78. Rodzaje równowagi: kąt stabilności, warunki utrzymania równowagi ciała.
Podczas ćwiczeń fizycznych często konieczne jest utrzymanie stacjonarnej pozycji ciała, np. pozycji początkowej (wyjściowej), końcowej (zamocowanie sztangi po jej uniesieniu), pozycji pośrednich (spoczynek pod kątem na kółkach). We wszystkich takich przypadkach organizm ludzki jako układ biomechaniczny pozostaje w równowadze. Organy związane z osobą utrzymującą pozycję (na przykład sztanga, partner w akrobatyce) również mogą być w równowadze. Aby utrzymać pozycję ciała, osoba musi znajdować się w równowadze. Pozycję ciała określa jego postawa, orientacja i położenie w przestrzeni, a także jego stosunek do podparcia. W związku z tym, aby utrzymać pozycję ciała, człowiek musi unieruchomić postawę i nie dopuścić do tego, aby przyłożone siły zmieniły postawę i przesunęły ciało z danego miejsca w dowolnym kierunku lub spowodowały jego obrót względem podpory.
Siły zrównoważone przy zachowaniu pozycji
Siły grawitacji, reakcji podłoża, ciężaru i trakcji mięśniowej partnera lub przeciwnika i inne oddziałują na układ biomechaniczny, co może być zarówno siłami zakłócającymi, jak i równoważącymi, w zależności od położenia części ciała względem ich podparcia.
We wszystkich przypadkach, gdy osoba utrzymuje pozycję, zmienny układ ciał (nie ciało absolutnie sztywne lub punkt materialny) znajduje się w równowadze.
Podczas ćwiczeń fizycznych, podczas utrzymywania pozycji, na ciało człowieka najczęściej działają siły ciężkości jego ciała oraz ciężar innych ciał, a także siły reakcji podpory, które uniemożliwiają swobodny spadek. Bez udziału trakcji mięśni utrzymywane są tylko pozycje pasywne (na przykład leżenie na podłodze, na wodzie).
W pozycjach aktywnych układ wzajemnie poruszających się ciał (połączeń ciał) pod wpływem napięcia mięśni zdaje się twardnieć i upodabnia się do jednego ciała stałego; Mięśnie człowieka poprzez swoją statyczną pracę zapewniają zachowanie zarówno postawy, jak i pozycji w przestrzeni. Oznacza to, że w pozycjach aktywnych, aby utrzymać równowagę, do sił zewnętrznych dodawane są wewnętrzne siły trakcji mięśni.
Wszystkie siły zewnętrzne są podzielone na przeszkadzać (przewracać się, odchylać), które mają na celu zmianę pozycji ciała, oraz balansowy, które równoważą działanie sił zakłócających. Siły trakcyjne mięśni najczęściej służą jako siły równoważące. Ale w pewnych warunkach mogą to być także siły zakłócające, czyli mające na celu zmianę zarówno postawy, jak i położenia ciała w przestrzeni.
Warunki równowagi układu ciał
Dla równowagi ciała ludzkiego (układu ciał) konieczne jest, aby wektor główny i główny moment sił zewnętrznych były równe zeru, a wszystkie siły wewnętrzne zapewniały zachowanie pozy (kształtu układu).
Jeśli wektor główny i moment główny wynoszą zero, ciało nie będzie się poruszać ani obracać, jego przyspieszenia liniowe i kątowe wynoszą zero. W przypadku układu ciał te warunki są również konieczne, ale już niewystarczające. Równowaga ciała człowieka jako układu ciał wymaga także utrzymania postawy ciała. Kiedy mięśnie są wystarczająco mocne i człowiek wie, jak wykorzystać swoją siłę, pozostanie w bardzo trudnej pozycji. Mniej silna osoba nie jest w stanie utrzymać takiej pozycji, chociaż równowaga jest możliwa w oparciu o położenie i wielkość sił zewnętrznych. Różni ludzie mają swoje własne ograniczające pozy, które nadal są w stanie utrzymać.
Rodzaje równowagi ciała sztywnego
O rodzaju równowagi ciała stałego decyduje działanie grawitacji w przypadku dowolnie małego odchylenia: a) równowaga obojętna – działanie grawitacji nie zmienia się; b) stabilny – zawsze przywraca ciało do poprzedniego położenia (pojawia się moment stabilizacji); c) niestabilny – działanie grawitacji zawsze powoduje przewrócenie się nadwozia (następuje moment wywrócenia się); d) ograniczona-stabilna – przed barierą potencjału przywracana jest pozycja ciała (następuje moment stabilizacji), po czym ciało się przewraca (następuje moment przewrócenia).
