Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики Т.2 (2001) (1135800), страница 12
Текст из файла (страница 12)
áᬮâਬ ⥯¥àì ⥫®, 室ï饥áï á ¨¬ ¢ à ¢®¢¥á¨¨.78« ¢ 27. ¢ ⮢ ï ¯à¨à®¤ ¨§«ã票ï¥à£¨ï, ¨á¯ã᪠¥¬ ï ¢ ¥¤¨¨æã ¢à¥¬¥¨ ¥¤¨¨æ¥© ¯®¢¥àå®á⨠¨§«ãç î饣® ⥫ ¯® ¢á¥¬ ¯à ¢«¥¨ï¬, §ë¢ ¥âáï í¥à£¥â¨ç¥áª®© ᢥ⨬®áâìî R. ¥¤¨¨æ¥© í¥à£¥â¨ç¥áª®© ᢥ⨬®á⨠ï¥âáï â/¬2.¥à£¥â¨ç¥áª ï ᢥ⨬®áâì § ¢¨á¨â ®â ⥬¯¥à âãàë ⥫ . ¥¯«®¢®¥ ¨§«ã票¥ á®á⮨⠨§ ¢®« à §«¨çëå ç áâ®â. «ï å à ªâ¥à¨á⨪¨ ⥯«®¢®£® ¨§«ãç¥¨ï ¢ ¦® â ª¦¥ § âì, ¢ ª ª®¬ ¤¨ ¯ §®¥ ç áâ®â ¨§«ãç ¥âáï í¥à£¨ï.
®í⮬㠢¢®¤ïâ ¤¨ää¥à¥æ¨ «ìãî å à ªâ¥à¨á⨪ãr! = r(!; T ), §ë¢ ¥¬ãî ¨á¯ã᪠⥫쮩 ᯮᮡ®áâìî ⥫ . ® ®¯à¥¤¥«¥¨î r! | íâ® ª®«¨ç¥á⢮ í¥à£¨¨, ¨á¯ã᪠¥¬®¥ ⥫®¬ ¢ ¥¤¨¨æã ¢à¥¬¥¨ ¥¤¨¨æ¥© ¯®¢¥àå®á⨠¢ ¥¤¨¨ç®¬ ¨â¥à¢ «¥ ç áâ®â. â®¡ë ¯®«ãç¨âì í¥à£¥â¨ç¥áªãî ᢥ⨬®áâì ⥫ , ¤® ¯à®¨â¥£à¨à®¢ âì¨á¯ã᪠R1⥫ìãî ᯮᮡ®áâì ¯® ¢á¥¬ ç áâ®â ¬: R = 0 r! d!. ¥¤¨¨æ¥©¨á¯ã᪠⥫쮩 ᯮᮡ®á⨠ï¥âáï ¦=¬2. £à¥â®¥ ⥫® ¥ ⮫쪮 ¨á¯ã᪠¥â í¥à£¨î, ® ¨ ¯®£«®é ¥â ¥¥.
¥à£¨ï, ¨§«ãç ¥¬ ï ¢á¥© ¯®¢¥àå®áâìî ⥫ ¢ ¥¤¨¨æã ¢à¥¬¥¨ §ë¢ ¥âáﯮ⮪®¬ ¨§«ã票ï .®£«®é ⥫ì ï ᯮᮡ®áâì ⥫ a! å à ªâ¥à¨§ã¥âáï ®â®è¥¨¥¬¯®â®ª ¨§«ã票ï, ¯®£«®é¥®£® ⥫®¬ ¢ ¥ª®â®à®¬ ¬ «®¬ ¨â¥à¢ «¥ ç áâ®â, ª ¯®â®ªã ¯ ¤ î饣® ⥫® ¨§«ãç¥¨ï ¢ ⮬ ¦¥ ¨â¥à¢ «¥ ç áâ®â.â® | ¡¥§à §¬¥à ï ¢¥«¨ç¨ , ¥ ¯à¥¢ëè îé ï ¥¤¨¨æë. ¥«®, ᯮᮡ®¥ ¯®£«®é âì ¯à¨ «î¡®© ⥬¯¥à âãॠ¢á¥ ¯ ¤ î騥 ¥£® ¨§«ã票ï¢á¥å ç áâ®â, §ë¢ ¥âáï ¡á®«îâ® ç¥àë¬, ¤«ï ¥£® a! 1.
