Известно,
что тело, падающее в вакууме вблизи
поверхности Земли, имеет постоянное
ускорение, равное g.
На характер движения в жидкости, и даже
в воздухе, существенно влияет их вязкость.
На падающее тело действует постоянная,
направленная вниз сила mg,
выталкивающая сила и направленная вверх
тормозящая сила FТР,
обусловленная вязким трением.
Силу
вязкого трения для сферы в ламинарном
потоке жидкости вычислил Стокс
.
Для турбулентного
течения теоретические расчеты дают
.
Уравнение
второго закона Ньютона для падающего
в жидкости или газе тела имеет вид:
.
По
мере увеличения скорости тела увеличивается
сила вязкого трения, и, в конечном счете,
силы уравновешиваются, и тело начинает
двигаться с постоянной скоростью. Эта
максимальная скорость падения называется
установившейся скоростью.
Установившуюся
скорость V
легко найти для каждого конкретного
случая (ламинарного и турбулентного
течения), положив равнодействующую силу
равной нулю и пренебрегая выталкивающей
силой в воздухе:
,
.
-
9.7. Гидростатика
Уравнение
Бернулли может использоваться также
для описания жидкости, находящейся в
равновесии. В этом случае основной
физической величиной является
гидростатическое
давление.
-
Гидростатическое
давление
– давление, оказываемое покоящейся
жидкостью, оно возникает в жидкости
благодаря действию силы тяжести.
|
|
Рис.9.10.
К |
Если
жидкость покоится (рис. 9.10), то в уравнении
Бернулли исчезают члены, зависящие от
скорости, и оно принимает вид:
,
или:
.
Если
предположить, что h1→0,
то разность давлений на поверхности и
на дне столба жидкости будет равна ρgh2,
где h2–
высота столба жидкости. Таким образом,
гидростатическое давление на глубине
h
равно:
.
9.7.1. Закон Паскаля. Сообщающиеся сосуды
Пусть
жидкость (или газ) заключена в замкнутый
сосуд. Давление, оказываемое на жидкость
в каком-либо одном месте на ее границе,
передается без изменения во все точки
жидкости — закон Паскаля. Этот закон
можно вывести, рассматривая условия
равновесия произвольных, мысленно
выделенных в жидкости цилиндрических
объемов с учетом того, что жидкость
давит на любую поверхность только
перпендикулярно ей.
Используя
этот же прием, можно показать, что из-за
наличия однородного поля тяжести
разность давлений на двух уровнях
жидкости, отстоящих по высоте друг от
друга на расстоянии Н, дается соотношением
р=ρgH
, где ρ — плотность жидкости. Отсюда
следует закон сообщающихся сосудов:
в сообщающихся сосудах, заполненных
однородной жидкостью, давление во всех
точках жидкости, расположенных в одной
горизонтальной плоскости, одинаково,
независимо от формы сосудов. При этом
поверхности жидкости в сообщающихся
сосудах устанавливаются на одном уровне.
В
жидкости, имеющей плотность
на глубине Н, считая от свободной
поверхности жидкости, гидростатическое
давление равно р=gН,
полное
давление в жидкости складывается из
давления на поверхности жидкости (обычно
это атмосферное давление – РА)
и гидростатического:
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Чтобы понять, как наблюдения за падающими телами привели Аристотеля к его теории падения тел, мы можем воспользоваться физическим принципом, Аристотелю неизвестным, – Вторым законом Ньютона. Он говорит нам, что ускорение a тела (темп возрастания его скорости) равно частному от деления полной силы F, действующей на тело, на его массу m:
На тело, падающее в воздухе, действуют две основные силы. Одна из них – сила тяготения, пропорциональная массе падающего тела:
Fт = mg.
Здесь g – постоянная величина, не зависящая от того, какое именно тело падает. Оно обозначает ускорение свободного падения тела в вакууме и вблизи земной поверхности, приблизительно равное 9,8 м/с за секунду. Вторая сила – сопротивление воздуха. Она выражается функцией f (v), значение которой пропорционально плотности воздуха, увеличивается с ростом скорости и зависит от формы и размера тела, но не зависит от его массы:
Fв = ?f(v) = kv.