W mechanice ciała stałego istnieją trzy rodzaje równowagi: obojętna, stabilna i niestabilna. Gatunki te różnią się zachowaniem ciała, nieznacznie odbiegając od pozycji zrównoważonej. Kiedy ciało ludzkie całkowicie utrzymuje swoją pozę („zestalanie”), obowiązują go prawa równowagi ciała sztywnego.
Obojętna równowaga charakteryzuje się tym, że pomimo wszelkich odchyleń równowaga zostaje zachowana. Kulę, walec, okrągły stożek na płaszczyźnie poziomej (dolna podpora) można obracać w dowolny sposób, a one pozostaną w spoczynku. Linia działania siły ciężkości (G) w takim ciele (linia ciężkości) zawsze przechodzi przez punkt podparcia i pokrywa się z linią działania siły reakcji podpory (R); równoważą się nawzajem. W technologii sportowej obojętnej równowagi praktycznie nigdy nie spotyka się ani na lądzie, ani w wodzie.
Stabilna równowaga charakteryzuje się powrotem do poprzedniej pozycji z dowolnym odchyleniem. Jest stabilny dla dowolnie małych odchyleń z dwóch powodów; a) środek ciężkości ciała podnosi się wyżej (h), w polu grawitacyjnym powstaje rezerwa energii potencjalnej; b) linia ciężkości (G) nie przechodzi przez podporę, pojawia się ramię ciężkości (d) i powstaje moment ciężkości (moment stabilności Must = Gd), powrót ciała (ze spadkiem energii potencjalnej) do swojej poprzedniej pozycji. Ten typ równowagi występuje u ludzi z górnym wsparciem. Na przykład gimnastyczka wisząca na kółkach; ramię zwisające swobodnie w stawie barkowym. Sama siła ciężkości ciała przywraca ciało do poprzedniego położenia.
Niestabilna równowaga charakteryzuje się tym, że niezależnie od tego, jak małe odchylenie powoduje jeszcze większe odchylenie, a ciało samo nie może wrócić do poprzedniej pozycji. Jest to pozycja z dolnym podparciem, gdy ciało ma punkt lub linię (krawędź ciała) podparcia. Kiedy ciało odchyla się: a) środek ciężkości opada poniżej (- h), energia potencjalna w polu grawitacyjnym maleje; b) linia ciężkości (G) wraz z odchyleniem ciała oddala się od punktu podparcia, ramię (d) i moment ciężkości wzrasta (moment wywracający Mopr. = Gd); coraz bardziej odchyla ciało od jego poprzedniej pozycji. Niestabilna równowaga w przyrodzie jest praktycznie niemożliwa do osiągnięcia.
W ćwiczeniach fizycznych inny rodzaj równowagi najczęściej występuje, gdy poniżej znajduje się obszar podparcia (podparcie dolne). Przy niewielkim odchyleniu ciała jego środek ciężkości podnosi się (+ h) i pojawia się moment stabilności (Mus = Gd). Istnieją oznaki stabilnej równowagi; moment ciężkości ciała przywróci je do poprzedniego położenia. Trwa to jednak tylko wtedy, gdy zostanie odchylone do pewnych granic, aż linia ciężkości osiągnie krawędź obszaru podparcia. W tej pozycji już powstają warunki niestabilnej równowagi: przy dalszym odchyleniu ciało się przewraca; przy najmniejszym odchyleniu w przeciwnym kierunku powraca do poprzedniej pozycji. Granica obszaru wsparcia odpowiada wierzchołkowi „bariery potencjału” (maksymalnej energii potencjalnej). W granicach pomiędzy przeciwległymi barierami („dziurą potencjalną”) we wszystkich kierunkach występuje ograniczona-stabilna równowaga.
Stabilność obiektu charakteryzuje się jego zdolnością do utrzymywania pozycji, przeciwdziałając brakowi równowagi. Istnieją statyczne wskaźniki stabilności jako zdolność przeciwstawienia się nierównowadze i dynamiczne wskaźniki jako zdolność do przywracania równowagi.
