Prawo ochrony ilości motocykli

before-content-x4

Przykład ochrony ilości motocykli

W fizyce, Prawo ochrony ilości motocykli Jest to prawo ochrony, które stwierdza, że ​​ilość całkowitego ruchu izolowanego układu jest stała w czasie (stały ruch). Zasada jest przywoływana w szczególności w przypadku systemów, w których działają tylko siły wewnętrzne, jak to ma miejsce na przykład w wielu zjawiskach wpływu lub eksplozji.

after-content-x4

To prawo ochrony można stosować częściej niż zasada ochrony energii mechanicznej, ponieważ siły wewnętrzne działające w systemie są w stanie zmienić energię mechaniczną, ale ponieważ jest to wzajemne interakcje między ciałami, które anulują się dla zasady Działania i reakcji ilość całkowitego ruchu nie różni się. [Pierwszy]

Demonstracja [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Oświadczenie:

W fizyce, Prawo ochrony ilości motocykli Jest to prawo ochrony, które stwierdza, że ​​całkowita ruch izolowanego układu jest stała w czasie. Warunek izolacji wyraża się w tym, że nic nie jest wynikiem sił zewnętrznych.

Wyjaśnijmy hipotezy i tezę:

  • Hipoteza:
  • Praca dyplomowa:

Gdzie dobrze jest pamiętać o tym

P {DisplayStyle Mathbf {p}}

wielkość wektorowa, dla jednorodności

stały {DisplayStyle Mathbf {text {costante}}}

Reprezentuje wektor (ze stałym modułem, w kierunku i kierunku).

after-content-x4

Przed rozpoczęciem demonstracji wskazane jest, aby pamiętać drugą zasadę uogólnionej dynamiki (uogólnionej, ponieważ obejmuje również możliwość zmiany masowej w czasie):

Ma teraz mieć system z liczbą

N {DisplayStyle n}

mas materiałów masowych

M I {DisplayStyle M_ {i}}

i prędkość

W I {DisplayStyle Mathbf {v} _ {i}}

. Ilość ruchu systemu jest podana przez

Jeśli jest teraz wyprowadzony

P {Styl tekstowy mathbf {p}}

W porównaniu z czasem, dla drugiej zasady uogólnionej dynamiki jest uzyskiwana

gdzie F można przepisać jako sumę sił wewnętrznych i zewnętrznych do systemu

co jest prawdą, jak w przypadku hipotez

F ( To jest ) = 0 {Styl tekstowy mathbf {f} ^{(e)} = 0}

. Z tego związku, rozkładając

F ( I ) {TextStyle Mathbf {f} ^{(i)}}

W poszczególnych siłach, które składają się na system, który otrzymujemy:

Ostatnia równość jest weryfikowana jako suma sił wewnętrznych, ponieważ dla trzeciej zasady dynamiki, ciało

k {DisplayStyle K}

To ćwiczy siłę

F k J {DisplayStyle Mathbf {f} _ {KJ}}

na ciele

J {DisplayStyle J}

otrzymuje jeden

F J k {DisplayStyle Mathbf {f} _ {jk}}

równe formy i kierunku, ale przeciwnego kierunku. W formułach:

Z rozumowania właśnie zakończone wszystkie zaangażowane siły są zerowe. Przekazując łańcuch równy z powrotem, można wtedy napisać:

Z nieważności pochodnej można to stwierdzić

P = stały {DisplayStyle Mathbf {p} = mathbf {text {costante}}}

lub teza. [2]

Prawo ochrony ilości motocykli w systemie

N {DisplayStyle n}

Punkty materialne to szczególny przypadek, tj.