В этой формуле знак минуса для силы сопротивления воздуха подставлен, потому что мы рассматриваем ускорение, направленное вертикально вниз, а для вертикально падающего тела сила сопротивления воздуха направлена вверх. Например, для тела, падающего сквозь среду значительной вязкости, ее сопротивление пропорционально скорости тела:
f(v) = kv.
В этой формуле k – положительная константа, которая зависит от размера и формы тела. В то же время, если мы рассмотрим, например, метеороид или ракету, входящую в разреженные верхние слои атмосферы, то будет работать другая формула:
f(v) = Kv?,
где K – другая положительная константа.
Подставив в формулу для полной силы, действующей на падающее тело, F = Fт + Fв выражения для сил тяготения и сопротивления и заменив затем полученной суммой множитель силы во Втором законе Ньютона, получаем:
Когда тело только-только отпустили и оно лишь начало падать, его скорость еще ничтожно мала, поэтому сила сопротивления воздуха не действует, и оно просто летит вниз с ускорением, равным g. По мере падения его скорость растет и сопротивление воздуха начинает уменьшать ускорение падения. В конце концов скорость становится такой, что слагаемое – f (v)/m сравнивается по модулю со слагаемым g в формуле выше и ускорение падает до близкой к нулю величины. Эта скорость называется установившейся скоростью падения и определяется как корень уравнения
f (vуст) = gm.
Аристотель нигде не упоминал установившуюся скорость падения, но та скорость, которую можно определить по этой формуле, характеризуется теми же свойствами, которые он приписывал скоростям падающих тел. Поскольку f (v) – монотонно возрастающая функция от v, то установившаяся скорость возрастает с ростом массы m. В особом случае, когда f(v) = kv, установившаяся скорость падения прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна коэффициенту сопротивления:
Но в общем случае зависимость скорости падающих тел от времени может быть иной. Так или иначе, тяжелые тела приобретают присущую им установившуюся скорость только после продолжительного падения.
Установившаяся скорость — падение
Cтраница 1
Установившаяся скорость падения в действительности даже уменьшается со временем из-за увеличения плотности воздуха при приближении тела к Земле.
[1]
Установившаяся скорость падения капель радиусом 0 005 см, подсчитанная по формуле Стокса, равна ( приблизительно) 10 см / сек. Следовательно, изменение скорости капли в 160 раз ( от 10 до 1600 см / сек) влечет за собой изменение времени и т и ти только в 1 35 раза.
[2]
Величина F представляет собой установившуюся скорость падения твердых частиц относительно трубы.
[3]
Формула Стокса дает возможность определить установившуюся скорость падения шарика в вязкой жидкости.
[4]
Тело, падающее под действием силы тяжести, обычно достигает постоянной установившейся скорости падения, когда ускоряющая его гравитационная сила с учетом поправки на плавучесть равняется тормозящей силе сопротивления. Для обтекания сферы применим закон Стокса, сравнимые соотношения имеются и для тел других форм, как это обсуждалось в гл. Число Рейнольдса, равное 0 05, соответствует падающей в воздухе сфере диаметром 77 мкм и единичной плотности.
[5]
С какой установившейся скоростью v будут двигаться шарики, если известно, что установившаяся скорость падения одиночного шарика в той же жидкости равна УО.
[6]
Многократные эксперименты, проведенные с некосыми нейтрально устойчивыми анизотропными частицами, в общем случае дают разброс в значениях установившейся скорости падения благодаря зависимости этой скорости от ориентации.
[8]
На интенсивность электризации оказывает влияние, в частности, относительная скорость соударения капель с градинами, которая при установившейся скорости падения будет однозначно зависеть от их размеров. Можно считать, что диаметры градин в облаках находятся в основном в пределах 10 — 30 мм. Это следует из данных измерений размеров градин у поверхности земли ( например, М. Т. Абшаев [ ], О. И. Чеповская [197]) и расчетов таяния градин с высотой ( В. М. Мучник и А.