¡á®«îâ®ç¥àëå ⥫ ¢ ¯à¨à®¤¥ ¥ ¡ë¢ ¥â, íâ® | ®ç¥à¥¤ ï 䨧¨ç¥áª ï ¡áâà ªæ¨ï.㤥¬ ¯®®ç¥à¥¤® ¯®¬¥é âì ¢ èã ¯®«®áâì à §«¨çë¥ â¥« . ᥮¨ 室ïâáï ¢ ®¤¨ ª®¢ëå ãá«®¢¨ïå, ¢ ®ªà㦥¨¨ ⮣® ¦¥ á ¬®£® ¨§«ã票ï. ¡®§ 稬 f (!; T ) í¥à£¨î, ¯ ¤ îéãî ¢ ¥¤¨¨æã ¢à¥¬¥¨ ¥¤¨¨æã ¯®¢¥àå®á⨠⥫ ¢ ¥¤¨¨ç®¬ ¨â¥à¢ «¥ ç áâ®â. ¥«® ¯®£«®â¨â ¤®«î í¥à£¨¨ a! f (!; T ). á®áâ®ï¨¨ à ¢®¢¥á¨ï íâ í¥à£¨ï ¤®«¦ ¡ëâì à ¢ ¨á¯ã饮© ⥫®¬ í¥à£¨¨:r! = a! f (!; T ):(27.1) §«¨çë¥ â¥« ¢ ¯®«®á⨠¨¬¥îâ à §ãî ¯®£«®é ⥫ìãî ᯮᮡ®áâì,á«¥¤®¢ ⥫ì®, ã ¨å ¡ã¤¥â ¨ à § ï ¨á¯ã᪠⥫ì ï ᯮᮡ®áâì, â ª çâ®®â®è¥¨¥ r! =a! ¥ § ¢¨á¨â ®â ª®ªà¥â®£® ⥫ , ¯®¬¥é¥®£® ¢ ¯®«®áâì:r! = f (!; T ):(27.2)a!27.1.¥¯«®¢®¥ ¨§«ã票¥79 ¤à㣮© áâ®à®ë, ¨á¯ã᪠⥫ì ï ᯮᮡ®áâì ⥫ ¥ § ¢¨á¨â ®â ¯®«®áâ¨, ¢ ª®â®àãî ®® ¯®¬¥é¥®, ® «¨èì ®â ᢮©á⢠⥫ . ª¨¬ ®¡à §®¬,äãªæ¨ï f (!; T ) ¥áâì 㨢¥àá «ì ï äãªæ¨ï ç áâ®âë ¨ ⥬¯¥à âãàë,¥ § ¢¨áïé ï ¨ ®â ¯®«®áâ¨, ¨ ®â ⥫ ¢ ¥©.
®®â®è¥¨¥ (27.2) §ë¢ ¥âáï § ª®®¬ ¨à壮ä . «ï ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ a! = 1, ®âªã¤ á«¥¤ã¥â 䨧¨ç¥áª ï ¨â¥à¯à¥â æ¨ï 㨢¥àá «ì®© äãªæ¨¨ f (!; T )¢ § ª®¥ ¨à壮ä : ® ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ¨á¯ã᪠⥫ìãî ᯮᮡ®áâì ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ .áâ ®¢¨¬ ⥯¥àì á¢ï§ì ¬¥¦¤ã ¨á¯ã᪠⥫쮩 ᯮᮡ®áâìî ç¥à®£®â¥« f (!; T ) ¨ ᯥªâà «ì®© ¯«®â®áâìî u(!; T ) \áâ ¤ à⮣®" ¨§«ãç¥¨ï ¢ ¯®«®á⨠(¢ëè¥ ¬ë §¢ «¨ ¥£® ¨§«ã票¥¬ ç¥à®£® ⥫ ). à ¢¨¢ ï à §¬¥à®á⨠íâ¨å ¢¥«¨ç¨, ¢¨¤¨¬, çâ® ®â®è¥¨¥ f=u ¨¬¥¥â à §¬¥à®áâì ᪮à®áâ¨.
