101.Материалдық нүктенің импульс моменті.

Импульс моменті, "Қозғалыс мөлшері моменті" деп те аталады, – материалдық нүктенің немесе жүйенің механикалық қозғалысының динамикалық сипаттамаларының бірі. Физикада ол заттың әуелгі нүктеден қозғалу мен ауысуының физикалық шамасы болып, ол классикалық физикада: \mathbf{L} болып өрнектеледі. Күш моменті тәрізді қозғалыс мөлшерінің моменті центрге (нүктеге) және оське де қатысты анықталады.

Материалдық нүктенің центрге (O) қатысты қозғалыс мөлшерінің моменті центрден жүргізілген қозғалыстағы нүктенің радиус-векторының (r) оның қозғалыс мөлшерінің (mυ) векторлық көбейтіндісіне тең: яғни K₀=[r.mυ]. Оны есептеу үшін күш моментін есептеуге арналған барлық формулаларды пайдалануға болады, тек онда F векторын (немесе оның проекцияларын) mυ векторымен (немесе оның проекцияларымен) алмастыру қажет.

Қозғалыс мөлшерінің моментінің өзгерісі түсірілген күш m0(F) моментінің әсерінен болады. Бұл өзгерістің сипаты динамиканың негізгі заңы болып табылатын =m₀F теңдеуімен анықталады. m₀F=0 болған кезде, мысалы, центрлік күштер үшін орындалады, нүктенің O центрге қатысты қозғалыс мөлшерінің моменті өзгеріссіз қалады; нүкте осы кезде жазық қисық бойымен қозғалады және оның радиус-векторы кез келген бірдей уақыт аралықтарында бірдей аудандар сызып өтеді. Бұл нәтиже аспан механикасы үшін, сонымен қатар ғарыш ракеталарының, жердің жасанды серіктері, т.б. қозғалысы үшін маңызды.

102. Тасымалдау құбылысы. Тұтқырлық.

Тасымалдау құбылыстары

Жүйенің тепе-теңдік күйі бұзылғанда жүретін құбылыстарды зерттейтін ғылым физикалық кинетика деп аталады.

          Тепе-теңдік күйі бұзылғанда газдарда жылудың немесе қозғалыс мөлшерінің ағыны пайда болады. Сондықтан осындай құбылыстарды тасымалдау құбылыстары деп атайды.

          Тасымалдау құбылыстарының келесі үш түрі кездеседі: диффузия, жылу өткізгіштік және ішкі үйкеліс (тұтқырлық).

          Жылу өткізгіштік құбылысы ортаның әр түрлі нүктелерінің температуралары әр түрлі болғанда жүреді және ортаның температурасы үлкен бөлігінен кіші бөлігіне жылу тасымалданады. Жылу ағыны дегеніміз белгілі бір беттен бірлік уақытта тасымалданатын жылу мөлшері болып табылады.

          Газдарда жылу берілу: конвекция және жылу өткізгіштік, жылулық сәуле берілу арқылы болады.

          Газдардың жылу өткізгіштігі газ молекулаларының жылулық қозғалысына байланысты жүреді. Жылдамдығы жоғары молекулалардың  жылдамдығы төмен молекулалармен үздіксіз араласу нәтижесінде газдың бір қабатынан екінші температурасы төмен қабатына жылу тасымалданады.

1)         Диффузия деп - әр түрлі қоспалардың молекулаларының жылулық қозғалыстың нәтижесінде өздігінен бір-бірімен араласып орналасуын айтамыз. Диффузия кезінде газдың І көлемінен ІІ көлеміне зат тасымалданады.

2)         Жылу өткізгіштік құбылысы кезінде газдың температурасы жоғарғы көлемінен температурасы төмен көлемге энергия тасымалдайды.

3)         Ішкі үйкеліс кезінде газдың бір қабатынан екінші қабатына импульс тасымалданады.

Диффузия кезінде масса, жылу өткізгіштік кезінде энергия, ішкі үйкеліс кезінде импульс тасымалданады.       Сондықтан бұл құбылыстар тасымалдау құбылыстары деп аталады.

