Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ПРИМАТ / лекция1(презентация)

.pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
25.03.2015
Размер:
228.9 Кб
Скачать

Лекция 1

Механика изучает законы движения и равновесия материальных точек и физических тел.

Гидромеханика – раздел, изучающий законы движения и равновесия различных сред.

Среда – вещество, обладающее свойством текучести, т.е. способностью изменяться под действием бесконечно малой силы, с непрерывно меняющимися (в пространстве и времени) свойствами.

Математические методы изучения движения деформируемых тел.

1.Выбор аксиом – базовых понятий и представлений, на которых строится описание среды.

2.Введение параметров среды (непрерывных функций пространства и времени и их производных), в зависимости от которых меняется состояние среды.

3.Вывод и обоснование дифференциальных уравнений, в соответствии с которыми осуществляется связь между параметрами.

Основные уравнения

Построение модели сплошной среды

1.Пространство (Евклидово)

1)Единая система координат

2)Расстояние

r

(x

x

)2

(x

x

)2

(x

x

)2

AB

 

1A 1B

 

 

2 A

2B

 

3A

3B

 

r

3

(x

x )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(r , r )

 

 

 

AB

 

 

iA

iB

 

 

AB

AB

 

 

 

i1

2.Время – абсолютный параметр

3.Масса

1) Неотрицательна

2) Аддитивна mAB mA mB

3) Одинакова во всех системах координат

L 10 10

L 108

c 3 108

4.Постулат Галилея (равноправие инерционных систем)

Формулировки всех физических законовне зависят от выбора инерционной системы отсчета

5.Гипотеза сплошности Понятия, характеризующие и однозначно определяющие движения СС (поле

скоростей, поле давлений, температура, плотность и.т.д.)

Основные понятия кинематики сплошной среды.

1.

Фиксированная в пространстве система координат

 

1) Начало координат (т. 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Базис

( e1, e2 , e3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gij

 

3) Расстояние между двумя точками

(ei ,e j )

 

gij

 

 

 

 

1,i

 

 

j

(декартова система координат)

 

 

ij

 

 

0,i

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Закон движения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

1M 2M

3M

)

 

 

1M

 

 

 

 

 

 

2M

3M

r0

(x0

, x0

, x0

 

x0

 

 

 

e1

 

 

x0

e2

x0

e3

 

M

 

M

M

,t)

 

x

iM

 

M

,t)

 

 

 

r

 

r

 

(r

 

 

 

 

 

(r

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xiM (x10M , x02M , x03M ,t)ei

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

M

 

M

 

, t

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

r

 

(r

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

M

 

M

, t) - траектория

 

 

 

 

r

 

 

 

r

 

(r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

r (r0

,t)

 

 

 

r0

 

 

r

(r0

,t0 ) - закон движения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

 

 

 

 

 

x02

 

 

 

x03

 

 

 

 

 

J (t)

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

x2

 

0

J (t) 0

 

 

 

 

 

 

x10

 

 

 

 

 

x02

 

 

 

x03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

 

 

 

 

 

x02

 

 

 

x03

 

 

3.

Переменные Эйлера и Лагранжа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

x

r0

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r r (r0 ,t)

 

x x( X ,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r0

r0

(r ,t)

 

X X (x,t)

 

 

4.

Перемещение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w(r0 , t)

r (r0 ,t

t) r (r0

,t)

5.

 

Скорость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w(r0

, t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r (r0 , t

 

 

t) r (r0

, t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(r0

 

 

, t)

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

t

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

const

 

 

 

 

 

 

 

r0

const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

 

Ускорение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(r ,t

 

 

 

 

 

(r ,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a(r0 ,t)

 

 

 

lim

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

a e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

i

 

 

t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

r0

const

 

 

 

 

 

 

 

r0

const

 

 

 

r0

 

const

 

 

 

 

 

r0

 

const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

r (r0 ,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r0

 

 

 

 

r0

(r ,t)

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

r dxi

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

r

i

 

dr

 

 

 

 

 

 

r (r0

,t)

 

 

 

 

 

r (r0

 

(r ,t),t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

dt

 

 

 

 

t

 

 

 

 

xi

dt

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

xi

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(r , t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dxi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(r0

, t)

 

 

 

 

 

 

 

(r0

(r , t),t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

xi

 

dt

 

 

 

 

t

 

xi

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a(r ,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Полная производная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dA

A

A dxi

 

A

A

i

- субстанциональная производная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

t

 

xi dt

 

t

xi

 

 

 

 

 

 

(материальная, индивидуальная, полная)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dAk

Ak

 

Ak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dA A A

 

i

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

t

 

xi

 

 

 

 

dt

 

k

 

t

 

xi

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

i

 

- конвективная производная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Линии тока и траектории

 

 

 

dxi

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

(r0

, t)

 

 

 

(r0

(r , t),t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

dt

 

 

t

 

xi

 

 

dt

 

 

t

 

xi

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx1

 

 

dx2

 

 

 

dx3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dr

 

 

 

(r ,t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1(x1, x2 , x3 )

 

2 (x1, x2

, x3 )

 

3 (x1, x2

, x3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx1

 

 

dx2

 

 

 

dx3

 

dt

 

 

 

 

 

 

1(x1, x2 , x3 )

2 (x1, x2 , x3 )

 

3 (x1, x2 , x3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примеры

 

 

1.

 

 

x1

X 1

qt

x2

X 2

q=const

x3

X 3

 

1)Найти лагранжевы координаты той частицы, которая в момент t=t* находится в точке пространства с координатами ( x *1, x *2 , x *3 )

2)Найти поля скорости и ускорения

2.Найти поля скорости и ускорения

x1

X 1 (1

t

)

 

 

x2

X 2

 

=const

 

x3

X 3

 

 

3. Найти поля скорости и ускорения

x1

X 1 (1

 

 

t

)

 

 

 

 

 

x2

X 2 (1

2

t

) =const

 

 

x3

X 3 (1

 

t3

)

3

 

 

 

 

4. Найти поля скорости и ускорения

x1

A(t) X 1

x2

2B(t) X 2

x3

3C(t) X 3

5.

Поле скоростей в эйлеровом описании имеет вид

 

 

 

 

1

 

 

 

x

,

2

 

 

 

 

2ty

,

3

0 ,

const ,

 

 

 

 

t

 

 

 

 

t 2

2

 

 

Найти закон движения среды.

 

 

 

 

 

6.

Найти линии тока и траектории

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

x

 

 

Q

y

3

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

0 r

x2

y2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

r 2

 

 

2 r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> 0.

Q=const>0

7. Найти линии тока, если поле скоростей имеет вид

1 x2 y y3, 2 x3 xy2 , 3 0 .

Найти поле ускорений.

8. Найти поле ускорений, если поле скоростей имеет вид

1

x

,

2 y

,

3

0 .

 

t

 

t

 

Найти линии тока и траектории.

Соседние файлы в папке ПРИМАТ