Gleichgewicht (Systemtheorie)
Gleichgewicht ist der Zustand eines Systems, bei dem sich eine oder mehrere Zustandsgrößen über einen bestimmten Zeitraum hinweg im Mittel nicht verändern.
Systematik der Gleichgewichte
Statisches Gleichgewicht
Bezogen auf Systeme starrer Körper (siehe Physik).
- Gekennzeichnet durch den Zustand der Ruhe oder einer konstanten Geschwindigkeit.
- Dieser Zustand ist dann gegeben, wenn die Summe aller am System angreifenden Kräfte und Momente sich gegenseitig aufheben. (Die Summe der Kraft- und Drehmomentvektoren ist Null.)
- Balkenwaage
- Freier Fall (Fallschirm)
- Weltraumflug
Dynamisches Gleichgewicht
Trotz gleichzeitigen Auf- und Abbaus von Systemelementen verändert sich die Zahl der Elemente nicht.
Beispiele: Thermostat, Regulation des Blutzuckerspiegels durch Hormone; über Enzyme durch Hemmstoffe gesteuert Stoffwechselketten
Beispiele:
Fließgleichgewicht an einem Überlaufwehr, konstante Temperatur (Siedetemperatur) einer siedenden Flüssigkeit
Beispiele:
Dynamisches Gleichgewicht nicht-offener Systeme
Dynamisches Gleichgewicht in offenen Systemen
Hier findet sowohl ein Energie- als auch ein Stoffaustausch mit der Umgebung statt. Homöostatisches Gleichgewicht
Gekennzeichnet durch Rückkopplung über spezielle Informationsbahnen. Der Durchfluss von Energie oder Stoffen wird durch ein internes Rückkopplungssystem so gesteuert, dass eine bestimmte Systemgröße trotz Störungen oder Schwankungen dieser Ströme konstant bleibt.Fließgleichgewicht in rückwirkungsfreien Systemen
Die konstante Größe ist unabhängig von Zu- oder Abfluss und ergibt sich nur aus den besonderen Baumerkmalen des Systems.Fließgleichgewicht in Systemen mit Rückwirkung
Die Konstanz einer Größe ergibt sich aus einfachen Rückwirkungen im System selbst.
Je mehr Wasser zufließt, um so höher ist der Wasserpegel im Rohr, je höher aber der Wasserpegel im Rohr ist, umso höher ist auch der Hydrostatische Druck der Wassersäule im Rohr und damit der Abfluss; je höher aber der Abfluss ist, umso niedriger wird die Wassersäule und damit der hydrostatische Druck und umso geringer wird der Abfluss. Es findet also eine negative Rückkopplung zwischen Höhe des Wasserspiegels und der Menge des Wasserabflusses statt.
Verhalten von Gleichgewichten bei Störungen
Beispiele:
Siehe auch
Gleichgewicht, Pendel, Doppelpendel, Planetenbewegung, Nullwachstum, chaotische Systeme, Hardy-Weinberg-Gleichgewicht