¤¨á⢥ ï ¢¥«¨ç¨ à §¬¥à®á⨠᪮à®áâ¨, ª®â®à ï áá®æ¨¨àã¥âáï á í«¥ªâ஬ £¨â묨 ¢®« ¬¨ | í⮠᪮à®áâì ᢥâ . ®í⮬㠨᪮¬®¥ á®®â®è¥¨¥ ¤®«¦® ¨¬¥âì ¢¨¤: f (!; T ) c u(!; T ). ©¤¥¬ ª®íä䍿¨¥â ¯à®¯®à樮 «ì®á⨠¢ í⮩ ä®à¬ã«¥. ª ç¥á⢥ ¬®¤¥«¨ ç¥à®£® ⥫ ¢®§ì¬¥¬ § ¬ªãâãî ¯®«®áâì á ¥¡®«ì訬 ®â¢¥àá⨥¬ s(à¨á. 27.1).
ãç ᢥâ , ¯ ¤ î騩 ¢ãâàì í⮩ ¯®«®á⨠ç¥à¥§ ®â¢¥àá⨥ s,¯à¥â¥à¯¥¢ ¥â ¬®£®ªà ⮥ ®âà ¦¥¨¥. ਠª ¦¤®¬ ®âà ¦¥¨¨ á⥪¨¯®«®á⨠¯®£«®é îâ ç áâì í¥à£¨¨. ®í⮬㠨â¥á¨¢®áâì «ãç ᢥâ ,¢ë室ï饣® ¨§ ®â¢¥àáâ¨ï ¢® ¬®£® à § ¬¥ìè¥ ¨â¥á¨¢®á⨠¢å®¤ï饣®«ãç . ¥¬ ¡®«ìè¥ ®â®è¥¨¥ ¯«®é ¤¨ ¯®«®á⨠ª ¯«®é ¤¨ ®â¢¥àáâ¨ï,⥬ ¡«¨¦¥ â ª®¥ ⥫® ª ¡á®«îâ® ç¥à®¬ã. ®í⮬㠮⢥àá⨥ ¢ ¯®«®á⨠¨§«ãç ¥â ª ª ¡áâà ªâ®¥ ç¥à®¥ ⥫®.¨á. 27.1: ®«®áâì á ¥¡®«ì訬 ®â¢¥àá⨥¬ ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ॠ«¨§ æ¨î ç¥à®£®â¥« . ¤à㣮© áâ®à®ë, ¢ãâਠ¯®«®á⨠áãé¥áâ¢ã¥â à ¢®¢¥á®¥ ⥯«®¢®¥¨§«ã票¥ ᮠᯥªâà «ì®© ¯«®â®áâìî u.
®¤áç¨â ¥¬ í¥à£¨î dW ,¢ë室ïéãî ¨§ ®â¢¥àáâ¨ï ¯«®é ¤ìî s ¢ ¯à ¢«¥¨¨, § ¤ ®¬ 㣫®¬80« ¢ 27. ¢ ⮢ ï ¯à¨à®¤ ¨§«ã票ï. ®-¯¥à¢ëå, ¢ ¤ ®¬ ¯à ¢«¥¨¨ § ¢à¥¬ï t ¬®¦¥â ¢ë©â¨ ⮫쪮í¥à£¨ï, ᮤ¥à¦ é ïáï ¢ ª«®®¬ 樫¨¤à¥ á ¯«®é ¤ìî ®á®¢ ¨ï s¨ ¤«¨®© ®¡à §ãî饩 ct (à¨á.
27.2,a). ¡ê¥¬ â ª®£® 樫¨¤à à ¢¥dV = ct s cos . ®¤¥à¦ é ïáï ¢ ¥¬ í¥à£¨ï ⥯«®¢®£® ¨§«ã票ï à ¢ dW = u(T ) dV = cu(T )t s cos . ® ¥ ¢áï ® à á¯à®áâà ï¥âáï ¯®¤ã£«®¬ . ¥¯«®¢®¥ ¨§«ã票¥ à á¯à®áâà ï¥âáï ¯® ¢á¥¬ ¯à ¢«¥¨ï¬á à ¢®© ¢¥à®ïâ®áâìî (à¨á. 27.2,b). ®í⮬㠢 ⥫¥áë© ã£®« d =2 sin d ¯®¯ ¤¥â ⮫쪮 ç áâì í¥à£¨¨ (¬ë ®¡®§ 稬 íâã ¤®«î ª ªdW ), ¯à®¯®à樮 «ì ï ¢¥«¨ç¨¥ d. ª ª ª ¯®«ë© ⥫¥áë© ã£®«à ¢¥ 4, ¨¬¥¥¬:(27.3)dW = dW d4 = cu(2T ) ts sin cos d:¨á.
27.2: ¥¯«®¢®¥ ¨§«ã票¥ ¨§ ®â¢¥àáâ¨ï ¢ ¯®«®áâ¨.¥¯¥àì ®áâ «®áì ¯à®¨â¥£à¨à®¢ âì ¯® 㣫 ¬ , çâ®¡ë ¯®«ãç¨âì ¯®«ãî í¥à£¨î W , ¢ë室ïéãî ¨§ ®â¢¥àáâ¨ï ¯®«®áâ¨. ¡à é ¥¬ ¢¨¬ ¨¥: ¨§«ã票¥ ¯ ¤ ¥â ®â¢¥àá⨥ ⮫쪮 ¨§ «¥¢®£® ¯®«ã¯à®áâà á⢠,â ª ç⮠㣮« ¬®¦¥â ¬¥ïâìáï ¢ ¯à¥¤¥« å ®â ã«ï ¤® =2:Zcu(T )cu(T )sin2 =2W =ts sin cos d =ts=222 00cu(T ) ts:(27.4)=4 §¤¥«¨¢ W ¢à¥¬ï t ¨ ¯«®é ¤ì ®â¢¥àáâ¨ï s, ¯®«ã稬 í¥à£¥â¨ç¥áªãî ᢥ⨬®áâì ç¥à®£® ⥫ :R = 4c u(T ):(27.5)=227.2. ª®ë ¨§«ãç¥¨ï ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ 81¤¥áì §¢¥§¤®çª ®¡®§ ç ¥â, çâ® ¤ ï í¥à£¥â¨ç¥áª ï ᢥ⨬®áâì ®â®á¨âáï ª ç¥à®¬ã ⥫ã. «®£¨ç®¥ á®®â®è¥¨¥ ¢ë¯®«ï¥âáï ¤«ï ¤¨ää¥à¥æ¨ «ìëå å à ªâ¥à¨á⨪ ¨§«ã票ï ç¥à®£® ⥫ :(27.6)r! = f (!; T ) = 4c u(!; T ): ª¨¬ ®¡à §®¬, 㨢¥àá «ì ï äãªæ¨ï ¢ § ª®¥ ¨à壮ä , ¯à¥¤áâ ¢«ïîé ï ᮡ®© ¨á¯ã᪠⥫ìãî ᯮᮡ®áâì ç¥à®£® ⥫ , á â®ç®áâìî ¤®¬®¦¨â¥«ï c=4 ᮢ¯ ¤ ¥â â ª¦¥ ᮠᯥªâà «ì®© ¯«®â®áâìî à ¢®¢¥á®£® ⥯«®¢®£® ¨§«ã票ï.® á¨å ¯®à ¬ë ®â®á¨«¨ ¤¨ää¥à¥æ¨ «ìë¥ å à ªâ¥à¨á⨪¨ ⥯«®¢®£® ¨§«ãç¥¨ï ª ¥¤¨¨ç®¬ã ¨â¥à¢ «ã ç áâ®âë.
®¦® ®¯à¥¤¥«¨âì «®£¨çë¥ å à ªâ¥à¨á⨪¨, ®â¥á¥ë¥ ª ¥¤¨¨ç®¬ã ¨â¥à¢ «ã ¤«¨¢®«. ª, ç¥à®¥ ⥫® ¨á¯ã᪠¥â ¢ ¨â¥à¢ «¥ ç áâ®â d! í¥à£¨î r! d!.âã ¦¥ í¥à£¨î ¬®¦® § ¯¨á âì ª ª r d. â¥à¢ «ã ç áâ®â d! ᮮ⢥âáâ¢ã¥â ¨â¥à¢ « ¤«¨ ¢®« d. ç¨âë¢ ï á®®â®è¥¨ï ! = 2c=, 室¨¬:(27.7)d! = 2c2 d;£¤¥ § ª ¬¨ãá 㪠§ë¢ ¥â â®, çâ® á ¢®§à áâ ¨¥¬ ç áâ®âë ! ¤«¨ ¢®«ë ã¡ë¢ ¥â. ®í⮬㠢 ¤ «ì¥©è¥¬ § ª ¬¨ãá ¡ã¤¥¬ ®¯ã᪠âì. ª¨¬ ®¡à §®¬r! d! = r! 2c2 d = rd;(27.8)¨«¨22c!r = r! 2 = r! 2c :(27.9) «®£¨çë¬ ®¡à §®¬ ¬®¦® § ¯¨á âì ¢ëà ¦¥¨ï ¤«ï ᯥªâà «ì®© ¯«®â®á⨠í¥à£¨¨.27.2 ª®ë ¨§«ãç¥¨ï ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ §ã票¥ à á¯à¥¤¥«¥¨ï í¥à£¨¨ ¢ ᯥªâॠ⥯«®¢®£® ¨§«ãç¥¨ï ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ ¯à¨ à §«¨çëå ⥬¯¥à âãà å ¯à¨¢¥«® ª íªá¯¥à¨¬¥â «ì®¬ã ãáâ ®¢«¥¨î á«¥¤ãîé¨å § ª®®¬¥à®á⥩: ᯥªâà ¨§«ãç¥¨ï ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ ï¥âáï ᯫ®èë¬, â.¥.¢ ᯥªâॠ¯à¥¤áâ ¢«¥ ¥¯à¥àë¢ë© àï¤ à §«¨çëå ¤«¨ ¢®«;82« ¢ 27.
¢ ⮢ ï ¯à¨à®¤ ¨§«ã票ï¨á. 27.3: á¯ã᪠⥫ì ï ᯮᮡ®áâì r ç¥à®£® ⥫ ¯à¨ à §ëå ⥬¯¥à âãà å. à á¯à¥¤¥«¥¨¥ í¥à£¨¨ ¢ ᯥªâॠ¨§«ãç¥¨ï § ¢¨á¨â ®â ¤«¨ë ¢®«ë. 㢥«¨ç¥¨¥¬ ¤«¨ë ¢®«ë ᯥªâà «ì ï ¯«®â®áâì í¥à£¥â¨ç¥áª®© ᢥ⨬®á⨠r 㢥«¨ç¨¢ ¥âáï, ¤®á⨣ ¥â ®âç¥â«¨¢® ¢ëà ¦¥®£® ¬ ªá¨¬ã¬ ¯à¨ ¥ª®â®à®© ¤«¨¥ ¢®«ë max , § ⥬ 㬥ìè ¥âáï; á ¯®¢ë襨¥¬ ⥬¯¥à âãàë ¬ ªá¨¬ã¬ ¨§«ã票ï á¬¥é ¥âáï ¢ áâ®à®ã ¡®«¥¥ ª®à®âª¨å ¢®« (à¨á. 27.3). ᫨ £à¥¢ âì ⢥म¥ ⥫®, â® ®® ¢ ç «¥ ªà ᥥâ, á ¯®¢ë襨¥¬â¥¬¯¥à âãàë ᢥ票¥ ⥫ áâ ®¢¨âáï ¢á¥ ¡®«¥¥ ¡¥«ë¬. ⮠ᢨ¤¥â¥«ìáâ¢ã¥â ® ⮬, çâ® ¬ ªá¨¬ã¬ ¨â¥á¨¢®á⨠⥯«®¢®£® ¨§«ãç¥¨ï ¯® ¬¥à¥¯®¢ë襨ï ⥬¯¥à âãàë ⥫ á¬¥é ¥âáï ª 䨮«¥â®¢®¬ã ª®æã ᯥªâà ,â.¥.
