1611143552-c3ed591b411092ad1bd4ae28e513c63e (825011), страница 29

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 29)

Дальнейшее сжатие сопровождается еще более быстрым возрастанием давления е ней вплоть до бесконечности при полном схлопывании оболочки. Бесконечная скорость бывает только в теории. На самом деле прн больших скоростях движения, приближающихся к скорости звука в жидкости, начинает сказываться сжимаемость материала, и энергия внешних слоев схлопывающейся к оси оболочки будет передолить во внутреннюю энергию сжатого материала, а не в ускорение внутренних слоев оболочки.

Кумуллиии знеРГИН при сголлнОае Пни лл ух плл сгин Другой пример кумуляции энергии дает столкновение двух пластин, расположенных под углом 2п друг к другу и движущихся со скоростью а по нормали к своей поверхности (рис.11). Так как за одну секунду поверхность каждой из пластин смещается на расстояние ьм точка их пересечения за то же время пробегает путь О (30) и = —. лша Это - скорость точки контакта пластин О. В системе отсчета, движущейся вместе с точкой контакта, пластины сталкиваются в одной н той же точке О, т.е. движение стационарно. Материал пластин при этом движется вдоль их поверхностей со скоростью о = и сов а = оа с!В и, (31) что очевидно нз показанного на рнс.11 разложения скорости О, на компоненты вдоль линии соударения и вдоль пластины.

Рисду. Формироашеие кумуллт инной струи при високоскорастном соударении двул пластин Возникающие прн соударении высокие давления вызывают течение материала пластин, аналогичные течению жидкости при столкновении двух струй. При этом часть материала пластин продолжит движение вперед, часть будет отброшена назад. Возникнут две струи, как в рассмотренной ранее задаче о соударении струи с плоскостью, которая как нетрудно сообразить, в точности описывает верхнюю половину задачи о соударении двух пластин. Принято называть струю, идущую вперед, просто струей, илущую назад - пестом. Так как при стационарном лвижении невесомой 143 ьиоя и когти и ~л жидкости скорость вдоль свободной поверхности изменяет лишь направление и сохраняет свою величину, та скорость струи и песта в системе отсчета, связанной с тоской соударения, будет равна скорости течения жидкости в соударяюшихся струях (3)).

Скорость струи в исходной системе отсчета ие а и =иьи= —.еи сгйа =и стя —. ге,ос=а Скорость песта (32) ио а (33) Нетрудна видеть, что при малых у~лах соударения скорость летящей вперед тонкой струи окажется много больше начальной скорости пластин ио, а скорость массивного песта мною меньше ее. ПОДЪЕМНАЯ СИЛА КРЫЛА САМОЛЕТА На рис.!2 показано обтекание профиля крыла самолета воздухом. Оказывается, скорость возлуха над крылом выше, чем рце!ЛОятекаццекрылааглолета, пал ннм. Это приводит к тому, что над Пунктиром лоцазац ццреуллццоцный к)тылам лавленне оказывается меньше, исток,еизницзющцйеикруг крыла чем под крылом, из-за чего создается подъемная сила крыла самолета.

Причину возникновения такога распределения скоростей первым объяснил Н.Е. Жуковский, который понял, чта при движении вокруг крыла создается циркуляционный поток воздуха такой, что над крылом он склалывается с набегаюшнм потоком, а под крылом вычитается из него. Можно провести объяснение несколько иначе, рассмотрев взаимодействие крыла и воздуха. При полете крыла отбрасывает воздух вниз, сообшав ему ежесекундно импульс, равный весу самолета. Для этого крыло расположено под некоторым углом к направлению движения - углом атаки а. Из-за этого под крылам создается давление, превышаюшее атмосферное, - воздух отбрасывается из-под крыла вниз. Над крылом появляется разрежение - воздух из атмосферы подсасывается к крылу и тоже отбрасывается вниз. Так крылом самолета создается струя еозлуха, направленная вниз.

Давление в струе несколько ниже атмосферного. Из-за этога происходит подсас окружаюшего воздуха в генерируемую крылом струю, и ее диаметр увеличивается. В конце концов воздух в струе достигает поверхности Земли и на ней тормозится. При этом возникает местное повышение давления. Так вес самолета передается на Землю, приводя к соответствующей реакции земной поверхности. Так как диаметр струи воздуха, создаваемой крылом самолета, возрастает при удалении от крыла пропорционально этому удалению, то при большой высоте полета вес самолета распределится на поверхности Земли на круг, плошаль котарога пропорциональна квадрату высоты полета, отчего избыточное давление, возникавшее при пролете самолета над некоторой точкой земной поверхности, оказывается ничтожным, и самолет, летяший над головой человека не раздавливает последнего сваей тяжестью.