F ( To jest ) = 0 {DisplayStyle Mathbf {f} ^{(e)} = mathbf {0}}

, z pierwszego kardynalnego równania dynamiki, zgodnie z którym powstanie sił zewnętrznych jest równe zmienności ilości całkowitego ruchu układu w porównaniu z czasem. [3]

Centrum masy i zachowanie ilości motocykli [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Zasada ma również zastosowanie do centrum masy systemu

N {DisplayStyle n}

punkty materialne. W rzeczywistości ilość motocykli

P C M {DisplayStyle Mathbf {p} _ {cm}}

środka Massa odpowiada produktowi między całkowitą masą systemu

M {DisplayStyle M}

i prędkość centrum Massa

W C M {DisplayStyle Mathbf {v} _ {cm}}

:

W tym momencie zachowanie ilości motocykli jest konsekwencją przypadku

F ( To jest ) = 0 {DisplayStyle Mathbf {f} ^{(e)} = 0}

twierdzenia centrum Massy [4] , wypowiedziane jako:

Bardzo powszechnym zastosowaniem prawa ochrony ruchu ilości w fizyce są sytuacje zderzenia między dwoma ciałami, to znaczy guzkami.

Ilość motocykli dla układu ciał [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Ilość motocykli jest zachowana w układzie ciał punktowych. W ogólnym przypadku wpływu między Materiał 1 i Materiał 2 , Dzięki ustawie o ochronie ilości motocykli możesz to napisać

Gdzie:

Jeśli jest to centralna kolizja lub jeśli prędkości dwóch punktów materiałowych znajdują się na tej samej linii prostej, a zatem ciała poruszają się wzdłuż jednego rozmiaru, poprzednie równanie można przepisać jako:

W przeciwnym razie, jeśli oba punkty poruszają się wzdłuż dwóch wymiarów, równanie różni się w dwóch składnikach:

Ilość ruchu korpusu punktu ruchowego [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Jeśli zamiast patrzeć na ruch układu, rozważany jest ruch pojedynczego punktu materiału, wówczas nie jest zweryfikowane żadne zachowanie ilości motocykli. W rzeczywistości w tym przypadku zmienność ilości ruchu ciała jest niczym, ale określa impuls, że siła

F {DisplayStyle Mathbf {f}}

, który układa korpus punktowy w ruchu, generuje punkt materiałowy w przedziale czasowym

D T = T T 0 {DisplayStyle delta t = t-t_ {0}}

. Okazuje się, że zaczyna się od drugiej zasady dynamiki:

Integrowanie z przedziałem czasowym, jest uzyskiwane

Właśnie wydedukowana formuła opisuje twierdzenie impulsowe. [7]

W hydraulice prawo ochrony ilości motocykli jest również znane jako Globalne równanie równowagi dynamicznej . Jest to opisane przez formułę:

Gdzie terminy mają następujące znaczenie:

Charakterystyka [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

  • To równanie stanowi związek wektorowy między ilościami, które są siłami, w rzeczywistości ich jednostką pomiaru jest Newton,
  • Biorąc pod uwagę sposób wydedukowania równania (wyjaśnionego później), nie ma ograniczeń w jego użyciu; Dotyczy to zarówno ściśliwych, jak i niezrozumiałych płynów, w przypadku ruchów w ramach reżimu laminarnego lub turbulentnego;
  • Każdy problem dynamiczny jest prześledzony do jednej z równowagi statycznej, o ile siły masy i powierzchni działające faktycznie na płynie jest dodawane układ sił fikcyjnych, który pozwala rozważyć bezwładność lub siły lokalnej bezwładności i przepływy z powodu przepływów ilości motocykli;
  • W stałych warunkach motocyklowych, wtedy

Demonstracja [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Najwygodniejszym sposobem określenia działania płynu jest rozważenie objętości kontrolnej

W {displaystyle W}

, skończone, wyznaczone przez zamkniętą powierzchnię, którą nazywamy

A {DisplayStyle A}

. Teraz wiemy, że dla każdego elementu nieskończonego

D W {DisplayStyle DW}

płynu jest warte nieokreślonego równania ruchu, dlatego każdy termin jest mnożony przez

D W {DisplayStyle DW}

, integruje się z rozważanym całą tomem i ostatecznie używają zielonego twierdzenia, które łączy całki głośności z tym z powierzchni. Dla twierdzenia tetrahedronu Cauchy’ego można to napisać

