Estabilidad y cambio en sistemas naturales y de ingeniería

Publicado el 27 junio, 2024 por Rodrigo Ricardo

Sistemas Naturales

Para ayudar a los científicos a observar y aprender cómo funcionan varios componentes, tanto naturales como artificiales, los componentes se compartimentan en sistemas. Un sistema natural incluye componentes en la naturaleza que juntos realizan una función específica. Un ejemplo de un sistema natural es el ciclo del agua con componentes que incluyen el agua y el sol.

Sistemas de Ingeniería

Un sistema de ingeniería es un grupo de componentes hechos por el hombre que realizan una función específica. Un ejemplo de un sistema de ingeniería es una computadora. Tiene muchos componentes que trabajan juntos para realizar las tareas que el usuario humano le pide.

Estabilidad

Una forma en que los científicos estudian los sistemas es ver si los sistemas son estables o no. Un sistema es estable cuando las circunstancias no lo interrumpen. Hay dos formas en que un sistema puede ser estable. Cuando un sistema está en equilibrio estático , significa que el sistema es estable cuando el sistema está en reposo. Cuando un sistema tiene equilibrio dinámico , significa que el sistema es estable cuando se usa.

Por ejemplo, el sistema natural del ciclo del agua tiene tanto equilibrio estático como dinámico porque el sistema es estable tanto cuando está en reposo como cuando está funcionando. Si las condiciones atmosféricas son tales que no caen precipitaciones ni se evapora el agua, el ciclo del agua sigue ahí y el sistema no se ha interrumpido. Cuando el ciclo comienza de nuevo, el agua que se ha evaporado cae como precipitación en algún lugar de la tierra. Entonces, aunque esté en uso, el sistema no se interrumpe. Este ciclo del agua es tan estable que ha existido desde que comenzó la tierra.

Los sistemas de ingeniería incluirán retroalimentación proporcionada por un sensor u otra herramienta que genere datos sobre lo que sucede en el sistema. Para una computadora, hay un sensor de retroalimentación que proporciona información sobre la temperatura interna. Cuando la temperatura sube a cierto nivel, el ventilador se enciende para enfriar la computadora para que no se sobrecaliente. Esta retroalimentación ayuda a mantener la computadora en equilibrio cuando está en uso.

Cambiar

No todos los sistemas permanecen en equilibrio. Algunos sistemas cambian con el tiempo. Por ejemplo, considere el sistema natural de una población de conejos. Este sistema puede cambiar con el tiempo dependiendo de las circunstancias externas. Si hay pocos depredadores, abundante comida y un bajo nivel de enfermedades, la población de conejos aumentará de año en año. Pero si hay una cantidad suficiente de depredadores y un suministro de alimentos limitado, entonces la población de conejos puede permanecer en equilibrio y no cambiar de un año a otro, siempre que la cantidad de conejos nacidos sea igual a la cantidad de conejos que mueren. . Este es un equilibrio dinámico a medida que cambia el sistema, pero en general, hay un efecto de cero neto.

Diferentes sistemas pueden tener diferentes tasas de cambio. Para calcular la tasa de cambio de un sistema, el cambio de número (aumento o disminución) para el año actual se divide por el número neto del año anterior y se multiplica por 100 para obtener el porcentaje. Echemos un vistazo a una población de conejos como ejemplo. La tasa de cambio para un año es un aumento de 129 conejos de la población de 62 conejos del año anterior. La tasa de cambio de esta población de conejos para este año es 129 / 62 = 2,08. Multiplicando eso por 100 da un porcentaje de 208%. Esto significa que esta población de conejos tuvo una tasa de cambio del 208%. Si un sistema disminuye durante un año, la tasa de cambio será negativa.

Resumen de la lección

Para repasar, un sistema natural es un grupo de componentes en la naturaleza que realizan una función específica. Un sistema de ingeniería es similar pero se compone de componentes hechos por el hombre que realizan una función específica. Un sistema es estable cuando las circunstancias no lo interrumpen. Hay dos formas en que un sistema puede ser estable. Cuando un sistema tiene equilibrio estático , significa que el sistema es estable cuando el sistema no está haciendo nada. Cuando un sistema tiene equilibrio dinámico , significa que el sistema es estable cuando se usa. Los sistemas diseñados incluirán retroalimentaciónrecopilados por un sensor u otra herramienta que proporciona datos sobre lo que está sucediendo en el sistema. La tasa de cambio de un sistema se calcula dividiendo la cantidad de cambio del año por el número total neto del año anterior.

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