Denge nedir
Denge, sisteme etki eden kuvvetlerin birbiriyle dengelendiği sistemin bir halidir. Denge istikrarlı, dengesiz veya kayıtsız olabilir.
Denge kavramı, doğa bilimlerinde en evrensel olanlardan biridir. Herhangi bir sistem için geçerlidir, bir yıldızın etrafındaki sabit yörüngelerde hareket eden bir gezegen sistemi veya atoll lagününde bir tropikal balık popülasyonu. Ancak, örneğin mekanik sistemler kullanan bir sistemin denge durumu kavramını anlamak en kolayıdır. Mekanikte, ona etki eden tüm kuvvetler kendi aralarında tamamen dengelendiğinde, yani birbirlerini iptal ederse, sistemin dengede olduğuna inanılır. Bu kitabı okursanız, örneğin, bir sandalyede oturuyorsanız, denge halindesinizdir, çünkü sizi aşağıya çeken yerçekimi kuvveti sandalyenin vücudunuzdaki baskı kuvveti ile tamamen dengelenir, aşağıdan yukarıya doğru hareket eder. Bir denge halindesiniz başarısız olmuyorsunuz ve kesin olarak çıkmıyorsunuz.
Üç fiziksel duruma karşılık gelen üç denge türü ayırt edilir.
Sabit denge
Çoğu insan bunu genellikle “denge” ile anlar. Küresel bir kabın dibinde bir top düşünün. İstirahatte, tam anlamıyla yukarı doğru yönlendirilen desteğin reaksiyon kuvveti ile dengelendiği ve topun aynen sandalyenizde durduğunuz gibi durduğu, tam olarak kabın ortasına yerleştirilmiştir. Topu merkezden uzağa hareket ettirirseniz, yanlara ve kasenin kenarı yönünde yukarı doğru yuvarlarsanız, o zaman derhal kasenin ortasındaki en derin noktaya geri döner – kararlı denge pozisyonu yönünde, hemen hareket etmesine izin verin.
Bir sandalyede otururken, vücudunuzdan ve sandalyenizden oluşan sistemin dengeli bir denge durumunda olmasından dolayı rahatsınız. Bu nedenle, bu sistemin bazı parametrelerini değiştirdiğinizde – örneğin, kilonuz arttığında, örneğin, bir çocuk kucağınıza oturduğunda – sandalye, maddi bir nesne olarak, yapılandırmasını desteğin reaksiyon kuvvetini artıracak şekilde değiştirir ve istikrarlı bir denge pozisyonunda (olabilecek en fazla şey, altınızdaki yastığın biraz daha derinlemesine yıkanmasıdır).
Doğada, çeşitli sistemlerde birçok kararlı denge örneği vardır (sadece mekanik değil). Örneğin, bir avcı – av ilişkisidüşününekosistemde. Yırtıcı hayvanların ve onların mağdurlarının kapalı nüfus sayısının oranı hızla bir denge durumuna gelir – ormanda yıldan yıla o kadar çok tavşan sürekli olarak göreceli olarak konuşan birçok tilkiyi hesaba katar. Eğer bir nedenden ötürü av popülasyonu sayısı dramatik bir şekilde değişirse (örneğin, tavşanların doğum oranındaki bir artıştan dolayı), ekolojik denge, çok yakında, hayvanların sayısını normale dönene kadar hızlandıracak avcı sayısındaki hızlı artış nedeniyle geri kazanılacaktır. Hem tavşanların hem de tilkilerin popülasyonlarının, tavşanların doğum oranındaki artıştan önce gözlenen normlara gelmesi sonucu, hayvanlarını normale döndürerek kendilerinden açlıktan ölmeye başlamayacaklar.
Benzer etkiler ekonomik sistemlerde de gözlenebilir. Bir ürünün fiyatındaki keskin bir düşüş, ucuz avcılardan gelen talebin artmasına, stokların daha sonra azalmasına ve bunun sonucu olarak, fiyatta bir artışa ve mal talebindeki bir düşüşe – ve böylece sistem istikrarlı bir arz-talep dengesi durumuna dönene kadar devam eder. (Doğal olarak, gerçek sistemlerde, hem çevresel hem de ekonomik dış etkenler, sistemi denge durumundan saptamak gibi hareket edebilir – örneğin, tilkilerin ve / veya yabani hayvanların mevsimsel çekimleri veya tüketim için devlet fiyatlarının düzenlenmesi ve / veya kotaları. mekanikte bir analog, örneğin, kabın deformasyonu veya eğimi olan denge.)