[9]
В самом деле, в то время как скорость ветра и вертикальная скорость воздушных потоков измеряются метрами и даже десятками метров в секунду, установившаяся скорость падения капель относительно воздуха, при размерах капель в десятые доли миллиметра, измеряется сантиметрами в-секунду, а при радиусах в микроны снижается до сантиметров в час.
[10]
Установившуюся скорость vc можно найти из условия f ( vc) Р, если нам известно, как именно зависит сила f ( u) от скорости. Установившаяся скорость падения в воздухе для тел одинаковых размеров и формы ( для которых &2 одно и то же) растет пропорционально квадратному корню из веса тел.
[11]
Плоскость кольца все время горизонтальна. Найдите установившуюся скорость падения кольца, если вертикальная составляющая индукции магнитного поля изменяется с.
[12]
В опыте Милликена с падающими каплями установившаяся скорость масляной капли обратно пропорциональна вязкости воздуха. Как изменится установившаяся скорость падения капли ( увеличится, уменьшится или останется постоянной), если возрастет температура воздуха.
[13]
На этом свойстве коэффициента сопротивления основано действие парашюта. Опытным путем найдено, что установившаяся скорость падения человека с высоты в несколько километров достигает 50 — 55 м / с. Конечно, приземление с такой скоростью губительно. Раскрывая парашют, человек значительно увеличивает площадь сечения, перпендикулярного вектору скорости. Благодаря этому скорость падения уменьшается до 2 — 4 м / с, что не представляет опасности при приземлении опытного парашютиста. Однако на раскрытие парашюта и торможение требуется известное время. Поэтому парашюты неприменимы при прыжках с малой высоты.
[14]
Вычисляя г 4 4 10 — 4 с, получим значение установившейся скорости падения VQ 4 4 мм / с 16 м / час.
[15]
Страницы:
1
2
Установившаяся скорость падения [c.146]
Коши — Римана 77, 569, 583 Установившаяся скорость падения [c.620]
Ограничения математического анализа. Идеальная научная теория состоит из минимального количества аксиом (основных принципов и понятий), из которых решение любой задачи может быть получено формальной логикой, т. е. математически. Сейчас такая всеобъемлющая теория движения жидкости воплощена в уравнении неразрывности и общих уравнениях движения. К сожалению, сложность большинства явлений течения и пределы аналитических способностей человека ограничивают строгое применение этой теории только несколькими простыми случаями. Например, можно найти распределение давления в жидком теле, которое целиком вращается или испытывает ускорение иным способом пределом в этом случае будет гидростатическое распределение. Могут быть точно рассчитаны сопротивление ламинарного потока в однородной трубе или установившаяся скорость падения малого шара. Точно выражается и частота волн малой амплитуды под действием силы тяжести, капиллярности или упругости. Более сложные состояния потока могут быть подвергнуты теоретическому анализу лишь при игнорировании некоторыми не поддающимися описанию сторонами движения. В ряде случаев результаты имеют достаточную для инженерной практики точность. Однако часто, особенно для случая турбулентного движения, математические трудности становятся настолько значительными, что решение может быть получено только после чрезвычайного упрощения. [c.6]
Почему плавают облака Пусть на высоте Н = 600 м образовалась капля радиуса а = б мкм. Вычисляя г = 4,4 10 » с, получим значение установившейся скорости падения г о = 4,4 мм/с = 16 м/час. Капля могла бы достигнуть поверхности Земли за интервал времени Т — НI— 37,5 час. Она падает настолько медленно, что во время падения может испариться или, попадая в восходящий поток воздуха снова взлететь. Лишь когда капли имеют радиус порядка 0,1-г0,2 мм, то они падают на Землю в виде дождя. [c.40]
Установившуюся скорость падения капли в газе (например, дождевой капли в воздухе) можно вычислять по формуле [c.87]
