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Laut Thermodynamik gilt: Ein abgeschlossenes System ist im Gleichgewicht, wenn seine Entropie den größtmöglichen Wert besitzt und wenn sie sich bei allen mit den vorgegebenen Versuchsbedingungen verträglichen Zustandsänderungen nicht ändert. Aus dem 1. Hauptsatz (Erhaltung der Energie) und dem 2. Hauptsatz (die Entropie kann nur zunehmen oder ausgetauscht werden) lassen sich die Gleichgewichtsbedingungen für jedes vorgegebene System ableiten. Dagegen ist in der Mechanik das Wort „Gleichgewicht“ der Alltagssprache entlehnt, denn in der Mechanik gilt: An einem Körper bzw. in einem Teilchensystem herrscht Gleichgewicht (Kräfte-Gleichgewicht), wenn die Summe aller einwirkenden Kräfte bzw. Drehmomente gleich Null ist. Der Körper bzw. das System befindet sich dann im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung (statisches Gleichgewicht). Auch ein System mit Beschleunigungen läßt sich als ein Gleichgewichtssystem auffassen - es ist ein Gleichgewichtssystem, bei dem die beschleunigenden Kräfte mit den auftretenden Trägheitskräften im Gleichgewicht stehen. Hinsichtlich der „Befindlichkeit“ eines Gleichgewichtszustands unterscheidet die Mechanik drei Gleichgewichtsarten:
- Ein Körper ist im labilen Gleichgewicht, wenn er nach einer kleinen Auslenkung aus seiner Gleichgewichtslage nicht mehr in diese zurückkehrt, sondern eine andere, stabile Gleichgewichtslage anstrebt. Seine potentielle Energie besitzt in der labilen Gleichgewichtslage ein Maximum. Im Schwerefeld hat sein Schwerpunkt die höchstmögliche Lage.
- Ein Körper ist im stabilen Gleichgewicht, wenn er nach einer kleinen Auslenkung aus seiner Gleichgewichtslage wieder in diese zurückkehrt. Seine potentielle Energie besitzt in der stabilen Gleichgewichtslage ein Minimum. Im Schwerefeld hat sein Schwerpunkt die tiefstmögliche Lage.
- Ein Körper ist im indifferenten Gleichgewicht, wenn er nach einer kleinen Auslennkung aus dieser Gleichgewichtslage weder in die ursprüngliche Lage zurückkehrt noch eine andere Lage anstrebt, sondern vielmehr in der Lage bleibt, in die er durch die Auslenkung gebracht wurde. Seine potentielle Energie ändert sich somit nicht.
Gleichgewicht
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