Statyczny wskaźnik stabilności ciała stałego służy (w równowadze o ograniczonej stabilności) jako współczynnik stabilności. Jest on równy stosunkowi granicznego momentu stateczności do momentu wywracającego. Kiedy współczynnik stateczności ciała w spoczynku jest równy jedności lub większy od tej wartości, nie ma mowy o wywróceniu się. Jeśli jest mniejsza niż jeden, równowaga nie może zostać zachowana. Jednakże opór tylko tych dwóch czynników mechanicznych (dwóch momentów siły) dla układu ciał, jeśli może on zmieniać konfigurację, nie wyczerpuje rzeczywistego obrazu. W związku z tym współczynnik stateczności ciała i ustalonego układu ciał charakteryzuje stabilność statyczną jako zdolność przeciwstawiania się nierównowadze. U człowieka przy określaniu stabilności należy zawsze brać pod uwagę także czynny opór naciągu mięśni i gotowość do oporu.
Dynamiczny wskaźnik stabilności ciała stałego służy jako kąt stabilności. Jest to kąt utworzony przez linię działania ciężkości i linię prostą łączącą środek ciężkości z odpowiednią krawędzią powierzchni podparcia. Fizyczne znaczenie kąta stabilności jest takie, że jest on równy kątowi obrotu, o który należy obrócić ciało, aby zaczęło się przewracać. Kąt stabilności pokazuje, w jakim stopniu równowaga jest jeszcze przywrócona. Charakteryzuje stopień stabilności dynamicznej: im większy kąt, tym większa stabilność. Wskaźnik ten jest wygodny do porównania stopnia stabilności jednego ciała w różnych kierunkach (jeśli obszar podparcia nie jest okręgiem, a linia ciężkości nie przechodzi przez jego środek).
Za kąt równowagi w tej płaszczyźnie uważa się sumę dwóch kątów stabilności w jednej płaszczyźnie. Charakteryzuje margines stateczności w danej płaszczyźnie, czyli określa zakres przemieszczeń środka ciężkości przed ewentualnym przechyleniem w tę czy inną stronę (np. dla slalomisty na nartach, gimnastyczki na równoważni, zapaśnik w pozycji stojącej).
W przypadku równowagi układu biomechanicznego należy wziąć pod uwagę istotne wyjaśnienia, aby zastosować wskaźniki stabilności dynamicznej.
Po pierwsze, obszar skutecznego wsparcia człowieka nie zawsze pokrywa się z powierzchnią wsparcia. U człowieka, podobnie jak w ciele stałym, powierzchnia podparcia jest ograniczona liniami łączącymi skrajne punkty podparcia (lub zewnętrzne krawędzie kilku obszarów podparcia). Ale u ludzi granica obszaru skutecznego wsparcia często znajduje się wewnątrz konturu podparcia, ponieważ tkanki miękkie (boso stopy) lub słabe ogniwa (końcowe paliczki palców w staniu na rękach na podłodze) nie są w stanie zrównoważyć obciążenie. Dlatego linia wywrotu przesuwa się do wewnątrz od krawędzi powierzchni nośnej, powierzchnia efektywnego podparcia jest mniejsza niż powierzchnia powierzchni nośnej.
Po drugie, osoba nigdy nie odchyla całego ciała względem linii przewrócenia (jak sześcian), ale porusza się względem osi dowolnych stawów, nie zachowując całkowicie swojej postawy (na przykład podczas stania występuje ruch w stawach skokowych) .
Po trzecie, zbliżając się do pozycji granicznej, często trudno jest utrzymać postawę i nie następuje tylko przewrócenie się „stwardniałego ciała” wokół linii wywrotu, ale zmiana postawy wraz z upadkiem. Różni się to znacznie od ugięcia i przewrócenia się sztywnego ciała wokół krawędzi przewrócenia (przechylenia).
Zatem kąty stabilności w równowadze ograniczonej-stabilnej charakteryzują stabilność dynamiczną jako zdolność do przywracania równowagi. Przy określaniu stabilności ciała człowieka należy także uwzględnić granice efektywnej powierzchni podparcia, pewność utrzymania postawy aż do granicznego położenia ciała oraz rzeczywistą linię przechyłu.
Równowaga to stan układu, w którym siły działające na układ równoważą się. Równowaga może być stabilna, niestabilna lub obojętna.
Pojęcie równowagi jest jednym z najbardziej uniwersalnych w naukach przyrodniczych. Dotyczy to każdego układu, czy to układu planet poruszających się po stacjonarnych orbitach wokół gwiazdy, czy populacji tropikalnych ryb w lagunie atolowej. Jednak najłatwiejszym sposobem zrozumienia koncepcji stanu równowagi układu jest skorzystanie z przykładu układów mechanicznych. W mechanice uważa się, że układ jest w równowadze, jeśli wszystkie działające na niego siły są ze sobą całkowicie zrównoważone, to znaczy znoszą się. Jeśli czytasz tę książkę, na przykład, siedząc na krześle, to jesteś w stanie równowagi, ponieważ siła grawitacji ciągnąca Cię w dół jest całkowicie kompensowana przez siłę nacisku krzesła na Twoje ciało, działającą od od dołu do góry. Nie spadasz i nie wzlatujesz w górę właśnie dlatego, że jesteś w stanie równowagi.
