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?

СТУДЕНТАМ на ЗАМЕТКУ

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     Альтернативные взгляды         на проблемы метрологии


Системный подход в экономике

История проблемы
систематизации величин


Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Обновления на сайте

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Явления переноса при перемещении и вращении тел

АННОТАЦИЯ. Перемещение и вращение твердых тел рассматриваются как явления переноса, при которых должна учитываться диссипация энергии.

Перемещение и вращение тел как явление переноса

Особенность перемещения тела в механических формах движения состоит в том, что перемещаемой координатой состояния является перемещение центра масс тела. Но мы рассмотрим в качестве системы участок пространства, заполненный не одним, а многими движущимися твердыми телами. В технике такой объект называют сыпучим телом, если размеры тел невелики. Движение твердых частиц сыпучего тела можно рассматривать, в принципе, точно так же, как и движение молекул жидкого тела.

Если мысленно увеличивать размеры твердых частиц и одновременно уменьшать их количество, то в итоге мы придем к перемещению одного твердого тела. Правда, при рассмотрении движения сыпучих тел в качестве перемещаемой координаты состояния принимается перемещаемый элементарный объем. Но если его делят на площадь поперечного сечения тела, то таким путем переходят к перемещению тела и к обычной прямолинейной форме перемещения твердого тела, рассматриваемой в соответствующей таблице. Главная мысль этого рассуждения заключается в том, что реальной перемещающейся координатой является масса, а вовсе не перемещение центра масс тела.

Не проще для восприятия и ситуация с вращением твердого тела вокруг своей оси. В данном случае следует представить себе вращающееся тело, как сумму элементарных вращающихся секторов, составляющих вращающееся тело. Подобно тому, как движущееся твердое тело можно представить себе как сумму элементарных прямолинейно движущихся участков. При прямолинейной форме движения перемещение твердого тела можно привести к движению его центра масс, а при вращательной форме движения вращение твердого тела можно привести к вращению любого его радиуса вокруг той же самой оси вращения. И в том, и в другом случае мы заменяем реальную координату движения удельной величиной.

Особенности изучения движения твердого тела как явления переноса

Для учета переноса энергии внутри любой системы важную роль играют такие основные физические величины, как длина и угол поворота (по отдельности или совместно). Они характеризуют пространственную протяженность системы, конфигурацию системы, неоднородность системы и движение материальных носителей в системе. В метрологии для этой цели применяют термины “характерная длина” и “характерный угол“.

В разных системах характерную длину и характерный угол устанавливают по-разному. Например, в проточных системах речь может идти о длине участка между контрольными поверхностями системы-источника и системы-стока, на протяжении которого существует перенос энергии. В непроточных системах это может быть расстояние от контрольной поверхности системы до точки с наименьшим значением потенциала внутри системы.

Следует лишь иметь в виду, что в случае, когда размерность координаты состояния совпадает с размерностью длины, то это еще не означает, что модуль перемещения тела dх и характерная длина переноса l являются одинаковыми физическими величинами. То же самое касается и модуля углового перемещения dφ и характерного угла φ. Они имеют лишь одинаковые размерности, но разное физическое содержание.

Курьёзность ситуации с точки зрения методики преподавания физики заключается в том, что физику в средней школе начинают изучать с механических форм движения. То есть с таких форм движения, которые только на первый взгляд кажутся простыми, потому что их настоящее физическое содержание не раскрывается. С точки зрения обобщения и систематизации физических величин и понятий эти формы движения являются одними из наиболее трудно объясняемых.

При перемещении и вращении твердого тела также следует учитывать, что они являются явлениями переноса, и при перемещении или вращении твердого тела имеет место перенос механической энергии в тепловую форму движения диссипации внешнего трения при контакте с окружающей средой. Но происходит этот контакт либо в гидродинамическом пограничном слое смазки при контакте двух твердых тел, либо в гидродинамическом пограничном слое окружающей среды, в которой перемещается или вращается твердое тело. Об этом при изучении явлений переноса почти не говорят. А зря!

© И. Коган Дата первой публикации 21.06.2008
Дата последнего обновления 10.06.2009

Оглавление раздела Предыдущая