Ravnoteža

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga

Ravnoteža je stanje mirovanja tela. U opštem smislu, ravnoteža podrazumeva balans tela, odnosno sposobnost tela da se zadrži u stanju mirovanja ili kretanja. Za telo kažemo da je u ravnoteži ako ono ne menja svoj položaj u odnosu na referentno telo, tj. ne kreće se u odnosu na njega. Ravnoteža se javlja u različitim sistemima, u skladu sa čim postoje i različiti tipovi ravnoteže. Jedni od najrasprostranjenijih tipova ravnoteže su: mehanička ravnoteža, termodinamička ravnoteža, toplotna ravnoteža i hidrostatička ravnoteža.

Mehanička ravnoteža[uredi]

Mehanička ravnoteža obuhvata statičku i dinamičku ravnotežu.

Statička ravnoteža podrazumeva ravnotežu tela u stanju mirovanja. Uslov statičke ravnoteže je: Da bi se telo nalazilo u stanju mirovanja, ono ne sme da vrši translatorno ili rotaciono kretanje. Telo ne može da se kreće translatorno ako je zbir svih sila koje deluju na njega, jednak nuli, međutim, telo tada može da vrši rotaciono kretanje. Da bi telo bilo u stanju ravnoteže, potrebno je da zbir svih sila i momenata sila koje deluju na njega, bude jednak nuli.

Dinamička ravnoteža podrazumeva ravnotežu tela u stanju kretanja. Da bi se telo nalazilo u stanju dinamičke ravnoteže, potrebno je da zbir svih sila koje deluju u pojedinim, materijalnim tačkama tog tela, bude jednak nuli. Princip dinamičke ravnoteže je drugačija formulacija Dalamberovog principa. Tako da za dinamičku ravnotežu važi i: Za vreme kretanja materijalne tačke, sila inercije je u ravnoteži sa svim silama koje deluju na materijalnu tačku. Odnosno u sistemu materijalnih tačaka, koji je u kretanju, i sile inercije obrazuju sistem sila koji je u ravnoteži. Uloga i značaj Dalamberovog principa je velika, jer omogućava da se dinamički problemi rešavaju statičkim metodama.

Stabilna, labilna i indiferentna ravnoteža

Osnovna osobina mehaničke ravnoteže je stabilnost. Postoji stabilna, labilna (nestabilna) i indiferentna ravnoteža. Telo se nalazi u stanju stabilne ravnoteže kada se nalazi u takvim okolnostima da kada se makar malo izvede iz ravnotežnog položaja, pokazuje spontanu tendenciju da se vrati u prvobitni ravnotežni položaj. Nestabilnu ili labilnu ravnotežu imaju tela kod kojih se pri malom pomeranju javlja tendencija da se još više udalje od prvobitnog ravnotežnog položaja i onda se kreću sve dok ne nađu novi ravnotežni položaj. Indiferentna ravnoteža je granični slučaj stabilne i labilne ravnoteže, gde telo ne pokazuje tendenciju povratka u prvobitni ravnotežni položaj, već ostaje u novom položaju.

Termodinamička ravnoteža[uredi]

Termodinamika je oblast fizike koja se bavi procesima u makroskopskim fizičkim sistemima koji su ograničeni brojem čestica pri čemu je sve što se nalazi van tog sistema okolina. Termodinamičke sisteme karakterišu termodinamički parametri: pritisak, zapremina, gustina i temperatura. Sistem se nalazi u stanju termodinamičke ravnoteže kada su u bilo kojoj tački sistema parametri nepromenljivi u toku vremena. Vreme koje protekne između narušavanja termodinamičke ravnoteže i ponovnog vraćanja u ravnotežni položaj, naziva se vreme relaksacije, a taj proces se naziva relaksacija. U slučaju da je proces dovoljno brz tako da sistem ne uspe da izvrši proces relaksacije, dati proces će imati nestatički karakter, dok u suprotnom nastaju kvazistatični procesi. Kvazistatični procesi su procesi čija je brzina veoma mala, manja od brzine relaksacije, pri čemu sistem prolazi kroz niz stanja koja su nalik ravnoteži.

Toplotna ravnoteža[uredi]

formula za toplotnu ravnotežu

Svako telo ima osobinu koja se naziva temperatura. To je osnovna termodinamička veličina koja kvantitativno određuje unutrašnju toplotu. Toplota je deo unutrašnje energije koji se prenosi sa jednog na drugo telo. Da bi došlo do prenosa toplote, dva ili više tela moraju da budu u toplotnom kontaktu. Tela su u toplotnom kontaktu kada može da dođe do prenosa energije ili toplote sa jednog na drugo telo, ukoliko između njih postoji razlika u temperaturi. Onog trenutka kada se javi temperaturna razlika, toplota počinje da teče iz sistema sa višom ka sistemu sa nižom temperaturom sve dok se ne dostigne toplotna ravnoteža. Toplotna ravnoteža nastaje kada dva tela ili više tela u toplotnom kontaktu prestanu da razmenjuju toplotu. Odnosno, kada su dva tela u toplotnoj ravnoteži, to znači da su njihove temperature jednake.

Hidrostatička ravnoteža[uredi]

Hidrostatička ravnoteža nastaje kada se spoljašnji gravitacioni pritisak izjednači sa unutrašnjim pritiskom datog tela. Hidrostatički pritisak se odnosi na ravnotežu fluida. Tipičan primer hidrostatičke ravnoteže je plivanje tela. Pri plivanju, na deo tela koji je potopljen u neku tečnost, deluje sila potiska. Kada telo mirno pliva, njegova težina i sila potiska se potiru kao dve suprotne sile. Pri tom ravnotežnom položaju, težište tela koje pliva i napadna tačka sile potiska su na istoj vertikali. Ako se telo izvede iz tog položaja, obrazuje se spreg sila, koji se sastoji od napadne tačke sile potiska i težine tela, koje će sada biti paralelne i istog intenziteta. Spreg će težiti da obrne telo tako da težište tela i napadna tačka sile potiska budu u istoj tački.

Telo se može naći u različitim vrstama ravnoteža, što će zavisiti od položaja napadne tačke potiska i težišta tela koje pliva. Ravnoteža tela koje pliva biće stabilna ako se njegovo težište nalazi ispod tačke gde se presecaju osa rotacije tela i pravac sile potiska (metacentar). Ako je težište iznad metacentra, ravnoteža će biti labilna, a ako se metacentar i težište poklapaju, ravnoteža će biti indiferentna.

Izvori[uredi]

  • Emilo Danilović, Milan Raspopović 2004. fizika za prvi razred gimnazije