什么是平衡状态?

什么是平衡状态? 处于平衡状态的物体，由于外界某种微小的作用而偏离了平衡状态时，因稳度的不同，物体的平衡状态可分为四种情形：稳定平衡；不稳定平衡；亚稳平衡；随遇平衡。这些平衡状态的区分，应视我们放置该物体的平衡位置而定。1 ．稳定平衡：凡能在被移动离开它的平衡位置后，仍试图回复其原来位置（此时其重心比较低）从而恢复到原来的平衡状态的物体，它原来的平衡状态叫“稳定平衡”。例如，圆球体在一个凹进的圆盘中时；一圆锥体以其底面竖立时，都属于稳定平衡状态。2 ． 不稳定平衡： 处于平衡状态的物体， 由于受到某种外界微小的作用，如果物体稍有偏离就不能恢复到原来的平衡状态，这种情况叫“不稳定平衡”。例如，当一个圆球体放在一个凸起的圆盘上，或是一个圆锥体，以其尖端竖立在一个平面上，这些物体都处于不稳定平衡状态。翻倒后，一直要等到它们的重心相对地取得最低位置时，这些物体才会静止不动。即任何微小的运动都能使其重心降低的物体，一定处于不稳定平衡状态之下。3 ．亚稳平衡：如果物体在外力作用下，稍有偏离尚可恢复，而偏离稍大就失掉平衡的状态，称为“亚稳平衡”。4 ．随遇平衡：如果物体在外界作用下，它的平衡状态下随时间和坐标的变化而改变，这种状态叫“随遇平衡”。例如，当一个圆球体停在一个水平平面上的时候，或是一个圆锥体以其外壳的一条边线与平面相接触，即横向放在一个水平平面上时，都会出现随遇平衡状态。这些物体如被移置到一个新的位置时，虽然它们不能自动地恢复其原来的位置，但它们在新的位置上，却仍能停住不动，其重心之高度，亦保持不变。一般说来，任何微小之运动，既不能将其重心提高，亦不能使其重心降低之物体，一定处于随遇平衡状态之下。上述几种平衡状态，是处于重力场以及其他有势场的物体在场作用下的平衡情况。处于有势场的物体和场一起具有势能，而物体都有向势能较小位置运动的趋势。稳定平衡是指物体处于势能最小位置，当稍有微小扰动，令其离开平衡位置，外界必须对它作功，势能增加，在扰动后物体将自动回到原来势能最小的位置。所谓不稳定平衡是指物体处于势能最大时的平衡。任何微小的扰动即能引起重力对它作功，势能继续减小，不能再自动恢复原状。而随遇平衡的物体，受到扰动，势能将保持不变，在任意位置可继续保持平衡。在日常生活中对具体问题应具体分析，例如，放在桌上的鸡蛋，对旋转运动来说，是处于随遇平衡状态下；对倾倒运动而言，开始是不稳定平衡，接着则为稳定平衡。