получать информацию о некоторой другой системе.
Закон транзитивности термического равновесия (нулевой закон, нулевое начало термодинамики) вводит в физику представление об эмпирической температуре как физической величине, пригодной для характеристики состояния очень многих макроскопических объектов. Примером макроскопического объекта, не нуждающегося в использовании температуры и прочих термических величин для описания своего состояния, служит абсолютно твёрдое тело. Термические системы, то есть макроскопические системы, к которым применимо понятие.
Коррелированное равновесие (англ. correlated equilibrium) — концепция решения в теории игр, предложенная Робертом Ауманном в 1974 году. Обобщает равновесие Нэша, то есть всякое равновесное по Нэшу решение является и коррелированным равновесием (обратное в общем случае неверно). В основе концепции лежит идея о том, что игроки совершают действия после получения дополнительной информации, источником которой служит коррелирующее устройство (англ. correlating device). Поскольку стратегии игроков зависят.
Зако́н сохране́ния и́мпульса (Зако́н сохране́ния количества движения) — закон, утверждающий, что векторная сумма импульсов всех тел системы есть величина постоянная, если векторная сумма внешних сил, действующих на систему тел, равна нулю.
Поня́тие — отображённое в мышлении единство существенных свойств, связей и отношений предметов или явлений; мысль или система мыслей, выделяющая и обобщающая предметы некоторого класса по общим и в своей совокупности специфическим для них признакам.
В физике принцип локальности/близкодействия утверждает, что на объект влияет только его непосредственное окружение. Квантовая механика предсказывает посредством неравенств Белла прямое нарушение этого принципа. Эксперименты Белла показали, что квантово запутанные частицы нарушают этот принцип. Было показано, что они влияют друг на друга, будучи физически удаленными друг от друга на значительные расстояния, тем самым подтверждая, что принцип локальности/близкодействия неверен.
Принципами механики называются исходные положения, отражающие столь общие закономерности механических явлений, что из них как следствия можно получить все уравнения, определяющие движение механической системы (или условия её равновесия). В ходе развития механики был установлен ряд таких принципов, каждый из которых может быть положен в основу механики, что объясняется многообразием свойств и закономерностей механических явлений. Эти принципы подразделяют на невариационные и вариационные.
Самоорганиза́ция — процесс упорядочения элементов одного уровня в системе за счёт внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия (изменение внешних условий может также быть стимулирующим либо подавляющим воздействием).
Ультраустойчивость или ультрастабильность (ultrastability) в кибернетике — способность системы изменять свою внутреннюю структуру реагируя таким образом на те состояния внешней среды, которые могут воспрепятствовать необходимым активности и поведению системы или изменить значение существенной для системы переменной. Ультрастабильность или ультраустойчивость отличается от стабильности тем, что для последней характерно установление соответствия с внешней средой без изменения внутренней структуры. Для.
Испаряясь, жидкость принимает газообразную форму. Процесс парообразования — это не только кипячение, но и естественное испарение океанов, рек, озёр, луж, даже содержимого стакана.
Над поверхностью воды всегда есть пар, невидимый, как воздух. Вода бесконечно движется: испаряется, потом снова возвращается в жидкое состояние через конденсацию, затем снова испаряется.
Что такое динамическое равновесие
Пар, который находится с жидкостью в динамическом равновесии, называется насыщенным.
Например: вы взяли банку с водой, плотно закрутили её и поставили на подоконник. Уровень жидкости в ней долго не изменяется, но это не значит, что парообразования не происходит. На самом деле, частицы двигаются бесконечно: улетучиваются, но практически тут же конденсируются и выпадают обратно. Таким образом количество воды в банке остаётся неизменным длительное время, а пар внутри является насыщенным. Если снять с банки крышку, баланс нарушится, и пар станет ненасыщенным.
Для расчёта стоимости котельной, пожалуйста,
заполните опросный лист на котельную.
Опросный лист можно заполнить в онлайн-режиме или скачать.
Читайте также: