Магазины электрических ве­личин

Вид материала

Документы

Содержание Связи механические) Механика сплошной среды Механика сыпучих сред Механика тел переменной массы Механический эквивалент света Механический эквивалент теплоты Механокалорический эф­фект Меченые атомы Перенос энергии.

Подобный материал:

• Рабочей программы дисциплины Электроэнергетические системы и сети по направлению подготовки, 21.71kb.
• Отчет по лабораторной работе должен содержать: наименование работы и номер, схемы, 365.83kb.
• Экзаменационные вопросы по курсу «Электротехника и электроника», 23.91kb.
• Бизнес-план магазина товаров для детей Содержание, 138.19kb.
• 1. Основные понятия и обозначения электрических величин и элементов электрических цепей., 277.03kb.
• Цифровой вольтметр щ-304, 137.06kb.
• Телемеханики, 26.01kb.
• Отдел метрологического обеспечения измерений электрических величин, 42.58kb.
• Курсовая работа по курсу «основы физических измерений», 226.86kb.
• Теория электрических цепей (часть, 63kb.

Часть М., непосредственно свя­занную с техникой, составляют мно­гочисленные общетехн. и спец. дисцип­лины, такие, как гидравлика, сопро­тивление материалов, строит. М., ки­нематика механизмов, динамика машин и механизмов, теория гироскопич. устройств, внеш. баллистика, дина­мика ракет, теория движения назем­ных, морских и воздушных транспорт­ных средств, теория регулирования и управления движением разл. объектов и др. Все эти дисциплины пользуются ур-ниями и методами теор. М. Та­ким образом, М. явл. одной из на­учных основ мн. областей совр. тех­ники.

Основные понятия и методы меха­ники. Осн. кинематич. мерами дви­жения в М. являются: для точки — её скорость и ускорение, а для тв.

тела — скорость и ускорение поступат. движения и угловая скорость и угловое ускорение вращат. движения. Кинематич. состояние деформируе­мого тв. тела характеризуется относит. удлинениями и сдвигами его ч-ц; совокупность этих величин определяет т. н. тензор деформаций. Для .жидкостей и газов кинематич. состоя­ние характеризуется тензором ско­ростей деформаций; при изучении поля скоростей движущейся жидкости пользуются также понятием вихря, характеризующего вращение ч-цы. Осн. мерой механич. вз-ствия матер. тел в М. явл. сила. Одновременно в М.

пользуются понятием момента силы относительно точки и относительно

оси.. В М. сплошной среды силы задаются их поверхностным или объёмным распределением, т. е. отношением величины силы к площади поверхности (для поверхностных сил) или к объёму (для массовых сил), на к-рые соответствующая сила действует. Воз­никающие в сплошной среде внутр. напряжения характеризуются в каждой точке среды касательными и норм. .напряжениями, совокупность к-рых представляет собой величину, наз. тензором напряжений. Среднее арифметическое трёх норм. напряжений, взятое с обратным знаком, определяет величину, наз. давлением в данной точке среды.

На движение тела, помимо действующих сил, оказывает влияние степень его инертности. Для матер. точки мерой инертности явл. её масса, ииертность матер. тела зависит от его общей массы и от распределения масс теле, к-рое характеризуется положением центра масс и величинами, наз. осевыми и центробежными моментами инерции; совокупность этих величин определяет т. н. тензор инерции. Инертность жидкости или газа характеризуется их плотностью.

В основе М. лежат три закона Нью­тона. Первые два справедливы по от­ношению к т. н. инерциальной сис­теме отсчёта. Второй закон даёт осн. ур-ния для решения задач дина­мики точки, а вместе с третьим — для

решения задач динамики системы ма­тер. точек. В М. сплошной среды, кроме законов Ньютона, использу­ются ещё законы, отражающие св-ва данной среды и устанавливающие для неё связь между тензором напряжений и тензорами деформаций или скоро­стей деформаций. Таков Гука закон для линейно-упругого тела и закон Ньютона для вязкой жидкости (см. Вязкость). О законах, к-рым подчи­няются др. среды, см. Пластичность и Реология.

Важное значение для решения за­дач М. имеют понятия о динамич. ме­рах движения, к-рыми явл. количе­ство движения, момент количества движения (или кинетич. момент) и кинетическая энергия, и о мерах дей­ствия силы, каковыми служат им­пульс силы и работа. Соотношение между мерами движения и мерами действия силы дают т. н. общие теоре­мы динамики. Эти теоремы и вы­текающие из них законы сохранения кол-ва движения, момента кол-ва дви­жения и механич. энергии выражают св-ва движения любой системы матер. точек и сплошной среды.

Эфф. методы изучения равновесия и движения несвободной механич. сис­темы (см. Связи механические) дают вариационные принципы механики, в частности возможных перемещений принцип, наименьшего действия прин­цип, а также Д'Аламбера принцип. При решении задач М. широко ис­пользуются вытекающие из её за­конов или принципов дифф. ур-ния движения матер. точки, тв. тела И сис­темы матер. точек, в частности ур-ния Лагранжа, канонич. ур-ния, ур-ние Гамильтона — Якоби, а в М. сплош­ной среды — соответствующие ур-ния равновесия или движения этой среды, ур-ние неразрывности (сплошности) среды и ур-ние энергии.

Основные этапы развития механики. М.— одна из древнейших наук. Её воз­никновение и развитие неразрывно связаны с развитием производит. сил общества, нуждами практики. Раньше других разделов М. под влиянием за­просов гл. обр. строит. техники на­чинает развиваться статика. Первые дошедшие до нас трактаты по М., где рассматриваются элем. задачи статики и св-ва простейших машин, появи­лись в Древней Греции. К ним отно­сятся натурфилософские сочинения Аристотеля (4 в. до н. э.), к-рый ввёл в науку термин «М.». Научные основы статики (теория рычага, сложение параллельных сил, учение о центре тяжести, начала гидростатики и др.) разработал Архимед (3 в. до н. э.). Существенный вклад в дальнейшие исследования по статике (установле­ние правил параллелограмма сил и развитие учения о моменте силы) при­надлежит Леонардо да Винчи (15 в.), голл. учёному С. Стевину (16 в.), франц. учёному П. Вариньону (17 в.), а по теории пар сил — франц. учёно­му Л. Пуансо (1804).

Периодом создания научных основ динамики, а с ней и всей М. явился 17 в. Большое влияние на развитие М. оказало учение польск. астронома Н. Коперника (16 в.) и открытие нем. астрономом И. Кеплером законов дви­жения планет (нач. 17 в.). Осново­положником динамики явл. итал. учё­ный Г. Галилей, к-рый дал первое верное решение задачи о движении тела под действием силы (закон рав­ноускоренного падения); его исследо­вания привели к открытию закона инерции и принципа относительности классич. М.; им же положено начало теории колебаний (открытие изохронности малых колебаний маятни­ка) и науке о сопротивлении материа­лов (исследование прочности балок). Важные для дальнейшего развития М. исследования движения точки по ок­ружности, колебаний физ. маятника и законов упругого удара тел принад­лежат голл. учёному X. Гюйгенсу. Создание основ классич. М. заверша­ется трудами И. Ньютона, сформули­ровавшего осн. законы М. (1687) и открывшего закон всемирного тяго­тения. В 17 в. были установлены и два исходных положения М. сплошной среды: закон вязкого трения в жид­костях и газах (Ньютон) и закон, выражающий зависимость между на­пряжениями и деформациями в упру­гом теле (англ. учёный Р. Гук).

В 18 в. интенсивно развиваются аналитич. методы решения задач М., осно­вывающиеся на использовании дифф. и интегр. исчислений. Для матер. точ­ки эти методы разработал Л. Эйлер, заложивший также основы динамики тв. тела. Аналитич. методы решения задач динамики системы основываются на принципе возможных перемеще­ний, развитию и обобщению к-рого были посвящены исследования швейц. учёного И. Бернулли, франц. учёных Л. Карно, Ж. Фурье и Ж. Лагранжа, и на принципе, высказанном франц. учёным Д'Аламбером и носящем его имя. Разработку этих методов завер­шил Лагранж, получивший ур-ния движения системы в обобщённых коор­динатах (назв. его именем); им же раз­работаны основы совр. теории коле­баний. Др. путь решения задач М. ис­ходит из принципа наименьшего дей­ствия в форме, высказанной для точки франц. учёным П. Мопертюи и обоб­щённой на случай системы точек Лагранжем. В М. сплошной среды Эй­лером, швейц. учёным Д. Бернулли, а также Лагранжем и Д'Аламбером были разработаны теор. основы гидро­динамики идеальной жидкости.

В 19 в. продолжается интенсивное развитие всех разделов М. В динамике тв. тела результаты, полученные Эй­лером и Лагранжем, а затем продол­женные С. В. Ковалевской и др. ис­следователями, послужили основой, имеющей большое ирактич. значение

415


теории гироскопа. Дальнейшему раз­витию принципов М. были посвяще­ны исследования М. В. Остроград­ского, ирл. учёного У. Гамильтона, нем. учёных К. Якоб и и Г. Герца и др. Англ. учёным Э. Раусом, Н. Е. Жу­ковским и особенно А. М. Ляпуно­вым была разработана теория устой­чивости равновесия и движения. И. А. Вышнеградский заложил основы совр. теории автоматич. регулирова­ния. Доказанная франц. учёным Г. Кориолисом теорема о составляющих ускорения легла в основу динамики относит. движения. Кинематика, раз­вивавшаяся одновременно с динами­кой, выделяется во 2-й пол. 19 в. в самостоят. раздел М.

Значит. развитие в 19 в. получила М. сплошной среды. Франц. учёными Л. Навье и О. Коши были установле­ны общие ур-ния теории упругости. Дальнейшие фундам. результаты в этой области получили англ. учё­ные Дж. Грин, У. Томсон, франц. учёные С. Пуассон, А. Сен-Венан, Г. Ламе, нем. учёный Г. Кирхгоф, Остроградский и др. Исследования Навье и англ. учёного Дж. Стокса при­вели к установлению дифф. ур-ний движения вязкой жидкости. Сущест­венный вклад в дальнейшее развитие динамики идеальной и вязкой жид­кости внесли нем. учёный Г. Гельм­гольц (учение о вихрях), Кирхгоф и Жуковский (отрывное обтекание тел), англ. учёный О. Рейнольдс (начало изучения турбулентных тече­ний), Н. П. Петров (гидродинамич. теория трения при смазке), нем. учё­ный Л. Прандтль (теория погранично­го слоя) и др. Сен-Венан предложил первую матем. теорию пластич. тече­ния металла.

В 20 в. интенсивно развиваются новые области науки — теория нели­нейных колебаний, основы к-рой бы­ли заложены в трудах Ляпунова и франц. учёного А. Пуанкаре, М. тел перем. массы и динамика ракет, где ряд исходных исследований при­надлежит И. В. Мещерскому (труды кон. 19 в.) и К. Э. Циолковскому. В М. сплошной среды появляются два раздела: аэродинамика, основы к-рой, как и всей авиац. науки, были созданы Жуковским, и газовая дина­мика, основы к-рой были заложены С. А. Чаплыгиным.

Современные проблемы механики. К числу этих проблем относятся уже отмечавшиеся задачи теории колеба­ний (особенно нелинейных), динамики тв. тела, теории устойчивости движе­ния, а также М. тел перем. массы и динамики косм. полётов. Всё боль­шее значение приобретают задачи, требующие применения вероятност­ных методов расчёта, т. е. задачи, в к-рых, напр., для действующих сил известна лишь вероятность того, ка­кие значения они могут иметь. В М.

непрерывной среды весьма актуальны проблемы: изучения поведения макро­частиц при изменении их формы, что связано с разработкой более строгой теории турбулентного течения жид­кости; решения задач теории пластич­ности и ползучести; создания обос­нованной теории прочности и разру­шения тв. тел.

Большой круг задач М. связан с изучением движения плазмы в магн. поле (магнитная гидродинамика), т. е. с решением одной из самых актуаль­ных проблем совр. физики — осущест­влением управляемого термоядерного синтеза. В гидродинамике ряд важ­нейших задач связан с проблемами больших скоростей в авиации, бал­листике, турбиностроении и двигателестроении. Много новых задач воз­никает на стыке М. с др. областями наук. Сюда относятся проблемы гидротермохимии, т. е. исследования механич. процессов в жидкостях и га­зах, вступающих в хим. реакции, изучение сил, вызывающих деление клеток, механизма образования му­скульной силы и др.

При решении мн. задач М. исполь­зуются электронно-вычислительные и аналоговые машины; разработка ме­тодов решения новых задач М. с по­мощью этих машин (особенно М. сплошной среды) — также весьма ак­туальная проблема.

• Г а л и л е й Г., Соч., т. 1, М.—Л., 1934; Н ь ю т о н И., Математические начала на­туральной философии, пер. с лат., М.—Л., 1936 (Крылов А. Н., Собр. соч., т. 7); Э й л е р Л., Основы динамики точки, пер. с лат., М.—Л., 1938; Д'А л а м б е р Ж., Динамика, пер. с франц., М.—Л., 1950; Л а г р а н ж Ж., Аналитическая механика, пер. с франц., 2 изд., т. 1—2, М.—Л., 1950; Жуковский Н. Е., Теоретическая механика, 2 изд., М.—Л., 1952; Суслов Г. К., Теоретическая механика, 3 изд., М.— Л., 1946; Бухгольц Н. Н., Основной курс теоретической механики, 9 изд., ч. 1, 6 изд., ч. 2, М., 1972; Моисеев Н. Д., Очерки развития механики, М., 1961; Кос­модемьянский А. А., Очерки по истории механики, 2 изд., М., 1964; История механики с древнейших времен до конца XVIII в., М., 1971; Веселовский И. Н., Очерки по истории теоретической механи­ки, М., 1974; Механика в СССР за 50 лет, т. 1—3, М., 1968—72; См. также лит. при ст. Гидроаэромеханика, Упругости теория и Пластичности теория.

С. М. Тарг.

МЕХАНИКА СПЛОШНОЙ СРЕДЫ, раздел механики, посвящённый изу­чению движения и равновесия газов, жидкостей, плазмы и деформируемых тв. тел; подразделяется на гидроаэромеханику, газовую динамику, упругости теорию, пластичности теорию и др. Осн. допущение М. с. с. состоит в том, что в-во можно рассматривать как не­прерывную, сплошную среду, пре­небрегая его молекулярным (атом­ным) строением, и одновременно счи­тать непрерывным распределение в среде всех её хар-к (плотности, на­пряжений, скоростей ч-ц и др.). Эти допущения позволяют применять в М. с. с. хорошо разработанный для непрерывных ф-ций аппарат высшей математики на основании того, что размеры молекул ничтожно малы по сравнению с размерами ч-ц, к-рые

рассматриваются при теор. и эксперим. исследованиях в М. с. с.

Исходными в М. с. с. при изучении любой среды являются: 1) ур-ния движения или равновесия среды, полу­чаемые как следствие осн. законов ме­ханики; 2) ур-ние неразрывности (сплошности) среды, являющееся след­ствием закона сохранения массы; 3) ур-ние сохранения энергии. Осо­бенности каждой конкретной среды учитываются т. н. ур-нием состояния, или реологич. ур-нием, устанавли­вающим для данной среды вид зави­симости между напряжениями и де­формациями или скоростями дефор­мации среды. Хар-ки среды могут также зависеть от темп-ры и др. физ.-хим. параметров; вид таких зависимо­стей устанавливается дополнительно. Кроме того, при решении каждой кон­кретной задачи должны задаваться начальные и граничные условия, вид к-рых тоже зависит от особенностей среды.

М. с. с. применяется в разл. обла­стях физики и техники.

• Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1954 (Теоретическая физика); Седов Л. И., Механика сплошной среды, 2 изд., т. 1—2, М., 1973.

С. М. Тарг.

МЕХАНИКА СЫПУЧИХ СРЕД, раздел механики сплошной среды, в к-ром исследуются равновесие и движение сыпучих сред (песчаных, глинистых и др. грунтов, зерна и т. д.). Задача М. с. с.— гл. обр. определение дав­ления грунтов на опорные стенки, формы возможных поверхностей спол­зания откосов, вычисление необходи­мой глубины фундаментов, определе­ние давления зерна на стены элевато­ров, изучение волн. процессов в грун­тах при динамич. нагружениях и т. д. Одним из осн. разделов М. с. с. явл. механика грунтов.

МЕХАНИКА ТЕЛ ПЕРЕМЕННОЙ МАССЫ, раздел теор. механики, в к-ром изучается движение матер. тел, масса к-рых изменяется во время дви­жения. Осн. исследования по М. т.п. м. принадлежат И. В. Мещерскому и К. Э. Циолковскому. Задачи М. т. п. м. выдвигаются развитием ави­ационной и ракетной техники, а также теор. механики и астрономии.

Изменение массы тела (точки) во вре­мя движения может обусловливаться отделением (отбрасыванием) ч-ц или их присоединением (налипанием). При полёте совр. реактивных самолётов с воздушно-реактивными двигателями происходят одновременно как про­цессы присоединения, так и отделения ч-ц. Масса таких самолётов увеличи­вается за счёт ч-ц воздуха, засасывае­мых в двигатель, н уменьшается в ре­зультате отбрасывания ч-ц — продук­тов горения топлива. Основное век­торное дифф. ур-ние движения точки перем. массы для случая присоедине­ния и отделения ч-ц, полученное в 1904 Мещерским, имеет вид:



416


где М — масса точки, v — её ско­рость, t — время, F — равнодейству­ющая приложенных сил, V₁ — отно­сит. скорость отделяющихся ч-ц, │dM₁/dt│ секундный расход массы,

V₂ — относит. скорость присоединяющихся ч-ц, │dM₂/dt│ — секундный приход

массы. Произведение (dM₁/dt)V₁=Ф₁—реактивная тяга, a ( dM2/dt)V₂=Ф₂—

тормозящая сила, обусловленная присоединением частиц. Для совр. ракет ур-ние движения получается из (*) при условии, что Ф₂=0.

В М. т. п. м. рассматриваются два класса задач: определение траекто­рии центра масс и определение движе­ния тела перем. массы около центра масс. В ряде случаев можно найти траекторные хар-ки движения центра масс, исходя из ур-ний динамики точ­ки перем. массы. Изучение движения тел перем. массы около центра масс важно для исследования динамич. ус­тойчивости реальных объектов (ра­кет, самолётов), их управляемости и манёвренности. К задачам М. т. п. м. относится также отыскание оптим. режимов движения, т. е. определение таких законов изменения массы тела или точки, при к-рых кинематич. или динамич. хар-ки их движения ста­новятся наилучшими. Наиболее эфф. метод решения таких задач — вариа­ционное исчисление.

Важной задачей механики тел пе­рем. массы с тв. оболочкой явл. изу­чение движения этих тел при нек-рых дополнит. условиях, налагаемых на скорость центра масс. Такие задачи возникают, напр., при изучении дви­жения телеуправляемых ракет и бес­пилотных самолётов, наводимых на цель автоматически, или по радио­командам с Земли, или же по коман­дам, вырабатываемым головками са­монаведения. Большое число работ по М. т. п. м. относится к изучению движения небесных тел. Допуская, что увеличение массы небесного тела происходит за счёт налипания косм. пыли, приходят к дополнит. условию о равенстве нулю абс. скорости на­липающих ч-ц. Ур-ние движения точки перем. массы в этом случае прини­мает вид: d/dt(Mv)=F. М. т. п. м.

находит приложения при исследова­ниях и в др. областях техники.

• Мещерский И. В., Работы по меха­нике тел переменной массы, 2 изд., М., 1952; Циолковский К. Э., Собр. соч., т. 2, М., 1954; Методы оптимизации с прило­жениями к механике космического полета, под ред. Дж. Лейтмана, М., 1965; Кос­модемьянский А. А., Курс теоре­тической механики, 3 изд., ч. 2, М., 1966. См. также лит. при ст. Динамика ракет.

А. А. Космодемьянский.

МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ СВЕТА, отношение потока излучения к содержащемуся в нём световому потоку. Понятие «М. э. с.» применяется обычно к монохроматич. излучению,


лежащему в световом диапазоне. Ве­личина, обратная М. э. с., наз. све­товой эффективностью излучения. М. э. с. явл. ф-цией длины волны света  и наименьшее значение, рав­ное 0,00146 Вт/лм, принимает при

555 нм.

Д. И. Лазарев.

МЕХАНИЧЕСКИЙ ЭКВИВАЛЕНТ ТЕПЛОТЫ, количество работы, экви­валентное ед. количества теплоты (ка­лории или килокалории). Понятие «М. э. т.» возникло в связи с тем, что исторически механич. работу и кол-во теплоты измеряли в разных единицах. С установлением эквивалентности ме­ханич. работы и теплоты (см. Энергии сохранения закон) были произведены тщательные измерения М. э. т., по­казавшие, что 1 ккал=426,9 кгс•м. В Международной системе единиц (СИ) принята одна единица для измере­ния работы и кол-ва теплоты — джо­уль (1 Дж=0,239 кал=0,102 кгс•м), поэтому пользоваться понятием «М. э. т.» нет необходимости.

МЕХАНОКАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФ­ФЕКТ, наблюдается в жидком гелии ⁴ Не при темп-pax ниже темп-ры пере­хода в сверхтекучее состояние (ниже 2,19 К при норм. давлении): при вы­текании гелия из сосуда через узкий капилляр или щель (~1 мкм) оста­ющийся в сосуде гелий нагревается. Открыт в 1938 англ. физиками Д. Г. Доунтом и К. Мендельсоном; эффект получил объяснение на основе квант. теории сверхтекучести. Обрат­ное явление — течение гелия, вы­званное подводом теплоты, наз. тер­момеханическим эффектом. См. Ге­лий жидкий.

МЕХАНОСТРИКЦИЯ, деформация, возникающая в ферро-, ферри- и антиферромагн. образцах при наложе­нии механич. напряжений, изменяю­щих магн. состояние (намагничен­ность) образцов. М. явл. следствием магнитострикции. В отсутствии внеш. магн. поля механич. напряжения вы­зывают в образце процессы смещения границ магн. доменов и вращения век­торов их самопроизвольной намагни­ченности, что приводит к дополни­тельному, по сравнению с упругим, изменению размеров образца. При наличии М. деформация (напр., удли­нение) образца оказывается непропорц. напряжению, т. е. наблюдается откло­нение от Гука закона.

• Белов К. П., Упругие, тепловые и электрические явления в ферромагнетиках, 2 изд., М., 1957.

МЕЧЕНЫЕ АТОМЫ, то же, что изотопные индикаторы.

МИГРАЦИЯ ЭНЕРГИИ (от лат. migratio — перемещение), многократный безызлучательный перенос энергии электронного возбуждения. При на­личии в в-ве примесных центров лю­минесценции М. э. от центра к центру наблюдается при достаточно большой концентрации примесных атомов или молекул в оптически инертном раство­рителе (жидкостях, стёклах, кристаллах); в этом случае она обычно обу­словлена резонансным диполь-дипольным или обменным вз-ствием (т. н. механизм Ферстера). В кристаллах М. э. может быть обусловлена также переносом энергии экситонами, и во мн. случаях М. э. в них можно рас­сматривать как диффузионное дви­жение экситонов. М. э. может при­водить к сенсибилизированной люми­несценции или к тушению люминесцен­ции (если при М. э. энергия возбужде­ния поглощается тушащими центрами). М. э. играет большую роль в биоло­гии в процессах фотосинтеза.

• См. лит. при ст. Перенос энергии.

М. Д. Галанин.

МИДЕЛЕВОЕ СЕЧЕНИЕ (мидель) (от голл. middel — средний), для движу­щегося в воде или воздухе тела (напр., торпеды, корпуса судна, фюзеляжа самолёта, ракеты) — наибольшее по площади сечение этого тела плоско­стью, перпендикулярной направле­нию движения. К площади М. с. обычно относят действующую на тело силу сопротивления. Под площадью М. с. понимают ещё площадь проек­ции тела на плоскость, перпендику­лярную направлению его движения.