Последнее выражение (5.3) носит название формулы Торичелли по имени выдающегося итальянского физика, впервые установившего эту зависимость. Формула Торичелли тождественна с известной из теоретической механики формулой для определения скорости падения тела в пустоте с высоты Н. Таким образом, при истечении идеальной жидкости в атмосферу из отверстия в сосуде с постоянным уровнем и атмосферным давлением на свободной поверхности скорость истечения равна скорости падения твердого тела в пустоте при начальной скорости, равной нулю, с высоты, соответствующей напору жидкости над отверстием. [c.185]
Выражение (5.3) носит название формулы Торичелли по имени выдающегося итальянского физика, установившего эту зависимость. Формула Торичелли и известная из теоретической механики формула для определения скорости падения тела в пустоте с высоты Н тождественны. [c.167]
При оценке аэродинамической силы коллектива частиц обычно используются два метода. Первый, основанный на измерении установившейся скорости осаждения, обычно применяется при исследовании гравитационных процессов обогащения полезных ископаемых. Второй, широко используемый при исследовании аэродинамических сопротивлений различных тел в канале, основан на измерении сопротивления стационарных решеток частиц. Для определения аэродинамического сопротивления неустановившегося потока частиц нами применен новый метод, основанный на измерении давлений в канале во время падения частиц. При этом использованы положительные качества известных методов, а именно невмешательство в естественный процесс падения частиц, характерное для первого метода, и простота измерений второго метода. Таким образом, простыми средствами измерений удается [c.81]
Если положить, что все частицы потока падают с установившейся скоростью (например, при падении мелких частиц с относительной скоростью, равной скорости витания) и отсутствует взаимное влияние частиц на режим обтекания, то из (32) с учетом (2.54) получим [c.98]
Скорость падения частицы при установившемся движении в спокойном воздухе, т. е. предельную скорость падения, обозначим через Уп. Поскольку скорость установившегося движения есть величина постоянная, то ускорение частицы равно нулю и на нее действует уравновешенная система сил. [c.19]
Будем в дальнейшем рассматривать случай падения тела без начальной скорости (г д = 0). Установим сначала одно свойство такого движения, справедливое при любом виде зависимости R(v). Представим силу сопротивления в виде [c.356]
Установим зависимость между скоростями тела на одной и той же высоте при падении и при подъеме Пусть тело брошено вертикально вверх с начальной скоростью с,, В момент прохождения через точку А (рис. 135) высота подъема [c.111]
Если падение началось без начальной скорости, то вначале /(и) = О, Поэтому в начальный момент тело имеет такое же ускорение, как и в отсутствие сил трения и сопротивления среды. Но при возрастании скорости возрастает и f(v) при этом сумма сил, действующих на тело Р — f v)), уменьшается и вместе с тем уменьшается и ускорение, Когда скорость достигнет такого значения v , при котором f v) = Р, ускорение обратится в нуль, и дальше тело будет падать с постоянной, установившейся (стационарной) скоростью ). [c.197]
Принимая вес человека Р= 70 кГ 7-10 дн, мы получим для скорости установившегося движения значение = у 10 /2 из 6 10 см/сек = 60 м/сек. С какой бы высоты ни падал человек, если высота падения достаточно велика (примерно более 700 м), то он достигнет земли всегда с одной и гой же скоростью, около 60 м/сек. [c.198]
Рассмотрим ламинарный установившийся поток жидкости в круглой гладкой горизонтальной трубе (рис. 6.6). Экспериментально получено, что несмотря на отсутствие каких-либо препятствий на пути потока, имеет место потеря напора, равная падению пьезометрической (или энергетической) линии на рассматриваемом участке. Если все поперечные сечения участка находятся в равных условиях, что имеет место при их достаточной удаленности от мест возмущений, то потери равномерно распределены по длине потока, что подтверждается прямолинейностью линии энергии, получаемой опытным путем. Такие потери назовем потерями по длине и обозначим их через Лд. В чистом виде они могут иметь место только в потоке с постоянной по его длине средней скоростью (т. е, в равномерном потоке, который может существовать лишь в прямой цилиндрической трубе или призматическом канале). [c.139]