волны нл повквхности жидкости Под действием ветра, при падении тела в жидкость, при движении судна и в массе других случаев на поверхности жнлкостн возникают и распространяются во все стороны от исходного возмущения волны. Волновое движение - фундаментальное явлений природы и изучение его составляет одну из важнейших задач физики.

Природа волн может быть разной, но некоторые закономерности волнового движения могут оказаться универсальными. Поэтому отнесемся к рассматриваемым в настоящем разделе вопросам как к первому примеру, открывающему нам дверь в изучение нового, очень важного и богатого новыми понятиями и идеями разделов физики.

Ослоаныяпоиягмя Волна на поверхности жидкости представляет чередующиеся повышения и понижения уровня жидкости, распространяющиеся по поверхности жидкости. Будем называть повышения уровня гребнями волны, понижения - впадинами. Линию, проходящую па гребню волны, будем называть фронтом волны. Перпендикулярные к фронту волны линии назовем лучани. Опыт показывает, что волна распространяется вдоль лучей.

Будем описывать распространение волны скоростью с, с которой перемешается в пространстве фронт волны. Следует сразу:ке подчеркнуть, что скорость волны представляет собой скорость наблюдаемого изменения формы поверхности. Так как поверхность:килкости состоит из массы индивидуальных частиц, то понятно, что волновая скорость с никак не совпадает са скоростью инливидуальной жидкой частицы, и определяется как результат совокупного движения всех частиц, нахаляшихся на поверхности. Во избежание возможной путаницы при рассмотрении волнового движения скорость самой жидкости называют массовой скоростью, и обычно обозначают и.

Наиболее прост для рассмотрения случай периодических волн, когда последовательность гребней волн образует периодическую пространственную структуру. Периодические волны наблюдаются достаточно часто. Расстояние между двумя соседними гребнями периодической волны называют длиной волны и обозначают Х. В заданный момент времени перемещение в пространстве на одну длину волны переносит наблюдателя в новое место с теми же параметрами движения, что и в исходной тачке. С другой стороны, наблюдение периодического волнового движения в некоторой фиксированной точке показывает, что через определенный интервал времени Т движение в этой точке начинает повторять те же последовательные фазы, что и пройленные на Т секунд раньше.

Отрезок времени Т называют периодом волны. Волновая скорость, период и длина волны связаны очевидным соотношением Х =сТ. (34) Наряду с периодом вводят частоту волны гз, определив ее так же как и для периодических колебаний 2г ге =— (55) Вместо длины волны в ряде случаев удобно использовать волновое число л нхмнкьи ьн я 2я л= —. (Эб) При этом соотношение (Э4) между волновой скоростью, периодам и длиной волны переходит в соотношение с= —. (Эу) между волновой скоростью, частотой и волновым числом.

Перемещение жидкости по вертикали от невозмушенногр уровня называют амплитудой волны а. Хллиитллэ стлшюнлгноя волны нл поялгхлости лпсгхесги Волновое движение происходит, если при деформации поверхности появляются силы, стремящиеся вернуть жидкости исходную форму. Так как природа сил при этом может быть различной, то и возникающие волны будут обладать различными характеристиками. Рассмотрим, к чему может привести сила веса. Под ее действием покоящаяся жидкость заполняет ограничивающий ее бассейн так, чтобы поверхность жидкости стала строго горизонтальной. При этом а жидкости возникает распрелеление гидростатичесхого давления, уравновешивающее вес каждой частицы жидкости. При создании некоторого возмущения на поверхности этот баланс распрелеления давления в жидкости и веса нарушается, причем в такую сторону, что прн подъеме жидкости вес преобладает ная давлением и жидкость начинает опускаться вниз, а прн появлении ямки иа поверхности, наоборот, силы давления преобладают нал весом и жилкость начинает заполнять образовавшуюся впадину, т.е.

во всех случаях происходит возвращение к исходной равновесной горизонтальной форме поверхности- возникает волна. Так как ее созлает сила веса, называют эту волну грввитаиненной волной на поверхности жидкости. Рассмотрим распространение плоской гравитационной волны, создаваемой периодическим источником в бассейне с горизонтальным дном. Такая волна окажется периодической, будет характеризоваться определенным периодом и длиной и станет распространяться с постоянной скоростью.

Характеристики

Список файлов книги