•Этот процесс хорошо демонстрирует маятник Максвелла.

•Роль консервативной внешней силы здесь играет гравитационное поле. Маятник прекращает свое движение из-за наличия внутренних неконсервативных сил (сил трения, сопротивления воздуха).

Условие равновесия механических систем

•Механическая система будет находиться в равновесии, если на неё не будет действовать сила. Это условие необходимое, но не достаточное, так как система может при этом находиться в равномерном и прямолинейном движении. Рассмотрим пример, изображенный на рис.

•Здесь, даже при отсутствии силы, положение в точке x2 нельзя назвать устойчивым равновесием. По определению

–условие равновесия системы. Учитывая формулы

• F = –grad U

•Следовательно, система будет находиться в состоянии равновесия, если

•Именно так находят положение точек экстремума.

при x = x1 и x = x2.

Точка x = x1 - минимум

потенциальной энергии - соответствует состоянию устойчивого равновесия (потенциальная яма),

максимум потенциальной энергии при x = x2 состоянию

неустойчивого равновесия (потенциальный барьер).

Потенциальная кривая может иметь сложный вид, например с чередующимися максимумами и минимумами.

Проанализируем данную потенциальную кривую.

Если Е - заданная полная энергия частицы, то частица может быть в области, где P(х)≤Е, т. е. в областях I и III. Переходить из области I в III и обратно частица не может, так как ей мешает потенциальный барьер CDG, размер которого равен интервалу значений х, при которых E < P, а его высота равна разности Pmах-E.

•Чтобы частица смогла преодолеть потенциальный барьер, нужно передать частице дополнительную энергию, большую или равную высоте барьера.

•В области I частица с полной механической энергией Е оказывается внутри потенциальной ямы AВС, при этом она совершает колебания между точками с координатами хA и хC.