Istnieją trzy rodzaje równowagi, odpowiadające trzem sytuacjom fizycznym.
Stabilna równowaga
To właśnie większość ludzi zwykle rozumie pod pojęciem „równowaga”. Wyobraź sobie kulkę na dnie kulistej miski. W spoczynku znajduje się dokładnie w środku misy, gdzie działanie przyciągania grawitacyjnego Ziemi równoważy siła reakcji podpory skierowana ściśle w górę, a piłka spoczywa tam tak, jak odpoczywasz na krześle . Jeśli odsuniesz piłkę od środka, tocząc ją na boki i do góry w kierunku krawędzi miski, to gdy ją puścisz, natychmiast pobiegnie z powrotem do najgłębszego punktu na środku misy - w kierunku stabilne położenie równowagi.
Ty, siedząc na krześle, znajdujesz się w stanie spoczynku, ponieważ układ składający się z Twojego ciała i krzesła znajduje się w stanie stabilnej równowagi. Dlatego też, gdy zmienią się niektóre parametry tego układu – np. gdy wzrośnie Twoja waga, jeśli na przykład dziecko usiądzie Ci na kolanach – krzesło, będąc obiektem materialnym, zmieni swoją konfigurację w taki sposób, że siła reakcja podporowa wzrasta - a Ty pozostaniesz w pozycji stabilnej równowagi (co może się zdarzyć najwyżej, że poduszka pod Tobą opadnie nieco głębiej).
W przyrodzie istnieje wiele przykładów stabilnej równowagi w różnych układach (i nie tylko mechanicznych). Rozważmy na przykład relację drapieżnik-ofiara w ekosystemie. Stosunek liczebności zamkniętych populacji drapieżników do ich ofiar szybko dochodzi do stanu równowagi - tyle zajęcy w lesie z roku na rok konsekwentnie odpowiada na tyle lisów, mówiąc relatywnie. Jeśli z jakiegoś powodu wielkość populacji ofiary gwałtownie się zmieni (na przykład z powodu gwałtownego wzrostu liczby urodzeń zajęcy), równowaga ekologiczna zostanie wkrótce przywrócona ze względu na szybki wzrost liczby drapieżników, który rozpocznie się eksterminację zajęcy w przyspieszonym tempie do czasu, aż liczebność zajęcy powróci do normy i sama nie zacznie wymierać z głodu, przywracając własną populację do normy, w efekcie czego powróci liczebność zarówno zajęcy, jak i lisów do normy obserwowanej przed gwałtownym wzrostem urodzeń wśród zajęcy. Oznacza to, że w stabilnym ekosystemie działają również siły wewnętrzne (choć nie w fizycznym tego słowa znaczeniu), dążąc do przywrócenia systemu do stanu stabilnej równowagi, jeśli system od niej odejdzie.
Podobne efekty można zaobserwować w systemach gospodarczych. Gwałtowny spadek ceny produktu prowadzi do gwałtownego wzrostu popytu ze strony łowców okazji, późniejszej redukcji zapasów, a w konsekwencji wzrostu ceny i spadku popytu na produkt - i tak dalej, aż system powróci do stanu stabilnej równowagi cenowej podaży i popytu. (Oczywiście, w rzeczywistych systemach, zarówno ekologicznych, jak i ekonomicznych, mogą działać czynniki zewnętrzne, które wytrącają system ze stanu równowagi - na przykład sezonowe odstrzał lisów i/lub zajęcy lub rządowa regulacja cen i/lub kwot konsumpcyjnych. Taka ingerencja prowadzi do równowaga przesunięcia, której odpowiednikiem w mechanice byłoby na przykład odkształcenie lub przechylenie misy.)
Niestabilna równowaga
Nie każda równowaga jest jednak stabilna. Wyobraź sobie piłkę balansującą na ostrzu noża. Siła ciężkości skierowana ściśle w dół w tym przypadku jest oczywiście całkowicie równoważona przez siłę reakcji podpory skierowaną w górę. Gdy jednak środek kuli odchyli się od punktu spoczynku opadającego na linię ostrza choćby o ułamek milimetra (a do tego wystarczy niewielki wpływ siły), równowaga zostanie natychmiast zachwiana i siła grawitacji zacznie ciągnąć piłkę coraz dalej od niej.