Dengesiz denge
Bununla birlikte, tüm denge stabil değildir. Bir bıçak bıçağı üzerinde dengeleme bir top düşünün. Bu durumda yerçekimi kuvveti kesinlikle aşağıya doğru yönlendirilir, desteğin yukarı doğru tepkime kuvveti tarafından da tamamen dengelenir. Ancak, denge bir anda bozulacağından ve yerçekimi kuvvetinin topu daha ileri ve daha uzağa çekmeye başlayacağı için, topun merkezini bıçağın hattına düşen noktadan, bir milimetrenin bir kesimi ile bile (ve bunun için yetersiz bir kuvvet etkisi yeterlidir) saptırmak gerekir.
Kararsız doğal dengeye bir örnek, yeni ısınma süreleri ve tersi ile küresel ısınma dönemlerini değiştirirken Dünya’nın ısıl dengesidir. Gezegenimizin yıllık ortalama yüzey sıcaklığı, yüzeye ulaşan toplam güneş radyasyonu ile dünyanın uzaya toplam termal radyasyonu arasındaki enerji dengesi ile belirlenir. Kararsız, bu ısı dengesi aşağıdaki gibi olur. Bazı kış aylarında her zamankinden daha fazla kar yağar. Bir sonraki yaz, fazla karı eritmek için yeterli ısı yoktur ve yaz kar normalden daha fazladır, çünkü fazla kar olması nedeniyle, Dünya yüzeyinin öncekinden daha büyük oranda güneş ışığına geri yansıması nedeniyle. Bu nedenle, bir sonraki kış bir öncekinden daha karlı ve daha soğuktur ve bir sonraki kış yüzeyinde güneş enerjisini uzaya yansıtan daha fazla kar ve buz vardır … Görmek kolaydır. Böyle bir küresel iklim sistemi ne kadar fazla ısıl dengenin başlangıç noktasından saparsa, süreç o kadar hızlı artar ve iklimi daha da uzağa götürür. Nihayetinde, Dünya’nın kutupsal bölgelerinde uzun yıllar süren küresel soğuma boyunca kutup yüzeyinde, kaçınılmaz olarak daha düşük enlemler yönünde hareket ederek onlarla birlikte gezegene başka bir buz çağı getirecek şekilde birçok buzul tabakası oluşur. Bu nedenle, küresel iklimden daha istikrarsız bir denge hayal etmek zor. kaçınılmaz olarak daha düşük enlemlere doğru ilerleyerek onlarla gezegene başka bir buz devri getirdi. Bu nedenle, küresel iklimden daha istikrarsız bir denge hayal etmek zor. kaçınılmaz olarak daha düşük enlemlere doğru ilerleyerek onlarla gezegene başka bir buz devri getirdi. Bu nedenle, küresel iklimden daha istikrarsız bir denge hayal etmek zor.
Özel not, metastabil veya yarı kararlıdenge olarak adlandırılan dengesiz denge türüdür .Bir topu dar ve sığ bir olukta hayal edin – örneğin, ters çevrilmiş bir artistik paten bıçağı üzerinde. Denge noktasından hafif bir milimetre veya iki sapma, topu oluk ortasındaki denge durumuna geri döndüren kuvvetlerin ortaya çıkmasına neden olacaktır. Bununla birlikte, topu metastabil denge bölgesinin dışına çıkarmak için biraz daha güç yeterlidir ve sırtın kanadından düşecektir. Kazanılabilir sistemler, bir kural olarak, bir süre boyunca dengede kalma özelliğine sahiptir, bunun ardından dış etkilerde meydana gelen herhangi bir dalgalanma sonucunda “kırılma” ve dengesiz sistemlerin geri dönüşümsüz bir süreç karakteristiğine “düşme”.
Kesin olarak verilebilen dengenin tipik bir örneği, belli tipteki lazer sistemlerinde çalışan maddenin atomlarında görülür. Lazerin çalışma gövdesinin atomlarındaki elektronlar, metastabilik atomik yörüngeleri işgal eder ve ilk ışık kuantumu geçene kadar üzerinde kalırlar; bu, onları metastazlı bir yörüngeden daha düşük stabil olana “çalan”, sonra da geçenle uyumlu yeni bir kuantum ışığı yayar. bir sonraki atomun elektronunu metastabilir bir yörüngeden vb. vurur. Sonuç olarak, bir lazer ışını oluşturan tutarlı fotonların bir çığa benzer reaksiyonu başlatılır;
Kayıtsız denge
Kararlı ve dengesiz denge arasındaki orta durum, sistemin herhangi bir noktasının bir denge noktası olduğu ve sistemin dinlenme noktasının başlangıç noktasından sapması içindeki güç dengesindeki hiçbir şeyi değiştirmeyen dengesiz dengesidir. Tamamen pürüzsüz bir yatay masanın üzerinde bir top düşünün – hareket ettirdiğiniz her yerde, denge durumunda kalacaktır.