ª ¥£® ª®à®âª®¢®«®¢®© ç áâ¨. «¨ ¢®«ë m ¢ ᯥªâॠ¨§«ãç¥¨ï ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ , ª®â®àãî ¯à¨å®¤¨âáï ¬ ªá¨¬ã¬ ᯥªâà «ì®©¯«®â®á⨠í¥à£¥â¨ç¥áª®© ᢥ⨬®áâ¨, ®¯à¥¤¥«ï¥âáï § ª®®¬ á¬¥é¥¨ï¨ :(27.10)max = Tb ;£¤¥ ¯®áâ®ï ï ¨ b = 2:90 10 3 ¬ :¢áâ਩᪨© 䨧¨ª . â¥ä , «¨§¨à®¢ ¢è¨© íªá¯¥à¨¬¥â «ì륤 ë¥, ¨ .
®«ìæ¬ , ¨á室¨¢è¨© ¨§ ®¡é¨å â¥à¬®¤¨ ¬¨ç¥áª¨å á®®¡à ¦¥¨©, ãáâ ®¢¨«¨ § ¢¨á¨¬®áâì í¥à£¥â¨ç¥áª®© ᢥ⨬®á⨠ç¥à®£®27.3.« áá¨ç¥áª¨¥ १ã«ìâ âë ¤«ï ⥯«®¢®£® ¨§«ã票ï83⥫ ®â ⥬¯¥à âãàë. ®£« á® § ª®ã â¥ä -®«ìæ¬ ,R =Z1r! d! = T 4;(27.11)0â.¥. í¥à£¥â¨ç¥áª ï ᢥ⨬®áâì ¡á®«îâ® ç¥à®£® ⥫ ¯à®¯®à樮 «ì ç¥â¢¥à⮩ á⥯¥¨ ¥£® â¥à¬®¤¨ ¬¨ç¥áª®© ⥬¯¥à âãàë. ®íä䍿¨¥â¯à®¯®à樮 «ì®á⨠| â.. ¯®áâ®ï ï â¥ä -®«ìæ¬ = 5:67 10 8 â ¬ 2 4.27.3« áá¨ç¥áª¨¥ १ã«ìâ âë ¤«ï ⥯«®¢®£® ¨§«ã票ï-¥á¬®âàï ¤¥â «ì®¥ ¨§ã票¥ å à ªâ¥à¨á⨪ ⥯«®¢®£® ¨§«ã票ï,¢¨¤ äãªæ¨¨ f (!; T ) [¨«¨ u(!; T )] ¤®«£®¥ ¢à¥¬ï ®áâ ¢ «áï ¤«ï 䨧¨ª®¢§ £ ¤ª®©.®¯ë⪠áâண®£® ⥮à¥â¨ç¥áª®£® ¢ë¢®¤ § ¢¨á¨¬®á⨠f (!; T ) ¯à¨ ¤«¥¦¨â £«¨©áª¨¬ ãç¥ë¬ ¦. í«¥î ¨ ¦.