Przykładem niestabilnej równowagi naturalnej jest bilans cieplny Ziemi, gdy okresy globalnego ocieplenia występują na przemian z nowymi epokami lodowcowymi i odwrotnie ( cm. cykle Milankovicia). Średnia roczna temperatura powierzchni naszej planety zależy od bilansu energetycznego pomiędzy całkowitym promieniowaniem słonecznym docierającym do powierzchni a całkowitym promieniowaniem cieplnym Ziemi w przestrzeń kosmiczną. Ten bilans cieplny staje się niestabilny w następujący sposób. W niektóre zimy śniegu jest więcej niż zwykle. Następnego lata nie ma wystarczającej ilości ciepła, aby stopić nadmiar śniegu, a lato jest też chłodniejsze niż zwykle, ponieważ z powodu nadmiaru śniegu powierzchnia Ziemi odbija w przestrzeń kosmiczną większą niż dotychczas część promieni słonecznych . Dzięki temu kolejna zima okazuje się jeszcze bardziej śnieżna i zimniejsza od poprzedniej, a kolejne lato pozostawia na powierzchni jeszcze więcej śniegu i lodu, odbijając energię słoneczną w przestrzeń kosmiczną... Nietrudno zauważyć, że im bardziej taki globalny system klimatyczny odbiega od punktu początkowego równowagi termicznej, tym szybciej następują procesy oddalające klimat od niego. Ostatecznie na powierzchni Ziemi w obszarach polarnych, w ciągu wielu lat globalnego ochłodzenia, powstaje wiele kilometrów warstw lodowców, które nieubłaganie przesuwają się w kierunku coraz niższych szerokości geograficznych, niosąc ze sobą kolejną epokę lodowcową na planetę. Trudno więc sobie wyobrazić bardziej niepewną równowagę niż globalna równowaga klimatyczna.
Rodzaj niestabilnej równowagi, tzw metastabilny, Lub równowaga quasi-stabilna. Wyobraź sobie piłkę w wąskim i płytkim rowku - na przykład na łyżwie figurowej skierowanej ku górze. Niewielkie odchylenie - milimetr lub dwa - od punktu równowagi doprowadzi do pojawienia się sił, które przywrócą piłkę do stanu równowagi w środku rowka. Wystarczy jednak nieco większa siła, aby przesunąć kulkę poza strefę równowagi metastabilnej i odpadnie ona od ostrza łyżwy. Układy metastabilne z reguły mają tę właściwość, że pozostają w stanie równowagi przez pewien czas, po czym „odrywają się” od niego w wyniku jakichkolwiek wahań wpływów zewnętrznych i „zapadają się” w nieodwracalny proces charakterystyczny dla niestabilnych systemy.
Typowym przykładem quasi-stabilnej równowagi są atomy substancji roboczej niektórych typów instalacji laserowych. Elektrony w atomach płynu roboczego lasera zajmują metastabilne orbity atomowe i pozostają na nich aż do przejścia pierwszego kwantu światła, który „wyrzuca” je z orbity metastabilnej na niższą stabilną, emitując nowy kwant światła, spójny z przechodzącego, który z kolei wytrąca elektron kolejnego atomu z metastabilnej orbity itp. W efekcie uruchamiana jest lawinowa reakcja promieniowania spójnych fotonów, tworząc wiązkę lasera, która w istocie leży u podstaw działania każdego lasera.
Obojętna równowaga
Przypadkiem pośrednim pomiędzy równowagą stabilną a niestabilną jest tzw. równowaga obojętna, w której każdy punkt układu jest punktem równowagi, a odchylenie układu od początkowego punktu spoczynku nie zmienia niczego w równowadze sił w obrębie To. Wyobraź sobie piłkę na całkowicie gładkim, poziomym stole – niezależnie od tego, gdzie ją przesuniesz, pozostanie w stanie równowagi.
Wszystkie siły przyłożone do ciała względem osi obrotu przechodzącej przez dowolny punkt O są równe zeru ΣΜO(Fί)=0. Definicja ta ogranicza zarówno ruch postępowy, jak i obrotowy ciała.
W stanie równowagi ciało znajduje się w spoczynku (wektor prędkości wynosi zero) w wybranym układzie odniesienia.
