Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Условие применения приращений величины

АННОТАЦИЯ. Запись многих закономерностей физики производится с применением не абсолютных значений физических величин, а их приращений. При систематизации физических величин это условие становится обязательным. Показана взаимосвязь этого условия с метрологией.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Суть условия приращений.

Условие применения приращений величины (сокращенно − условие приращений) указывает на важную особенность составления определяющих уравнений, а именно: определяющие уравнения в любой форме движения должны составляться для приращений значений физических величин.

Само по себе это условие не ново. Оно распространяется в современной физике на многие физические величины, входящие в определяющие уравнения. Например, во все виды записи закона сохранения энергии входит не абсолютное значение энергии, а ее приращение либо производная от энергии по какому-либо параметру. В частности, потенциальная энергия всегда имеет вид разности, отсчитываемой от условно принятого нулевого значения в начальный момент времени.

Благодаря соблюдению условия приращений в основу обобщения и систематизации физических величин хорошо ложатся основы теории автоматического регулирования. В этой теории координатой состояния любой системы является приращение значения регулируемого параметра системы, а воздействующим на систему фактором является приращение внешнего воздействия.

Анализ предлагаемых разными авторами вариантов систем физических величин показывает, что адекватность систематизации физических величин зависит от того, насколько строго соблюдается условие приращений.

2. Условие приращений и проблемы метрологии.

С точки зрения метрологии приращение физических величин, выражаясь в терминах теории шкал измерений (Л.Брянский, А.Дойников и Б.Крупин, 1993), осуществляется на базе шкал разностей (интервалов). Для этих шкал нуль устанавливается по соглашению, а диапазон шкалы определяется реальными потребностями (Л.Брянский, 2002).

Основой системы единиц СИ являются метрические шкалы разностей (интервалов) и отношений (Л.Брянский, 2002). При систематизации физических величин при определении любого приращения величины во времени за нуль шкалы принимается значение величины в момент времени, принятый за нулевой, а за диапазон шкалы принимается диапазон изменения приращения этой величины за определенный временной интервал. Разности потенциалов также являются разностями интервалов, только не временных интервалов.

Условие приращений отнюдь не препятствует выяснению абсолютных значений любой физической величины и необходимости установления нулевого значения (то есть точки отсчета) шкалы этой величины. Например, для составления уравнений состояния равновесных систем необходимы абсолютные значения некоторых физических величин. Следовательно, для этого необходимо определение и нулевых значений этих физических величин.

3. Разница между приращением величины и разностью потенциалов.

Приращение величины dq обычно понимается как приращение во времени и записывается в составе скалярной производной по времени dq/dt. А векторная разность потенциалов скалярной величины Р зависит именно от разности значений потенциала Р в подсистемах 1 и 2 бесконечно малого размера и потому является векторной величиной, которую следует записывать в виде

ΔР = (Р1Р2 ) е12 , ( 1 )

где е12 − орт направления от точки 1 к точке 2. Приведем практические примеры.

В теории теплопередачи можно рассматривать скалярное приращение температуры dТ в конкретной точке в течение какого-то промежутка времени dt. Но можно рассматривать и векторную разность температур ΔТ (так называемый температурный напор) в разных местах в один и тот же момент времени.

В гидроаэродинамике можно рассматривать скалярное приращение давления dр в конкретной точке в течение какого-то промежутка времени dt и можно рассматривать векторную разность давлений Δр (так называемый перепад давлений) в разных местах в один и тот же момент времени.

Механику прямолинейного движения частицы текучей среды можно рассматривать, как частный случай гидроаэродинамики, в которой с помощью разности потенциалов определяется сила по уравнению

F = limS→0 Δр S , ( 2 )

где S − площадь поперечного сечения потока частиц текучей среды, стремящегося восстановить равновесие, то есть привести к 0 перепад давления Δр.

При рассмотрении векторной разности потенциалов речь идет о разности потенциалов либо внутри неоднородной системы (в поле переноса) либо о разности потенциалов между системой и окружающей средой. В любом случае вектор е12 из уравнения (1) указывает на направление движения энергоносителей. Само слово “разность“ указывает на то, что нет необходимости говорить об абсолютном значении физической величины.

Важно подчеркнуть тот факт, что скалярное приращение давления dр в составе производной dр/dt и векторный перепад давлений Δр, скалярное приращение температуры dТ в составе производной dТ/dt и векторный температурный напор ΔТ − это разные по физическому содержанию величины, хотя и имеют одну природу и одну и ту же размерность. Поэтому их и следует обозначать по-разному.

Литература

1. Брянский Л.Н., 1993, Кое-что о размерностях единиц измерений. – Законодательная и прикладная метрология, 3.
2. Брянский Л.Н., 2002, Непричесанная метрология. М.: ПОТОК-ТЕСТ, 160 с.



© И. Коган Дата первой публикации 01.05.2008
Дата последнего обновления 26.04.2014

Огдавление раздела Предыдущая Следующая