Формула Стокса позволяет рассчитывать скорость свободного падения твердых шариков плотностью в жидкой или газообразной среде с плотностью Действительно, при установившемся [c.199]
В некоторых случаях силы инерции не производят никакой работы, примером являются центробежные силы У маховика и сила кривошипа, направленные по радиусам вращения. Таким образом, работа сил инерции, как и работа сил веса, может быть положительной и отрицательной, поэтому обозначим ее через 2 А н- Что касается работы сил инерции за оборот или за время, кратное нескольким оборотам, то эта работа в противоположность работе весов, вообще говоря, не обращается в нуль. Все зависит от характера движения машины. В период пуска машины в ход или ее разбега, когда движение машины характеризуется непрерывным ростом скоростей ее звеньев, а вместе с тем кинетической энергии, работа сил инерции за каждый оборот отрицательна наоборот, в период остановки (выбега) или торможения машины, когда движение сопровождается общим падением скоростей, а вместе с тем и кинетической энергии, работа сил инерции за каждый оборот оказывается положительной. Лишь в процессе так называемого установившегося движения машины (подробности об этом см. в гл. IV) р Л а сил инерции за период обращается в нуль. Поэтому [c.17]
Отвод потока от колеса должен обеспечить 1) на выходе из колеса симметричное относительно оси поле скоростей и давлений и тем самым условия для наличия установившегося относительного движения в области колеса, 2) преобразование кинетической энергии потока, выходящего из колеса, в давление. В соответствии с этим в конструкции отводов имеется спиральный канал на выходе потока из колеса и диффузор, не находящийся в непосредственном контакте с выходом из колеса и служащий продолжением спирального канала, в котором происходят падение скорости потока и нарастание давления. В зависимости от конструкции насоса и технологии производства отводы потока от колеса выполняются в форме спиральных камер или направляющих аппаратов. Спиральные камеры имеют форму, которая не может быть получена механической обработкой поверхности, а должны выполняться чистыми в отливке. Поверхности проточной части направляющих аппаратов получают путём механической обработки. При больших по абсолютной величине размерах отводящих каналов, когда величина шероховатости поверхности, получаемой в отливке, играет относительно меньшую роль, целесообразно отвод потока от колеса выполнить в форме спиральной камеры, при меньших размерах — в форме направляющего аппарата. [c.354]
Давление в тормозной полости резко возрастает, а скорость соответственно падает. Движение поршня замедляется, что вызывает некоторое повышение давления в рабочей полости в период, характеризуемый интервалом tr. Скорость после падения носит колебательный характер (см. линии 3—3 и 4—4), причем колебания совершаются около установившегося значения, которое соответствует эффективной площади открытия тормозного дросселя (интервал времени t y). [c.226]
Представляется, что инерционность потока л<идкости, вытекающей из рабочей полости или из ее дополнительного объема, проявляется следующим образом. Падение числа оборотов турбины из-за возросшей нагрузки вызывает увеличение заполнения рабочей полости за счет некоторого опорожнения дополнительного объема. По мере увеличения заполнения рабочей полости скорость ее турбинного вала будет возрастать при неменяющейся статической нагрузке. В тот момент, когда скорость турбины вернется к первоначальному значению, скорость жидкости, поступающей в рабочую полость из ее дополнительного объема, вследствие инерции жидкости еще не упадет до нуля, поэтому рабочая полость будет продолжать заполняться, а система привода — разгоняться. Под действием давления, возрастающего вместе с ростом угловой скорости турбины, поток жидкости из дополнительного объема затормозится и изменит направление. Однако из-за инерции самого привода угловая скорость турбины не сможет следовать за меняющимся заполнением, наступит более глубокое опорожнение рабочей полости, чем то, при котором гидромуфта работает при установившемся режиме с такой нагрузкой. Число оборотов турбины вновь начнет падать, и процесс повторится, в результате чего возникнут колебания. [c.257]