Газ молекуласының еркін жолының ұзындығы:

Газ молекуласының көршілес екі соқтығысу арасында жүріп өткен ара қашықтығын газ молекуласының еркін жолының ұзындығы деп атайды.  Өлшем бірлігі  .

         

мұндағы: z –1 секундтағы соқтығу саны

                                                 ,

.

          Газ молекуласының соқтығысу кезіндегі центрлерінің бір-біріне жақындайтын ең аз ара қашықтығын газ молекуласының эффективтік диаметрі деп атайды.

           - газ молекуласының эффективті қимасы,      

мұндағы:  екенін ескерсек .

Газ молекуласының еркін жолының орташа ұзындығы абсолют температураға тура пропорционал және газдың қысымына кері пропорционал.

Тұтқырлық – сұйықтар мен газдардың негізгі қасиеттерінің бірі. Мысалы, машиналарды майлау үшін жанармайды алдын ала тұтқырлығына қарап таңдап алады. Сұйық тұтқырлығының температураға байланыстылығы өте күшті болады. Себебі сұйықтың температурасы жоғарылап кризистік температураға жеткенде (мысалы, суды алсақ ол 100с°-та қайнап буға айналады) басқа фазаға өтеді. Әсіресе майлар тұтқырлығының тәуелділігі күшті , мысалы, температурасы 180 С°-тан 400 С°-қа дейін көтерілгенде кастор майының тұтқырлығы төрт еседей кемиді. Барлық нақты сұйықтардың бір қабаты екінші қабатымен салыстырғанда орын ауыстырса, онда азды-көпті үйкеліс күші пайда болады. Шапшаңырақ қозғалатын қабат тарапынан жай қозғалатын қабатқа үдетуші күш әсер етеді. Керісінше, жай қозғалатын қабат тарапынан шапшаң қозғалатын қабатқа бөгеуші күш әсер етеді. Бұл күштер ішкі үйкеліс күштері деп аталады, олар қабаттардың бетіне жүргізілген жанама бойымен бағытталады. Ішкі үйкеліс күшінің шамасы сұйық ағысының v жылдамдығы бір қабаттан екінші қабатқа көшкенде қаншалықты шапшаң өзгеретіндігіне тәуелді және қарастырылып отырған сұйық қабаты бетінің S ауданы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым зор болады. Мысалы, бірінен-бірі Δh қашықтықтағы сұйықтың екі қабаты v1 және v2 жылдамдықпен ақсын (v1- v2=Δv) делік. Қабаттардың Δh арақашықтығын өлшегенде бағыт сол қабаттардың ағыс жылдамдығына перпендикуляр болсын. Сонда Δv/Δh шамасы бір қабаттан екінші қабатқа көшкенде жылдамдықтың қаншалықты шапшаң өзгеретіндігін көрсетеді, оны жылдамдық градиенті деп атайды. Ньютон алғаш рет сұйықтың екі қабатының арасындағы үйкеліс күші жылдамдықтар айырымы мен жанасып тұрған сұйық қабаттары бетінің ауданына тура пропорционал және сол қабаттардың ара қашықтығына кері пропорционал екендігін дәлелдеді. Тұтқырлық коэффициенті неғұрлым үлкен болған сайын сұйықтың идеал сұйықтан айырмашылығы мен үйкеліс күші соғұрлым үлкен болады. Тұтқырлық коэффициенттің өлшемділігі: η=ML-1T-1 Тұтқырлық динамикалық коэффициенті \frac{H/c}{m^2} -пен өлшенеді, яғни жылдамдық градиенті – 1\frac{H/c}{m^2}. Бетінің ауданы 1 м2 сұйық қабаттарының әсерлесу кезіндегі тұтқырлық күші 1 Н болады. Әдетте η коэффициентін тұтқырлықтың абсолюттік коэффициенті деп атайды. Ал осы коэффициенттің берілген сұйықтың тығыздығына (ρ) қатынасы тұтқырлықтың кинетикалық коэффициенті делінеді Бұл тұтқырлық коэффициентіне кері шама, яғни 1/η – аққыштық коэффициенті деп аталады. Тұтқырлықтың СИ системасындағы өлшем бірлігі1 Па*с, СГС системасындағы тұтқырлық өлшем бірлігі пуаз деп аталады: 1 пуаз = 1 дин*с/см2 =0,1 Н*с/м2 = 0,1 Па*с.