불안정성

동역학계에서 불안정성(instability)은 일부 출력 또는 내부 상태가 시간과 함께 무한정 증가하는 것을 의미한다. 안정적이지 않은 모든 시스템이 불안정한 것은 아니다. 시스템은 경계적으로 안정하거나 극한 주기 궤도 거동을 보일 수도 있다.

구조공학에서 구조 보나 기둥은 과도한 압축 하중이 가해지면 불안정해질 수 있다. 특정 임계점을 넘어서면 구조적 처짐이 응력을 증폭시키고, 이는 다시 처짐을 증가시킨다. 이는 좌굴 또는 꺾임 형태로 나타날 수 있다. 일반적인 연구 분야를 구조 안정성이라고 한다.

대기 불안정은 지구상의 모든 기상 시스템의 주요 구성 요소이다.

 제어 시스템의 불안정성 

동역학계 이론에서, 시스템의 상태 변수는 무한정 진화하면 불안정하다고 한다. 시스템 자체는 적어도 하나의 상태 변수가 불안정하면 불안정하다고 한다.

연속 시간 제어이론에서 시스템은 특성 방정식의 근 중 어느 하나라도 실수부가 0보다 크면 (또는 0이 중복근인 경우) 불안정하다. 이는 상태 행렬의 고유값 중 어느 하나라도 실수부가 0보다 크거나, 허수축에 있는 고유값의 경우 대수적 중복도가 기하학적 중복도보다 큰 것과 동등하다. 이산 시간에서의 동등한 조건은 고유값 중 적어도 하나가 절댓값에서 1보다 크거나, 두 개 이상의 고유값이 같고 절댓값이 1인 경우이다.

 고체 역학의 불안정성 
 좌굴
 탄성 불안정성
 비선형 구성 모델의 드러커 안정성
 비오 불안정성 (엘라스토머의 표면 주름)
 경압 불안정성

 유체 불안정성 
섬네일|유체역학 시뮬레이션의 레일리-테일러 불안정 
섬네일|충돌하는 두 개의 제트가 생성하는 불안정한 유동 구조.

유체 불안정성은 액체, 기체, 플라스마에서 발생하며, 종종 형성되는 모양으로 특징지어진다. 이는 유체역학 및 자기 유체 역학에서 연구된다. 유체 불안정성은 다음과 같다.

 벌루닝 불안정성 (레일리-테일러 불안정성과 유사); 자기권에서 발견됨
 대기 불안정
 유체역학적 불안정성 또는 동적 불안정성 (대기역학)
 관성 불안정성; 경압 불안정성; 대칭 불안정성, 조건부 대칭 또는 대류 대칭 불안정성; 경압 불안정성; 헬름홀츠 또는 전단 불안정성; 회전 불안정성
 정수압 불안정성 또는 정적 불안정성/수직 불안정성 (공기덩이 불안정성), 열역학적 불안정성 (대기열역학)
 조건부 또는 정적 불안정성, 부력 불안정성, 잠재 불안정성, 비국소 정적 불안정성, 조건부 대칭 불안정성; 대류, 잠재, 또는 열 불안정성, 제1종 및 제2종의 대류 불안정성; 절대 또는 기계적 불안정성
 베나르 불안정성
 드리프트 미러 불안정성
 켈빈-헬름홀츠 불안정 (플라스마의 디오코트론 불안정성과 유사하지만 다름)
 레일리-테일러 불안정
 비스커스 핑거
 플래토-레일리 불안정성 (레일리-테일러 불안정성과 유사)
 리흐트마이어-메시코프 불안정성 (레일리-테일러 불안정성과 유사)
 충격파 불안정성
 벤자민-페어 불안정성 (변조 불안정성으로도 알려져 있음)

 플라스마 불안정성 

플라스마 불안정성은 (1) 유체역학적 불안정성과 (2) 운동학적 불안정성의 두 가지 일반적인 그룹으로 나눌 수 있다. 플라스마 불안정성은 또한 다른 모드로 분류된다 – 플라스마 안정성의 이 단락을 참조.

 항성계의 불안정성 

은하와 성단은 중력 퍼텐셜의 작은 교란이 원래의 교란을 강화하는 밀도 변화를 야기하는 경우 불안정할 수 있다. 이러한 불안정성은 일반적으로 별들의 움직임이 고도로 상관되어야 하며, 무작위적인 움직임으로 인해 교란이 "번지는" 것을 방지해야 한다. 불안정성이 진행된 후, 시스템은 일반적으로 이전보다 "더 뜨거워지거나"(움직임이 더 무작위적이거나) 더 둥글어진다. 항성계의 불안정성은 다음과 같다.

 빠르게 회전하는 원반의 막대 불안정성
 진스 불안정성
 파이어호스 불안정성
 중력열 불안정성
 방사상 궤도 불안정성
 차가운 회전 원반의 다양한 불안정성

 관절 불안정성 
신체 부위의 어떤 염좌 이후 가장 흔한 잔여 장애는 불안정성이다. 기계적 불안정성은 불충분한 안정화 구조와 생리학적 한계를 초과하는 이동성을 포함한다. 기능적 불안정성은 재발성 염좌 또는 손상된 관절이 꺾이는 느낌을 수반한다. 부상은 관절의 고유수용성감각 결함과 손상된 자세 조절을 야기한다. 근육 약화, 잠재적 불안정성, 자세 조절 능력 저하를 가진 개인은 자세 조절 능력이 더 좋은 사람보다 부상에 더 취약하다. 불안정성은 자세 동요를 증가시키는데, 이는 피실험자가 이상적인 압력 중심에서 벗어나는 시간과 거리를 측정하는 것이다. 피실험자의 자세 동요 측정은 질량 중심의 지상 수직 투영으로 정의되는 압력 중심(CoP) 테스트를 통해 계산할 수 있다. 연구자들은 관절 부상이 감각 신경 섬유의 중단인 감각 상실과 기능적 불안정성을 야기한다면, 피실험자의 자세 동요가 달라져야 한다고 이론화했다. 관절 안정성은 신체 역학을 변경하기 위해 보조기와 같은 외부 지지 시스템을 사용하여 향상될 수 있다. 보조기가 제공하는 기계적 지지는 자세 조절을 유지하고 안정성을 높이는 피부 구심성 피드백을 제공한다.

 각주 

 외부 링크 
 eFluids 유체 흐름 이미지 갤러리 

분류:체계 이론
분류:유체역학
분류:안정성 이론