Установившиеся режимы в случае абсолютно неупругого удара (R = 0). В этом случае частица покидает вибрирующую поверхность, имея нулевую поперечную составляющую начальной скорости (уд = 0). Фазовый угол последующего падения частицы на поверхность ф = a>t определяется из уравнения [c.22]
Uqf — скорость жидкости на центральной линии тока Uts — скорость установившегося падения сферы [c.13]
Установившуюся скорость можно найти из условия f(v ) = Р, если нам известно, как именно зависит сила f v) от скорости. Для тел достаточно плотных при падении в воздухе установившаяся скорость во всяком случае настолько велика, что можно применять формулу (7.2). Тогда = YPjk . Установившаяся скорость падения в воздухе для тел одинаковых размеров и формы (для которых одно и то же) растет пропорционально квадратному корню из веса тел. [c.197]
Сферическая частица, падающая под действием силы тяжести в вязкой жидкости, в конце концов начинает двигаться с постоянной скоростью, при которой действие силы тяжести уравновешивается гидродинамическими силами. Далее эта скорость будет называться установившейся скоростью падения Uoo- Это верно, конечно, независимо от того, достаточно ли медленно движениг или нет чтобы описываться уравнениями Стокса, хотя здесь внимание сосредоточено исключительно па последнем случае. Определение скорости перехода в это однородное движение из любого другого движения, например из состояния покоя, представляет собой нестационарную задачу. [c.146]
Многократные эксперименты, проведенные с некосыми нейтрально устойчивыми анизотропными частицами, в общем случае дают разброс в значениях установившейся скорости падения благодаря зависимости этой скорости от ориентации. Поэтому представляет [c.238]
Тело, падающее под действием силы тяжести, обычно достигает постоянной установившейся скорости падения, когда ускоряющая его гравитационная сила с учетом поправки на плавучесть равняется тормозящей силе сопротивления. Для обтекания сферы применим закон Стокса, сравнимые соотношения имеются и для тел других форм, как это обсуждалось в гл. 4 и 5. Многочисленные эксперименты, проведенные со сферами в самых разных средах, показывают, что при значениях чисел Рейнольдса iVRed построенных по диаметру сферы, меньших 0,05, отклонения от закона Стокса не превышают 1%. Число Рейнольдса, равное 0,05, соответствует падающей в воздухе сфере диаметром 77 мкм и единичной плотности. [c.476]
Формула Стокса дает возможность определить установившуюся скорость падения шарика в вязкой жидкости. На этом принципе основывается один из методов определения коэффициента вязкости Г]. Если скорость vq onst, то (рис. 10.33) [c.300]
Уравнение (2) может быть использовано для определения длины условного тормозного пути х т в зависимости -от значений установившейся скорости, нагрузки и вреднего пространства. В работе [5] приведен график для определения, хг при полном падении скорости. Там же приведены формулы для вычисления времени тор-мол<ения и ускорен0 я (отрицательного) в конце торможения. [c.222]
Кроме того, Сд определяется уравнением (5.4.46), тогда как К (простое совпадение) имеет то же значение, что и в (5.7.24). Поэтому удовлетворяется уравнение (5.7.27). Отсюда можно сделать вывод, что динамически возможное установившееся движение импеллера без вращ ения имеет место в случае, если он падает так, что ось параллельна полю силы тяжести. Окончательная скорость падения при этих предположениях равна [c.234]
В условиях установившегося режима падение давления р по толщине материала д, вызывает объёмиз -ю скорость воздуха через поры, которая пропорциональна падению давления и с Гр (1- р)см /сек на каждый квадратный сантиметр поверхности материала. Этим определяется сопротивление потоку Гр. [c.395]
Установим связь между размером твердой частицы и скоростью ее равномерного падения в покоящейся воде. Предположим, что твердая частица имеет форму щара диаметром й. Если ее поместить в покоящуюся несжимаемую жидкость, то на нее будут оказывать воздействие следующие силы сила веса О, сила реакции Ньютона — Рейлея и сила инерции Условием равновесия указанных сил будет следующее равенство [c.129]
