11.11
Se la posizione di un sistema è definita da una variabile indipendente, ha un grado di libertà. La sua funzione di energia potenziale può quindi essere tracciata rispetto a quella variabile.
Quando il sistema raggiunge l'equilibrio, la pendenza della funzione in quella posizione è zero.
La stabilità della configurazione di equilibrio può essere studiata utilizzando la derivata seconda della funzione di energia potenziale rispetto alla variabile.
Se la derivata seconda è positiva, l'energia potenziale è minima e il sistema è in una configurazione di equilibrio stabile.
Al contrario, se la derivata seconda è negativa, l'energia potenziale è massima. Ciò implica una configurazione di equilibrio instabile.
Se la derivata seconda è zero, devono essere valutate le derivate di ordine superiore.
Se la derivata prima diversa da zero è positiva e ha un ordine pari, la configurazione di equilibrio è stabile.
In alternativa, se la prima derivata diversa da zero è negativa e ha ordine pari o dispari, è instabile.
Se tutte le derivate di ordine superiore sono zero, il sistema ha raggiunto l'equilibrio neutro. Qui, la funzione potenziale-energia rimane costante attorno alla posizione di equilibrio.
Nell'ingegneria meccanica, i sistemi a un grado di libertà formano la base di una vasta gamma di componenti elettrici e meccanici. Utilizzando questi…
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