عندما يكون التوازن توازنًا ديناميكيًا: 9 حقائق


نحن نعلم أن التوازن يعني موازنة النظام. هناك نوعان رئيسيان من التوازن يسمى التوازن الديناميكي والثابت.

يصف التوازن الديناميكي استقرار النظام في ظل الحالة المتوازنة لجميع القوى. يجب استيفاء عدة شروط لوصف التوازن كتوازن ديناميكي. في هذا المنشور ، سوف نتعلم متى يكون التوازن هو توازن ديناميكي والعديد من الحقائق المتضمنة في التوازن الديناميكي.

في أي نظام فيزيائي ، يجب أن يكون هناك بعض القوى التي تمارس عليهم. ترتبط هذه القوى المبذولة بالتوازن. اعتمادًا على سلوك القوى ، يمكن اشتقاق التوازن الديناميكي.

ملف: ديناميكيات الدراجات والدراجات النارية Stability 2C.png - ويكيميديا ​​كومنز عندما يكون التوازن هو توازن ديناميكي
صورة عندما يكون التوازن هو توازن ديناميكي
صورة ائتمانات: المشاعات ويكيميديا

عندما يكون النظام في حالة توازن ديناميكي؟

يقال إن النظام في حالة توازن ديناميكي عندما يتحرك النظام بسرعة ثابتة ويكون التسارع صفرًا بحيث لا توجد قوة صافية تعمل على النظام. بشكل عام ، يُقال أن الكائن تحت حركة موحدة لديه توازن ديناميكي.

مصطلح ديناميكي في حد ذاته يعني الحركة. إذا كان الجسم يتحرك بشكل منتظم ، فإن السرعة تظل ثابتة بحيث لا يكون هناك تسارع ممكن. في ظل هذه الظروف ، وفقًا لقانون نيوتن الثاني للحركة ، تصبح القوة الكلية المؤثرة على الجسم صفرًا ، مما يتسبب في حالة التوازن الديناميكي.

بعبارة أخرى ، يُشار أيضًا إلى التوازن الديناميكي باسم توازن الحالة المستقرة. عندما لا يكون هناك تغيير يمكن ملاحظته يحدث في النظام ، يتم إنشاء التوازن الديناميكي في النظام.

في الديناميكا الحرارية ، يعتبر التوازن الديناميكي هو المتوسط ​​الزمني للحركة العشوائية للجسم الصغير تحت سرعة ثابتة.

لماذا النظام في حالة توازن ديناميكي؟

بما أننا نعلم أن التوازن يعني التوازن ، يجب أن يظل النظام على حاله حالة في ظل ظروف التوازن. الديناميكي يتم تحقيق التوازن على الجسم المتحرك من خلال موازنة القوى في جميع الاتجاهات. من أجل الاحتفاظ بحركة الكائن ، سيكون النظام في حالة توازن ديناميكي.

يمكن أيضًا وصف التوازن بأنه حالة عدم التغيير في النظام المادي. إذا استمرت سرعة الجسم في التغير ، يبدأ الجسم في التسارع ، وبالتالي تتغير القوة الكلية مع التسارع. للحفاظ على الحركة المستمرة للكائن ، سيكون النظام في حالة توازن ديناميكي.

كيف يكون النظام في حالة توازن ديناميكي؟

عندما تمارس قوتان متساويتان ومتعاكستان على الجسم المتحرك ، تصبح سرعة الجسم ثابتة. وبالتالي فإن صافي القوة سيكون صفراً بإلغاء القوة المبذولة. هذا يجعل النظام يحقق التوازن الديناميكي.

يقال إن أي نظام فيزيائي بدون قوة صافية تحت سرعة ثابتة يكون في حالة توازن ديناميكي - وهذا يعني أن النظام يخضع لحركة انتقالية. في ظل هذه الظروف ، يتم إنشاء التوازن الديناميكي في النظام إذا كانت هناك سرعة موحدة.

في سياق آخر ، عندما يكون معدل التفاعل الأمامي مساويًا لرد الفعل العكسي ، يحدث التوازن الديناميكي.

أ + باب

أين يحدث التوازن الديناميكي؟

يحدث التوازن الديناميكي عندما يكون الجسم تحت حركة مستقيمة بسرعة ثابتة. حتى لو كان الجسم يخضع لحركة دائرية منتظمة ، فإن السرعة الزاوية للجسم ستكون ثابتة ، ويمكننا ملاحظة التوازن الديناميكي في هذه الحالة.

يمكنك ملاحظة ذلك في القطارات تحت سرعة ثابتة حيث تظل القوة الكلية المؤثرة على القطار دون تغيير ومروحة دوارة بشكل موحد ذات سرعة ثابتة. لا تتسارع ، لذا فإن السرعة الزاوية للمروحة ثابتة ، والقوة الكلية تساوي صفرًا.

إذا أخذنا في الاعتبار الديناميكا الحرارية ، فإن التوازن الديناميكي يحدث عمومًا في نظام مغلق. يمكن أيضًا تحديد التوازن الديناميكي على أنه "الحالة التي يحدث فيها أي تفاعل ، لا يتغير التركيب الأصلي بمرور الوقت."

البيان أعلاه يعني أن الانتقال بين رد الفعل يحدث ، يجب أن يكون رد الفعل الأمامي ورد الفعل الخلفي متساويين. لذلك في رد فعل عكسي ، يمكننا الحصول على توازن ديناميكي.