Definicja poprzez energię systemową
Ponieważ energia i siły są powiązane podstawowymi zależnościami, definicja ta jest równoważna pierwszej. Jednakże definicję w odniesieniu do energii można rozszerzyć, aby dostarczyć informacji o stabilności położenia równowagi.
Rodzaje równowagi
Podajmy przykład układu o jednym stopniu swobody. W tym przypadku warunkiem wystarczającym położenia równowagi będzie obecność ekstremum lokalnego w badanym punkcie. Jak wiadomo, warunkiem ekstremum lokalnego funkcji różniczkowalnej jest to, aby jej pierwsza pochodna była równa zeru. Aby określić, kiedy ten punkt jest minimum, a kiedy maksimum, należy przeanalizować jego drugą pochodną. Stabilność położenia równowagi charakteryzuje się następującymi opcjami:
- niestabilna równowaga;
- stabilna równowaga;
- obojętna równowaga.
Niestabilna równowaga
W przypadku drugiej pochodnej< 0, потенциальная энергия системы находится в состоянии локального максимума. это означает, что положение равновесия nietrwały. Jeśli układ zostanie przesunięty na niewielką odległość, będzie kontynuował swój ruch pod wpływem sił działających na układ.
Stabilna równowaga
Druga pochodna > 0: energia potencjalna w minimum lokalnym, położenie równowagi zrównoważony. Jeśli układ zostanie przesunięty na niewielką odległość, powróci do stanu równowagi.
Obojętna równowaga
Druga pochodna = 0: w tym obszarze energia się nie zmienia i pozycja równowagi tak obojętny. Jeśli system zostanie przesunięty na niewielką odległość, pozostanie w nowej pozycji.
Stabilność w układach o dużej liczbie stopni swobody
Jeśli układ ma kilka stopni swobody, to dla różnych kierunków można uzyskać różne wyniki, ale równowaga będzie stabilna tylko wtedy, gdy będzie stabilna we wszystkich kierunkach.
Fundacja Wikimedia. 2010.
Zobacz, co oznacza „stabilna równowaga” w innych słownikach:
stabilna równowaga
Zobacz art. Odporność społeczności. Ekologiczny słownik encyklopedyczny. Kiszyniów: Główna redakcja Mołdawskiej Encyklopedii Radzieckiej. I.I. Dedu. 1989... Słownik ekologiczny
stabilna równowaga- pastovioji pusiausvyra statusas T sritis chemija apibrėžtis Būsena, kuriai esant sistema, dėl trikdžių praradusi pusiausvyrą, trikdžiams nustojus veikti vėl pasidaro pusiausvira. atitikmenys: pol. stabilna równowaga rus. stabilna równowaga... ... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
stabilna równowaga- stabilioji pusiausvyra statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. stabilna równowaga vok. gesichertes Gleichgewicht, n; stabiles Gleichgewicht, n rus. stabilna równowaga, n pranc. équilibre stabilny, m … Fizikos terminų žodynas
stabilna równowaga- Równowaga układu mechanicznego, w której w przypadku dostatecznie małej zmiany jego położenia i nadania mu dostatecznie małych prędkości, układ w każdym kolejnym momencie będzie zajmował pozycje dowolnie bliskie... ... Politechniczny słownik terminologiczny objaśniający
stabilna równowaga układu- Równowaga, w której po wyeliminowaniu przyczyn powodujących ewentualne odchylenia układu powraca on do położenia pierwotnego lub zbliżonego do niego. [Zbiór zalecanych terminów. Zeszyt 82. Mechanika konstrukcji. Akademia Nauk ZSRR.... ... Przewodnik tłumacza technicznego
stabilna równowaga atmosfery- Stan atmosfery, w którym pionowy gradient temperatury powietrza jest mniejszy niż gradient adiabatyczny na sucho i nie występuje pionowy ruch powietrza... Słownik geografii
równowaga układu jest stabilna- Równowaga, w której system powraca do swojej pierwotnej lub bliskiej pozycji po wyeliminowaniu przyczyn, które spowodowały możliwe odchylenie systemu [Terminologiczny słownik konstrukcji w 12 językach (VNIIIS Gosstroy ZSRR)] EN stabilny... .. . Przewodnik tłumacza technicznego
RÓWNOWAGA, równowaga, liczba mnoga. nie, zob. (książka). 1. Stan bezruchu, spoczynku, w którym na jakieś ciało działają jednakowe, przeciwnie skierowane, a zatem wzajemnie unicestwiające siły (mechaniczne). Balans mocy. Zrównoważony... ... Słownik wyjaśniający Uszakowa
Równowaga rynkowa nazywana jest stabilną, jeśli w momencie odchylenia się od stanu równowagi w grę wchodzą siły rynkowe i ją przywracają. W przeciwnym razie równowaga jest niestabilna.
