《三元平衡定律》1.2 三元平衡狀態(tài)
三元平衡狀態(tài):
三元平衡狀態(tài),包括宏觀三元平衡狀態(tài)和微觀三元平衡狀態(tài)。宏觀的三元平衡狀態(tài),其實是一種復(fù)雜的三元平衡狀態(tài)。它是由無數(shù)個微觀系統(tǒng)共同作用,而呈現(xiàn)出的整體物理現(xiàn)象或物理狀態(tài)。宏觀的三元平衡狀態(tài),包括靜態(tài)三元平衡狀態(tài)和動態(tài)三元平衡狀態(tài)兩種。
例如上面那種,書放在桌子上的平衡狀態(tài),就是宏觀上靜態(tài)的三元平衡狀態(tài),而水波、單擺就是一種動態(tài)的三元平衡狀態(tài)。
其實所有的三元平衡狀態(tài),都是包含有微觀動態(tài)的三元平衡狀態(tài)。包括宏觀上靜止不動的書本,構(gòu)成書本物質(zhì)的分子、原子、質(zhì)子、電子等,都是以一種微觀動態(tài)三元平衡狀態(tài)的形式存在。各種波動、粒子等,也都是三元平衡狀態(tài)下形成的系統(tǒng)。
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宏觀世界的三元平衡狀態(tài)一:
我們還是根據(jù)書本下落的例子,在這里我們想象這樣一種極端的假設(shè)情況。書本下落,直接掉進一條貫穿地球的巨大隧道里面。由于在地球引力的作用,這時書本產(chǎn)生的勢能是以地心的位置作為參考系,書本由地球引力而產(chǎn)生的勢能轉(zhuǎn)換成為動能。書本向地心運動時,勢能減小動能增大,直到穿過地心之后,變?yōu)閯幽軠p小勢能增大,如此往復(fù)運動。
因為這種假設(shè)的極端情況,是忽略了所有其他外部因素的,所以在這種假設(shè)的極端情況下,書本將會一直往復(fù)運動下去。其實這就是,假設(shè)的一種宏觀動態(tài)的三元平衡狀態(tài)的簡單模型。
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圖1-4,在動能與勢能之間來回轉(zhuǎn)換的動態(tài)三元平衡模型。
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宏觀世界的三元平衡狀態(tài)二:
水的波動是自然界中最常見的宏觀動態(tài)三元平衡狀態(tài),也是自然界中最基本的三元平衡狀態(tài)模型。
假如,水面上漂浮著一塊木頭,當(dāng)水面平靜的時候,木頭的重力和水對木頭的浮力是一對平衡力。當(dāng)水面形成水波時,木頭的重力和水對木頭的浮力,就會出現(xiàn)動態(tài)的平衡狀態(tài)。
當(dāng)木頭位于波峰時,向下的重力大于向上的浮力,重力與浮力處于一種非平衡狀態(tài)。當(dāng)木頭位于波谷時,向下的重力小于向上的浮力,重力與浮力同樣處于一種非平衡狀態(tài)。木頭和水波在這兩種非平衡狀態(tài)之間來回往復(fù)的運動,就是水波呈現(xiàn)出的宏觀動態(tài)三元平衡狀態(tài)。
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圖1-5,兩種非平衡狀態(tài),在平衡軸之間來回往復(fù)變化而形成的波形圖,這種波形圖既是水波波形圖,其實也是三元平衡關(guān)系圖。
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宏觀世界的三元平衡狀態(tài)之三:
單擺的周期性的擺動也是一種常見的三元平衡狀態(tài)。在傳統(tǒng)的物理學(xué)中,人們經(jīng)常將單擺的周期性的擺動,用一種特殊的波形圖來表示。而單擺的周期性擺動其實是一種宏觀世界的三元平衡的運動狀態(tài),這種波形圖其實更準(zhǔn)確的來說是一種三元平衡關(guān)系圖。
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圖1-6,單擺的三元平衡關(guān)系圖,表示單擺運動的三元平衡關(guān)系。