كيف تعرف ما إذا كان التوازن في حالة توازن ديناميكي؟

إذا كان أي جسم لا يتسارع ، فهناك فرص أكبر للكائن في تحقيق التوازن الديناميكي لأننا نعلم أن السرعة الثابتة توفر دائمًا شروط توازن ديناميكي للنظام.

القوى المؤثرة على النظام متساوية ومتقابلة في التوازن الديناميكي. افترض أن القوة Fa يعمل على الجسم تحت الحركة يعني بعض القوة Fb يعمل عكس Fa لموازنة النظام بحيث يمكن ضبط السرعة بشكل ثابت.

Fa= -Fb

Fa+Fb=Fصاف=0

على سبيل المثال ، جهاز الجري الذي استخدمناه في صالة الألعاب الرياضية. يتمتع الشخص بسرعة ثابتة حيث تتحرك ساقيه في الاتجاه الأمامي ، ويتحرك منحدر جهاز المشي للخلف. القوة التي تمارسها الساق لإحداث حركة للأمام تساوي القوة التي تمارس على جهاز المشي لإحداث حركة للخلف. يتسبب هذا الإجراء في تشغيل الشخص بسرعة ثابتة بتوازن ديناميكي.

جهاز الجري يحافظ على التوازن الديناميكي
صورة ائتمانات: المشاعات ويكيميديا

ماذا يحدث عندما يكون الخليط في حالة توازن ديناميكي؟

يحدث التوازن الديناميكي فقط عندما يكون التفاعل قابلاً للانعكاس ؛ هذا يعني أنه حتى بعد حدوث التفاعل وتعكسه ، ستنتهي بالمكونات الأصلية بنفس الحرف الأول تركيز.

في حالة التوازن الديناميكي ، يظل الخليط كما هو بنفس الكمية والتركيز لكل من المادة المتفاعلة والمنتج. بحيث يصل الخليط إلى التوازن الديناميكي ، لا يمكنك إضافة أو إزالة أي مادة إلى الخليط. يمكن أن تشارك الطاقة فقط في العملية عند التوازن الديناميكي في الخليط.

على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك مزيج السكر والماء. ماء السكر عندما يكونان في حالة توازن ، يستمر السكر في الذوبان في الماء دون تغيير في الكمية الأولية للسكر. حتى إذا قمت بإعادة بلورة العينة ، فستحصل في البداية على نفس كمية السكر التي أضفتها.

متى يكون السائل في حالة توازن ديناميكي مع بخاره؟

عندما يكون السائل في توازن ديناميكي مع بخاره ، فإن معدل التكثيف والتبخر يتساوى مع بعضهما البعض بحيث تشترك المرحلتان في نفس الكمية من الطاقة الحركية عند نفس درجة الحرارة. نحن نعلم أن البخار هو الحالة الغازية للسائل. نظرًا لأنه مجرد انتقال طوري للسائل ، فإن التوازن الديناميكي دائمًا ما يرتبط بالسائل والبخار.

افترض أنك تحتفظ بسائل في حاوية مغلقة بضغط بخار صفري ، وأن معدل التكثيف يساوي صفرًا أيضًا ، لكن معدل التبخر ليس صفرًا على الإطلاق. ولكن مع تغير الوقت ، يرتفع ضغط البخار حتى يصبح معدل التكثيف مساوياً لمعدل التبخر الذي يحافظ على النظام في حالة توازن ديناميكي.

التبخر والتكثيف_التقطير | الرسم التوضيحي المستخدم ... | فليكر
عندما يكون السائل في حالة توازن ديناميكي مع بخار
صورة ائتمانات: فليكر

وصف السيناريو عندما يكون النظام في حالة توازن ديناميكي

يمكن شرح النظام في التوازن الديناميكي باستخدام لاعب القفز بالمظلات كمثال. عندما يقفز لاعب القفز بالمظلات ، تسحبه الجاذبية نحو مركز الأرض حتى يبدأ في التسارع. ولكن مع زيادة السرعة ، فإن مقاومة الهواء أو السحب الذي له نفس الحجم ولكن يتم إجراؤه مقابل الجاذبية يحدد حالة التوازن الديناميكي.

يصبح السحب الذي يمارس في الاتجاه المعاكس في النهاية مساويًا لقوة الجاذبية بحيث تستمر القوة الكلية على الغواص في التناقص حتى تصل إلى الصفر مع التسارع.

على الرغم من أن التسارع يصبح صفراً ، يستمر الغواص في الحركة بسبب زيادة السرعة. تسمى السرعة بالسرعة النهائية ، مما يجعل الغواص يسقط بأسرع ما يمكن.

File: Terminal velocity.svg - ويكيميديا ​​كومنز ، عندما يكون التوازن هو التوازن الديناميكي
مخطط الجسم الحر للتوازن الديناميكي
صورة ائتمانات: المشاعات ويكيميديا

في الختام

في هذا المنشور ، تعلمنا أن التوازن الديناميكي مرتبط بقوة صافية صفرية وسرعة ثابتة. يجب أن يظل معدل التفاعل ثابتًا حتى عندما ينعكس التفاعل.

كيرثي مورثي

أنا Keerthi K Murthy ، لقد أكملت التخرج في الفيزياء ، مع التخصص في مجال فيزياء الجوامد. لطالما اعتبرت الفيزياء كموضوع أساسي مرتبط بحياتنا اليومية. كوني طالب علوم أستمتع باستكشاف أشياء جديدة في الفيزياء. ككاتب ، هدفي هو الوصول إلى القراء بالطريقة المبسطة من خلال مقالاتي. تصلني - keerthikmurthy24@gmail.com

آخر المقالات