ϕ¯X sałata nx^+ ϕ¯I sałata ny^+ ϕ¯z sałata nz^= ϕ¯N {DisplayStyle {Overline {phi}} _ {x} cos {hat {nx}}+{Overline {phi}} _ {y} cos {ny}}+{Overline {phi}} _ {z} cos { cos {cos {hat {nz}} = {Overline {phi}} _ {n}}

Dlatego uzyskuje się, że:

Myślenie o tym terminie

R A {DisplayStyle Rho A}

, Poprzez regułę pochodną Eulerian można ją zapisać jako:

Ponadto zauważa się, że temat kwadratowych nawiasów odpowiada

Pamiętając o tym

(ρv¯)t= R v¯t+ W ¯ ρt{DisplayStyle {częściowe (rho {Overline {v}}) Over Partial t} = rho {częściowe {Overline {v}} nad częściowo t}+{Overline {v}} {częściowe rho nad częściowo t}}}

, dochodzimy do następującego wyniku:

Dlatego do rozdzielczości zintegrowanej objętości zdefiniowanej powyżej, zielone twierdzenie jest ponownie stosowane:

Stąd, biorąc pod uwagę wyrażenia uzyskane powyżej, uzyskuje się globalne równanie równowagi dynamicznej. [dziesięć]

W podsumowaniu:

Przykłady [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Zatopienie ciała [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Prawo ochrony ilości motocykli można zastosować do prostego obiektu, który unosi się, jak góra lodowa. Jeśli weźmiemy pod uwagę ciało, które unosi się w wodzie i chcemy obliczyć jego zatonięcie, możemy uciekać się do zasady ochrony ilości motocykli. Do praktycznego zastosowania możemy rozbić siły wzdłuż trzech głównych osi,

X {DisplayStyle x}

W

I {DisplayStyle y}

To jest

z {displaystyle z}

:

Wzdłuż osi

X {DisplayStyle x}

To jest

I {DisplayStyle y}

, to znaczy na płaszczyźnie poziomej siły będą takie same i anulują się nawzajem, biorąc pod uwagę, że ruchomy obiekt nie zostanie rozważany, przepływ będzie zerowy, dlatego nie będziemy musieli niczego rozważać.

Wzdłuż osi

z {displaystyle z}

Siły grawitacyjne obiektu będą utożsamiane z siłami związanymi z pchnięciem wykonywanym przez wodę. Możemy pisać:

Biorąc pod uwagę, że:

Dlatego możemy porównać dwie siły:

Wreszcie możemy obliczyć zatonięcie z’ naszego obiektu jako:

Oznacza to, że pokazaliśmy, w jaki sposób zatonięcie wszystkiego w wodzie odnosi się do względnego stosunku gęstości dwóch, pomnożonych przez długość obiektu prostopadłą do powierzchni wolnej wody wody. W przypadku góry lodowej, gdy znamy jego geometrię, możemy uznać ją za sumę cylindrów o różnych wysokości

L {displayStyle l}

, i dlatego oblicz jego zatonięcie.

Wciśnij zakrzywioną rurę [[[ zmiana |. Modifica Wikitesto ]

Istnieje wiele praktycznych przykładów w stosowaniu tego prawa, takich jak obliczanie pchnięcia na zakrzywioną rurę, w której przechodzi prąd w stałym motocyklu motocykla nieściśliwych cieczy. Wyobraźmy sobie, że chcemy obliczyć pchnięcie ściany AA-CB tej rury. Obowiązuje globalne równanie równowagi dynamicznej do objętości cieczy między dwoma sekcjami (AA i BB); Pchnięcie powierzchni konturu można zapisać jako

Liczba Pi ¯ = Π¯0 + Π¯Pierwszy + Π¯2 {DisplayStyle {Overline {pi}} = {Overline {pi}} _ {0}+{Overline {pi}} _ {1}+{Overline {pi} _ {2}}

, Gdzie

Liczba Pi 0 {DisplayStyle PI _ {0}}

Jest to pchnięcie, które zakrzywiona ściana wywiera na rozważaną objętość,

Π¯Pierwszy {DisplayStyle {Overline {pi}} _ {1}}

To jest

Π¯2 {DisplayStyle {Overline {pi}} _ {2}}

Są to pchnięcia związane z sekcjami AA (wejście) i BB (wyjściowe) krzywej. Dostajesz:

z którego jest uzyskiwane, biorąc pod uwagę, że przeszukany pęd jest taki sam i przeciwny do wykonywanego przez ściany krzywej (