Установившийся уровень адгезионной прочности может быть оценен по величине потока воды из растворов электролитов и по скорости подпленочной коррозии металла, которая зависит от потока электролита из раствора. Полученные зависимости показывают, что и по второму предельному состоянию — падению адгезионной прочности покрытий—можно прогнозировать работоспособность покрытий с помощью параметров, характеризующих проницаемость покрытий для компонентов агрессивной среды. Это связано с тем, что процессы адсорбции и смачивания па границе металл—покрытие контролируются так же, как и поднленочная коррозия, процессами доставки компонентов агрессивной среды. [c.47]
Уравнения (4a) и (5) показывают, что увеличение скорости сопровождается падением энтальпии и давления. Соответствующий перепад статического давления и энтальпии может произойти только за счет соответствующего приращения скорости. Эти уравнения действительны только для изоэптропийного установившегося потока с неизменяющи-мися его контурами. Рабочая среда может быть сжимаемой и несжимаемой. [c.8]
Для капли, движущейся в жидкости под действием архимедовой силы F , равенство Fg = F дает скорость ее установившегося падения (всплытия) [c.90]
Для дислокации в скоплении значению Тд соответствует напряжение т, а для дислокации перед препятствием в виде пространственной сетки или ряда включений —разность напряжений % —т. При т > Тт скорость ползучести определяется, главным образом, скоростью выхода дислокаций из скоплений. Падение х в этом случае восстанавливается с помощью дислокаций, которые попадают в скопления при мгновенной пластической деформации сдвига в плоскости скольжения. Если т < то скорость ползучести определяется как процессом обхода дислокациями препятствий и освобождения от закрепления в узлах пространственной дислокационной сетки под действием разности напряжений т —т, так и процессом выхода дислокаций из скоплений, поскольку он влияет на значение т. В этом случае даже при постоянных во времени t значениях т и Т скорость ползучести = dyldt изменяется до установившегося значения пока не сравняются скорости обхода дислокациями препятствий и выхода дислокаций из скоплений. [c.96]
После перехода через предел прочности не всегда удается достичь установившегося режима течения. Н. Н. Серб-Сербиной и П. А. Ребиндером [24] было обнаружено, что у высокоструктурированных глинистых суспензий после перехода через предел прочности и некоторого снижения напряжения сдвига вновь наблюдается его повышение, затем снова происходит падение напряжения и т. д. Многократные переходы через предел прочности могут совершаться длительно так, что невозможно достичь установившегося режима течения материала. В. П. Павлов и Г. В. Виноградов показали [19 ], что это явление имеет общее значение для тиксотропных пластичных дисперсных систем. Его проявление усиливается с понижением жесткости динамометра и задаваемой приводом скорости движения измерительных поверхностей. При низких скоростях только использование чрезвычайно жестких динамометров позволяет выйти на установившиеся режимы течения. [c.77]
Смешанный катодно-анодно-омический контроль. Наряду с катодным АКк5 и анодным торможением имеется некоторое омическое падение потенциала IR в цепи между катодными и анодными участками. Анодная кривая EasN, в этом случае при установившемся токе коррозии /5, не пересекает катодную кривую N. Это случаи коррозии при заметном сопротивлении электролита, например, вследствие большого удаления анодных участков от основных катодов (характерный случай коррозии подземных трубопроводов за счет неоднородной аэрации отдельных его участков). При этом скорость коррозии заметно возрастает с увеличением электропроводности коррозионной среды. [c.44]
Свободное падение тела — это его равнопеременное движение, которое происходит под действием силы тяжести. В этот момент другие силы, которые могут воздействовать на тело либо отсутствуют, либо настолько малы, что их влияние не учитывается. Например, когда парашютист прыгает из самолета, первые несколько секунд после прыжка он падает в свободном состоянии. Этот короткий отрезок времени характеризуется ощущением невесомости, сходным с тедж.м, что испытывают космонавты на борту космического корабля.
