Ravnoteža (mehanika)

Ravnoteža u mehanici je stanje u kojem su sve sile koje djeluju na neki sustav međusobno neutralizirane. Materijalna je točka u ravnoteži ako je vektorski zbroj sila koje na nju djeluju jednak nuli. Kruto je tijelo u ravnoteži ako je vektorski zbroj svih sila koje na nj djeluju jednak nuli i ako je algebarski zbroj svih momenata sila, s obzirom na svaku od tri bilo koje međusobno okomite osi, jednak nuli. Ravnoteža može biti stabilna, labilna ili indiferentna, već prema tomu je li potencijalna energija sustava minimalna, maksimalna ili pak konstantnoga iznosa. Kada se sustav izvede iz stabilne ravnoteže, on ponovno sam od sebe prelazi u prijašnje stanje; ako se pomakne iz stanja labilne ravnoteže, prijeći će u stanje stabilne ravnoteže, dok će u slučaju indiferentne ravnoteže ostati u onome stanju u koje se dovede.

Prema trećem Newtonovom zakonu gibanja (zakon akcije i reakcije) ako jedno tijelo djeluje silom na drugo, tada i to drugo tijelo djeluje silom na ono prvo. Te dvije sile jednakog su iznosa, suprotnog smjera i leže na istom pravcu. Normalna sila N (reakcija podloge) je jednaka i suprotna težini tijela m ∙ g, tako da rezultanta sila jednaka 0. Zato se kaže da je to tijelo u stanju mehaničke ravnoteže.

Labilna ravnoteža.

Stabilna ravnoteža.

Indiferentna ravnoteža.

Dinamička ravnoteža

Općenito se dinamičkom ravnotežom ponekad naziva stanje u kojem se neka veličina tijekom vremena ne mijenja iako se mijenjaju elementi koji ju uvjetuju. Tako su na primjer članovi Sunčeva sustava (planeti) međusobno u dinamičkoj ravnoteži jer imaju stabilne staze.

Sekularna ravnoteža

Kada se u nekom sustavu, na primjer u prirodnom raspadnom nizu, nalazi više radionuklida koji, osim prvoga, nastaju jedan iz drugoga radioaktivnim raspadom, i ako je vrijeme poluraspada T₁ radionuklida kojim počinje taj niz vrlo veliko, nakon nekoga se vremena u sustavu uspostavi ravnoteža tako da se svaki radionuklid u nizu jednako brzo stvara (raspadom svojega roditelja) i raspada. Ako se s N₁, N₂, N₃... označe količine radioaktivnih tvari u ravnoteži, a s T₁, T₂, T₃... njihova vremena poluraspada, onda vrijedi jednadžba sekularne ravnoteže radioaktivnoga raspada:

${\frac {N_{1}}{T_{1}}}={\frac {N_{2}}{T_{2}}}={\frac {N_{3}}{T_{3}}}=....$

Ravnoteža atmosfere

Ravnoteža atmosfere ili stabilnost atmosfere je stanje u kojem se atmosfera nalazi, obilježeno stanjem čestica zraka. Može biti stabilna, labilna i indiferentna. Ravnoteža je stabilna ako se čestica zraka, pomaknuta nekim impulsom iz svojega položaja prema gore ili dolje, nakon prestanka djelovanja impulsa vraća u početni položaj; labilna je ako se čestica zraka nakon pomaka i dalje udaljuje od početnoga položaja; indiferentna je ako je čestica zraka u novom položaju ponovno u ravnoteži. Ravnoteža ovisi o vertikalnoj razdiobi temperature u atmosferi (stratifikaciji atmosfere). Ako se temperatura zraka koji nije zasićen vodenom parom smanjuje s visinom više od 1 °C na 100 m, ravnoteža je labilna, a ako je smanjenje temperature upravo 1 °C na 100 m (adijabatički temperaturni gradijent), ravnoteža je indiferentna; inače je stabilna.