S ¯ = Π¯0 {DisplayStyle {Overline {s}} =-{Overline {pi}} _ {0}}

), ostatecznie uzyskuje się:

Jeśli chodzi o obliczenia

G {DisplayStyle g}

Istnieją czysto geometryczne trudności związane z obliczaniem objętości

W {displaystyle W}

, który, pomnożony przez określoną wagę cieczy, zapewnia formę

G {DisplayStyle g}

, wektor z pionowym kierunkiem w dół, z odrostem zastosowania przechodzącego przez środek ciężkości

W {displaystyle W}

;

Pchnięcia

Π¯Pierwszy {DisplayStyle {Overline {pi}} _ {1}}

To jest

Π¯2 {DisplayStyle {Overline {pi}} _ {2}}

Zależy od wysiłków

ϕ¯N {DisplayStyle {Overline {phi}} _ {n}}

agenci w poszczególnych punktach dwóch sekcji

Ilości motocykli

M¯Pierwszy {DisplayStyle {Overline {m}} _ {1}}

To jest

M¯2 {DisplayStyle {Overline {m}} _ {2}}

Można je wyrazić, biorąc pod uwagę, że uważa się, że prędkości znajdują się w każdej z dwóch sekcji, są do siebie równoległe, za pomocą średnich elementów prądu: średnia prędkość

W = Q A {DisplayStyle v = {q przez}}

i średnia gęstość

R M {DisplayStyle Rho _ {M}}

. Więc masz:

Gdzie

Q {DisplayStyle Q}

Jest to zakres prądu,

W Pierwszy {DisplayStyle v_ {1}}

To jest

W 2 {DisplayStyle v_ {2}}

Średnie prędkości w dwóch sekcjach,

n¯Pierwszy {DisplayStyle {Overline {n}} _ {1}}

To jest

n¯2 {DisplayStyle {Overline {n}} _ {2}}

normalne płatności na dwie części,

B Pierwszy {DisplayStyle beta _ {1}}

To jest

B 2 {DisplayStyle beta _ {2}}

Współczynniki informacji w zależności od rozkładu prędkości w każdej sekcji. [11]

  1. ^ Bagatti, Corradi i Detco .
  2. ^ Mazzoldi and Voices, str. 135 .
  3. ^ Równania kardynalne , W Encyklopedia matematyki , Rzym, Instytut Włoskiej Encyklopedii, 2013.
  4. ^ Motocykl środka Massa . Czy Ba.infn.it . URL skonsultowano się z 12 maja 2019 r. (Zarchiwizowane przez Oryginał URL 22 czerwca 2018 r.) .
  5. ^ A B Elastyczne uderzenie . Czy Yomath.it . URL skonsultowano się z 13 maja 2019 r. .
  6. ^ Elastyczne uderzenia w dwóch wymiarach . Czy Yomath.it . URL skonsultowano się z 13 maja 2019 r. .
  7. ^ Impuls . Czy Yomath.it . URL skonsultowano się z 13 maja 2019 r. .
  8. ^ Citrini i Noseda, pp. 96-98 .
  9. ^ Citrini i Noseda, s. 1 99 .
  10. ^ Citrini i Noseda, pp. 94-97 .
  11. ^ Citrini i Noseda, pp. 101-102 .
  • Franco Bagatti, Elis Corradi i Alessandro Desco, Ochrona ilości motocykli ( PDF ), W Fizyka wszędzie , Zanichelli, 2014.
  • Duilio Citrini i G. Noseda, Hydraulik , 2nd ed., Milan, Ambrosiana Publishing House, 1987, ISBN 88-408-0588-5.
  • Paolo Mazzoldi i Cesare Voci, Fizyka. 1, Mechanika, termodynamika , 2ª ed., Edises, 1998, ISBN 887959591371.

after-content-x4