История открытия явления
О свободном падении тела ученые узнали еще в Средневековье: Альберт Саксонский и Николай Орем изучали это явление, но некоторые их выводы были ошибочными. Например, они утверждали, что скорость падающего тяжелого предмета возрастает прямо пропорционально пройденному расстоянию. В 1545 году поправку этой ошибки сделал испанский ученый Д. Сото, установивший факт, что скорость падающего тела увеличивается пропорционально времени, которое проходит от начала падения этого предмета.
В 1590 г. итальянский физик Галилео Галилей сформулировал закон, который устанавливает четкую зависимость пройденного падающим предметом пути от времени. Также ученым было доказано, что при отсутствии воздушного сопротивления все предметы на Земле падают с одинаковым ускорением, хотя до его открытия было принято считать, что тяжелые предметы падают быстрее.
Была открыта новая величина — ускорение свободного падения, которое состоит из двух составляющих: гравитационного и центробежного ускорений. Обозначается ускорение свободного падения буквой g и имеет различное значение для разных точек земного шара: от 9,78 м/с2 (показатель для экватора) до 9,83 м/с2 (значение ускорения на полюсах). На точность показателей влияют долгота, широта, время суток и некоторые другие факторы.
Стандартное значение g принято считать равным 9,80665 м/с2. В физических расчетах, которые не требуют соблюдения высокой точности, значение ускорения принимают за 9,81 м/с2. Для облегчения расчетов допускается принимать значение g равным 10 м/с2.
Для того чтобы продемонстрировать, как предмет падает в соответствии с открытием Галилея, ученые устраивают такой опыт: в длинную стеклянную трубку помещают предметы с различной массой, из трубки выкачивают воздух. После этого трубку переворачивают, все предметы под действием силы тяжести падают одновременно на дно трубки, независимо от их массы.
Когда эти же предметы помещены в какую-либо среду, одновременно с силой тяжести на них действует сила сопротивления, поэтому предметы в зависимости от своей массы, формы и плотности будут падать в разное время.
Формулы для расчетов
Существуют формулы, с помощью которых можно рассчитывать различные показатели, связанные со свободным падением. В них используются такие условные обозначения:
- u — конечная скорость, с которой перемещается исследуемое тело, м/с;
- h — высота, с которой перемещается исследуемое тело, м;
- t — время перемещения исследуемого тела, с;
- g — ускорение (постоянная величина, равная 9,8 м/с2).
Формула для определения расстояния, пройденного падающим предметом при известной конечной скорости и времени падения: h = ut /2.
Формула для расчета расстояния, пройденного падающим предметом по постоянной величине g и времени: h = gt 2/2.
Формула для определения скорости падающего предмета в конце падения при известном времени падения: u = gt .
Формула для расчета скорости предмета в конце падения, если известна высота, с которой падает исследуемый предмет: u = √2 gh.
Интересные факты
Если не углубляться в научные знания, бытовое определение свободного перемещения подразумевает передвижение какого-либо тела в земной атмосфере, когда на него не воздействуют никакие посторонние факторы, кроме сопротивления окружающего воздуха и силы тяжести.
В различное время добровольцы соревнуются между собой, пытаясь установить личный рекорд. В 1962 г. испытатель-парашютист из СССР Евгений Андреев установил рекорд, который был занесен в Книгу рекордов Гиннеса: при прыжке с парашютом в свободном падении он преодолел расстояние в 24500 м, во время прыжка не был использован тормозной парашют.
В 1960 г. американец Д. Киттингер совершил парашютный прыжок с высоты 31 тыс. м, но с использованием парашютно-тормозной установки.
В 2005 г. была зафиксирована рекордная скорость при свободном падении — 553 км/ч, а через семь лет установлен новый рекорд — эта скорость была увеличена до 1342 км/ч. Этот рекорд принадлежит австрийскому парашютисту Феликсу Баумгартнеру, который известен во всем мире своими опасными трюками.
Видео
Посмотрите интересное и познавательное видео, которое расскажет вам о скорости падения тел.