- 1
- 2
- 3
- . . .
- последняя »
Министерство Образования РФ
Санкт-Петербург
Государственный Электротехнический Университет “ЛЭТИ”
Кафедра физики
Исследование движения тел в диссипативной среде
Лабораторная работа N1
Санкт-Петербург
2004
Исследуемые закономерности
Сила сопротивления движению в вязкой среде. В вязкой среде на движущееся тело действует сила сопротивления, направленная против скорости тела. Эта сила обусловлена вязким трением между слоями среды и пропорциональна скорости тела
,
где v – скорость движения тела, r – коэффициент сопротивления, зависящий от формы, размеров тела и от вязкости среды .
Для шара радиуса R коэффициент сопротивления определяется формулой Стокса
При движении тела в вязкой среде происходит рассеяние (диссипация) его кинетической энергии. Слой жидкости, находящийся в непосредственной близости от поверхности движущегося тела, имеет ту же скорость, что и тело, по мере удаления скорость частиц жидкости уменьшается. В этом состоит явление вязкого трения, в результате которого энергия тела передается слоям окружающей среды в направлении, перпендикулярном движению тела.
Слой жидкости, находящийся в непосредственной близости от поверхности движущегося тела, имеет ту же скорость, что и тело, по мере удаления скорость частиц жидкости уменьшается. В этом состоит явление вязкого трения, в результате которого энергия тела передается слоям окружающей среды в направлении, перпендикулярном движению тела.
Движение тела в диссипативной среде. Движение тела массой m под действием постоянной силы F при наличии сопротивления среды описывается следующим уравнением:
.
В данной работе тело движется под действием силы тяжести, уменьшенной в результате действия выталкивающей силы Архимеда, т.е.
,
где с и т – плотности среды и тела, соответственно. Таким образом, уравнение движения преобразуется к виду
.
Если начальная скорость движения тела равна нулю, то равна нулю и сила сопротивления, поэтому начальное ускорение
.
С увеличением скорости сила сопротивления возрастает, ускорение уменьшается, обращаясь в нуль. Дальше тело движется равномерно с установившейся скоростью v.Аналитическое решение уравнения движения при нулевой начальной скорости выражается формулой
,
где - время релаксации. Соответствующая зависимость скорости движения тела в диссипативной среде от времени представлена на рис. 2.
где h – высота расположения тела над дном сосуда
Передача энергии жидкой среде, окружающей движущееся тело, происходит за счет совершения работы против сил трения. Энергия при этом превращается в тепло, идет процесс диссипации энергии. Скорость диссипации энергии (мощность потерь) в установившемся режиме
.
Учитывая, что m / = r, получим уравнение баланса энергии на участке установившегося движения
Рис. 2
.
Указания по выполнению наблюдений
Масштабной линейкой измерить
- 1
- 2
- 3
- . . .
- последняя »
Похожие работы
Тема: Исследование движения тел в диссипативной среде |
Предмет/Тип: Физика (Реферат) |
Тема: Исследования движения тел в диссипативной среде |
Предмет/Тип: Физика (Практическое задание) |
Тема: Исследование условий дорожного движения в транспортных узлах дорожной сети г. Минска, имеющих различные планировочные параметры, и сравнительный анализ условий движения |
Предмет/Тип: Транспорт, грузоперевозки (Диплом) |
Тема: Исследование движения денежных потоков |
Предмет/Тип: Эктеория (Диплом) |
Тема: Исследование модели фрактального броуновского движения |
Предмет/Тип: Физика (Диплом) |
Интересная статья: Быстрое написание курсовой работы