Aby sprawdzić, czy sytuacja przedstawiona na rys. 4.7, równowaga stabilna, załóżmy, że cena wzrosła od R 0 do P 1. W efekcie na rynku powstaje nadwyżka w ilości Q2 – Q1. Istnieją dwie wersje tego, co będzie dalej: L. Walras i A. Marshall.
Według L. Walrasa, gdy pojawia się nadmiar, pojawia się konkurencja między sprzedawcami. Aby przyciągnąć kupujących, zaczną obniżać cenę. Wraz ze spadkiem ceny wielkość popytu będzie rosnąć, a ilość podaży będzie malała, aż do przywrócenia pierwotnej równowagi. Jeśli cena odchyli się w dół od wartości równowagi, popyt przewyższy podaż. Rozpocznie się konkurencja między kupującymi
Ryż. 4.7. Przywracanie równowagi. Ciśnienie: 1 – zdaniem Marshalla; 2 – zdaniem Walrasa
na rzadkie towary. Zaoferują sprzedawcom wyższą cenę, co zwiększy podaż. Będzie to trwało do czasu, aż cena powróci do poziomu równowagi P0. Dlatego według Walrasa kombinacja P0, Q0 reprezentuje stabilną równowagę rynkową.
A. Marshall rozumował inaczej. Jeżeli wielkość podaży jest mniejsza od wartości równowagi, wówczas cena popytu przewyższa cenę podaży. Firmy osiągają zysk, co stymuluje wzrost produkcji, a dostarczana ilość będzie rosła, aż osiągnie wartość równowagi. Jeżeli podaż przekroczy wielkość równowagi, cena popytu będzie niższa od ceny podaży. W takiej sytuacji przedsiębiorcy ponoszą straty, co doprowadzi do ograniczenia produkcji do wielkości progu rentowności równowagi. W konsekwencji, zdaniem Marshalla, punkt przecięcia krzywych podaży i popytu na ryc. 4,7 oznacza stabilną równowagę rynkową.
Zdaniem L. Walrasa, w warunkach niedoboru aktywną stroną rynku są kupujący, a w warunkach nadmiaru – sprzedający. Według A. Marshalla dominującą siłą kształtującą warunki rynkowe są zawsze przedsiębiorcy.
Obydwa rozważane warianty diagnozy stabilności równowagi rynkowej prowadzą jednak do tego samego rezultatu jedynie w przypadku dodatniego nachylenia krzywej podaży i ujemnego nachylenia krzywej popytu. Gdy tak nie jest, wówczas diagnozy stabilności stanów rynku równowagi według Walrasa i Marshalla nie są zbieżne. Cztery warianty takich stanów pokazano na rys. 4.8.
Ryż. 4.8.
Sytuacje przedstawione na ryc. 4.8, a, V, możliwe w warunkach rosnących korzyści skali, gdy producenci mogą obniżać cenę podaży w miarę wzrostu produkcji. Dodatnie nachylenie krzywej popytu w sytuacjach pokazanych na ryc. 4.8, b, d, mogą odzwierciedlać paradoks Giffena lub efekt snobizmu.
Według Walrasa równowaga sektorowa przedstawiona na ryc. 4,8, a, b, jest niestabilny. Jeśli cena wzrośnie do R 1, wówczas na rynku będzie brakować: QD > QS. W takich warunkach konkurencja kupujących będzie powodować dalsze podwyżki cen. Jeżeli cena spadnie do P0, wówczas podaż przewyższy popyt, co zdaniem Walrasa powinno skutkować dalszym spadkiem ceny. Według kombinacji Marshalla P*, Q* reprezentuje stabilną równowagę. Jeżeli podaż jest mniejsza niż Q*, cena popytu będzie wyższa od ceny podaży, co stymuluje wzrost produkcji. Jeśli Q* wzrośnie, cena popytu będzie niższa niż cena podaży, więc będzie spadać.
Gdy krzywe podaży i popytu znajdują się w sposób pokazany na ryc. 4,8, płyta CD, wówczas, zgodnie z logiką Walrasa, równowaga w punkcie P*, Q* jest stabilny, ponieważ w P1 > P* występuje nadmiar, a w P0< Р* –дефицит. По логике Маршалла–это варианты неустойчивого равновесия, так как при Q < Q* цена предложения оказывается выше цены спроса, предложение будет уменьшаться, а в случае Q >Q* jest odwrotnie.
