Ejemplo de equilibrio estable
Un objeto en reposo sobre una superficie y el correspondiente diagrama de cuerpo libre que muestra las fuerzas que actúan sobre el objeto. La fuerza normal N es igual, opuesta y colineal a la fuerza gravitatoria mg por lo que la fuerza y el momento netos son nulos. En consecuencia, el objeto se encuentra en un estado de equilibrio mecánico estático.
En mecánica clásica, una partícula está en equilibrio mecánico si la fuerza neta sobre esa partícula es cero[1]: 39 Por extensión, un sistema físico formado por muchas partes está en equilibrio mecánico si la fuerza neta sobre cada una de sus partes individuales es cero[1]: 45-46 [2]
Además de definir el equilibrio mecánico en términos de fuerza, hay muchas definiciones alternativas para el equilibrio mecánico que son todas equivalentes matemáticamente. En términos de momento, un sistema está en equilibrio si el momento de sus partes es constante. En términos de velocidad, el sistema está en equilibrio si la velocidad es constante. En un equilibrio mecánico rotacional, el momento angular del objeto se conserva y el par neto es cero[2]. De forma más general, en los sistemas conservativos, el equilibrio se establece en un punto del espacio de configuración en el que el gradiente de la energía potencial con respecto a las coordenadas generalizadas es cero.
5 ejemplos de equilibrio inestable
Los incendios forestales se ven muy afectados por el movimiento atmosférico y las propiedades de la atmósfera que afectan a su movimiento. Los vientos de superficie, con sus temperaturas y humedades, son los que más se tienen en cuenta a la hora de evaluar el peligro de incendio, tal y como se experimenta en la vida cotidiana. Menos obvios, pero igualmente importantes, son los movimientos verticales que influyen en los incendios forestales de muchas maneras. La estabilidad atmosférica puede favorecer o suprimir el movimiento vertical del aire. El propio calor del fuego genera un movimiento vertical, al menos cerca de la superficie, pero la circulación convectiva así establecida se ve afectada directamente por la estabilidad del aire. A su vez, la entrada de aire en el incendio a niveles bajos se ve afectada, y esto tiene un efecto marcado en la intensidad del fuego.
Además, de muchas maneras indirectas, la estabilidad atmosférica afectará al comportamiento del fuego. Por ejemplo, los vientos tienden a ser turbulentos y racheados cuando la atmósfera es inestable, y este tipo de flujo de aire hace que los incendios se comporten de forma errática. Cuando la atmósfera es inestable y contiene suficiente humedad, se producen tormentas eléctricas con fuertes corrientes ascendentes y descendentes. Sus relámpagos pueden provocar incendios forestales y sus vientos característicos pueden tener efectos adversos en el comportamiento del fuego.
Ejemplos de equilibrio estable, inestable y neutro
Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Эколомика Электроника
Se sabe por la mecánica teórica que el equilibrio del cuerpo absolutamente rígido puede ser estable, indiferente e inestable. Por ejemplo, una bola tendida sobre la superficie cóncava se encuentra en el estado de equilibrio estable. Si se realiza una pequeña desviación de esta posición y se suelta, vuelve a su posición original (Fig. 9.1 a). La bola situada en la superficie horizontal se encuentra en el estado de equilibrio indiferente (Fig. 9.1 b).
No vuelve a la posición original estando desviada, pero su movimiento se detiene. Por último, la bola situada en la superficie convexa se encuentra en estado de equilibrio inestable (Fig. 9.1 c). Continúa moviéndose más allá de su estado original.
Física de equilibrio estable
Un sistema conservativo se define como un sistema cuya función de energía es independiente de la trayectoria entre diferentes configuraciones de deformación, mientras que una fuerza conservativa se define como una fuerza que ejerce el mismo trabajo para mover una partícula entre dos puntos fijos independientemente de la trayectoria tomada. Un sistema conservativo estaría compuesto generalmente por un cuerpo elástico sobre el que actúan fuerzas conservativas. Las fuerzas debidas a la gravedad son, en general, fuerzas conservativas. En cambio, los sistemas no conservativos son los que suelen contener fuerzas de fricción o materiales no elásticos. En estos sistemas, la energía se pierde durante los ciclos de carga que devuelven el material a su posición original. Para los sistemas compuestos por cuerpos elásticos y fuerzas externas de naturaleza conservadora, se demostrará que, siempre que se aplique una determinada restricción a las ecuaciones constitutivas del cuerpo elástico, el estado de equilibrio estático corresponde al estado de mínima energía potencial del sistema.
A efectos ilustrativos, las diferencias entre los estados de equilibrio estable, neutro e inestable suelen representarse mediante el uso de esquemas, como la figura 1. En los tres casos mostrados en la figura, las ecuaciones de equilibrio (la suma de las fuerzas verticales es igual a cero) se alcanzan cuando el pequeño cilindro está en la posición . En la figura 1a, cualquier perturbación (pequeño cambio) en la posición del cilindro desde el punto no alterará el equilibrio porque el cilindro volverá a su posición de equilibrio. Es evidente que ésta es la posición de “Equilibrio Estable”, y de hecho, ésta es la posición de la mínima energía potencial del sistema (¿Por qué?). En la figura 1b, el cilindro pequeño está en equilibrio en cualquier punto de la superficie plana, ya que todos esos puntos corresponden a la misma energía potencial; dicho equilibrio se denomina “Equilibrio neutro”. En la figura 1c, mientras el cilindro pequeño está en equilibrio estático sobre el cilindro más grande, cualquier pequeña perturbación en la posición del cilindro más pequeño alterará el equilibrio, y el cilindro pequeño rodará fuera de la posición de equilibrio. Está claro que la posición de equilibrio de la figura 1c corresponde a la máxima energía potencial del sistema, y éste no puede mantener esta posición. Este tipo de equilibrio se denomina “equilibrio inestable”.