[2] Мазмұны 1 Заттың тұтқырлығы 2 Судың тұтқырлығы 3 Газ тұтқырлығы 4 Сұйықтың тұтқырлығы 5 Динамиқалық тұтқырлық 6 Қойнауқаттық су тұтқырлығы 7 Қойнауқаттық мұнай тұтқырлығы 8 Сұрыпталған мұнайдың тұтқырлығы 9 Кинематиқалық тұтқырлық 10 Екпінді тұтқырлық 11 Дереккөздер 12 Дереккөздер 13 Тағы қараңыз Заттың тұтқырлығы Сұйық немесе газ түріндегі заттың ығыстыру деформациясына қарсылық көрсету қабілеті. Судың тұтқырлығы Судың қозғалысы барысында оның үйкеліс күшін туындату қабілеті. Осы құбылыс ағыс жылдамдығы жоғарырақ судың аталған жылдамдық мөлшері төменірек суға әсер етуін қамтамасыз етеді. Судың тұтқырлығы температура мен сулы ерітіндінің үйірімділігіне тәуелді, оның мөлшері тұтқырлық коэффициентімен бағаланады. Газ тұтқырлығы Бір-бірімен жарыса, бірақ әр түрлі жылдамдықтармен жылжыған газ қабаттары аралығында пайда болатын олардың ішкі үйкеліс күші (тұтқырлығы). Сұйықтың тұтқырлығы Сұйықтың қозғалысы барысында оның өз өңірінде үйкеліс күшін тудыру қабілеті. Сұйықтың тұтқырлығы қатты жылдамдықпен қозғалған сұйық қабаттарының қозғалысын азырақ жылдамдықпен қозғалған сұйық қабаттарына беруге қабілетті. Сұйықтың тұтқырлығының мөлшері температура көрсеткішіне және ерітіндінің үйірімділігіне тәуелді. Физикалық тұрғыдан сұйықтың тұтқырлығы тұтқырлық коэффицентімен бағаланады. Динамиқалық тұтқырлық Динамиқалық тұтқырлық – газ немесе сұйықтықтың бір қабаттының екінші қабатына қатысты жылжу кедергісінің сандық сипаттамасы. Сұйықтың динамикалық түтқырлығы. Ауданы 1 см2 сұйық (су) қабатының 1 см/с жылдамдықпен 1 см қашықтыққа қозғалуына қарсылық көрсету күші. Қойнауқаттық су тұтқырлығы Мөлшері температура мен ерітінді үйірімділігіне тәуелді болып келетін, судың қозғалысы барысында үйкеліс күшін тудыру қабілеті. Қойнауқаттық мұнай тұтқырлығы Мұнайдың қойнауқаттық жағдайлардағы қозғалмалық дәрежесін анықтайтын, сөйтіп мұнай жатынын игеріп алудың өнімділігі мен тиімділігіне айтарлықтай әсер ететін сол мұнайдың өзіндік қабілеті. Бұл қабілеттің мәнін қысым мөлшерлерінде айырмашылықтар бар аралықтарда қойнауқаттық мұнай тамшыларының қозғалуына жасалатын кедергі деп түсіну керек. Бұл көрсеткіш әдетте динамикалық тұтқырлық бірлігімен өлшенеді. Сұрыпталған мұнайдың тұтқырлығы Белгілі бір күш әсер еткенде газдан арылған қалыпты жағдайдағы мұнай тамшыларының қозғалыстарына жасалатын кедергі; кинаматикалық (см2/сек) немесе динамикалық тұтқырлықтар түрінде есепке алына отырып, әр түрлі мұнай жатындары үшін МПа.сек бірлігінің ондаған бөлігінен жүздеген, тіпті мыңдаған бөлігіне дейінгі аралықтарда өзгереді. Кинематиқалық тұтқырлық Кинематиқалық тұтқырлық – газ немесе сұйықтықтын тығыздығына динамиқалық тұткырлықтың қатынасы. Екпінді тұтқырлық Екпінді тұтқырлық – екпінді жүктеме әсерінен бұзылу үрдісі нәтижесінде қатты денелердің механиқалық энергияны сіңіруі.