Rozbieżności pomiędzy L. Walrasem i A. Marshallem w opisie mechanizmu funkcjonowania rynku wynikają z faktu, że według pierwszego ceny rynkowe są w pełni elastyczne i natychmiast reagują na wszelkie zmiany sytuacji rynkowej, zaś według drugiego , ceny nie są wystarczająco elastyczne, nawet jeśli pojawia się brak równowagi między popytem a podażą, wolumen transakcji rynkowych reaguje na nie szybciej niż ceny. Interpretacja procesu ustalania się równowagi rynkowej według Walrasa odpowiada warunkom konkurencji doskonałej, a według Marshalla – konkurencji niedoskonałej w krótkim okresie.
- L. Walras (1834–1910) – twórca koncepcji ogólnej równowagi gospodarczej.
Aby ocenić zachowanie ciała w warunkach rzeczywistych, nie wystarczy wiedzieć, że znajduje się ono w równowadze. Musimy jeszcze ocenić tę równowagę. Istnieje równowaga stabilna, niestabilna i obojętna.
Równowaga ciała nazywana jest zrównoważony, jeżeli po odchyleniu od niego pojawią się siły, które przywracają ciało do pozycji równowagi (ryc. 1 pozycja 2). W stabilnej równowadze środek ciężkości ciała zajmuje najniższe ze wszystkich pobliskich położeń. Położenie równowagi stabilnej wiąże się z minimalną energią potencjalną w stosunku do wszystkich sąsiadujących ze sobą położeń ciała.
Równowaga ciała nazywana jest nietrwały, jeżeli przy najmniejszym odchyleniu od niej wypadkowa sił działających na ciało powoduje dalsze odchylenie ciała od położenia równowagi (rys. 1, poz. 1). W niestabilnej pozycji równowagi wysokość środka ciężkości jest maksymalna, a energia potencjalna jest maksymalna w stosunku do innych bliskich pozycji ciała.
Równowaga, w której przemieszczenie ciała w dowolnym kierunku nie powoduje zmiany działających na nie sił, a równowaga ciała zostaje zachowana, nazywa się obojętny(Rys. 1 pozycja 3).
Równowaga obojętna związana jest ze stałą energią potencjalną wszystkich stanów bliskich, a wysokość środka ciężkości jest taka sama we wszystkich wystarczająco bliskich pozycjach.
Ciało posiadające oś obrotu (na przykład jednolita linijka, która może obracać się wokół osi przechodzącej przez punkt O, pokazanej na rysunku 2) znajduje się w równowadze, jeśli pionowa linia prosta przechodząca przez środek ciężkości ciała przechodzi przez oś obrotu. Ponadto, jeżeli środek ciężkości C znajduje się wyżej od osi obrotu (rys. 2.1), to przy każdym odchyleniu od położenia równowagi energia potencjalna maleje, a moment ciężkości względem osi O odchyla ciało dalej od położenia równowagi pozycja równowagi. Jest to niestabilna pozycja równowagi. Jeśli środek ciężkości znajduje się poniżej osi obrotu (ryc. 2.2), wówczas równowaga jest stabilna. Jeżeli środek ciężkości i oś obrotu pokrywają się (ryc. 2,3), wówczas położenie równowagi jest obojętne.
Ciało posiadające powierzchnię podparcia znajduje się w równowadze, jeśli linia pionowa przechodząca przez środek ciężkości ciała nie wychodzi poza powierzchnię podparcia tego ciała, tj. poza obrys utworzony przez punkty styku ciała z podporą. Równowaga w tym przypadku zależy nie tylko od odległości środka ciężkości od podpory (czyli od jej energii potencjalnej w polu grawitacyjnym Ziemi), ale także od lokalizacji i wielkości obszaru podparcia tego ciała.
Rysunek 2 przedstawia korpus w kształcie cylindra. Jeśli zostanie pochylone pod małym kątem, powróci do pierwotnej pozycji 1 lub 2. Jeśli zostanie pochylone pod kątem (pozycja 3), korpus się przewróci. Dla danej masy i powierzchni podparcia stabilność ciała jest tym większa, im niżej położony jest jego środek ciężkości, tj. im mniejszy jest kąt pomiędzy prostą łączącą środek ciężkości nadwozia a skrajnym punktem styku powierzchni podparcia z płaszczyzną poziomą.
