24.Рух тіл в рідинах та газах. Пограничний шар. Лобовий опір. Формула Стокса.

1)Коли тіло рухається у рідині (газі), на нього діє сила з боку середовища. Ця сила називається силою лобового опору. Вона виникає дякуючи в’язкості рідини, а також (при великих швидкостях) внаслідок виникнення турбулентності позаду тіла.

Таким чином, сила в’язкого тертя, що діє на мале сферичне тіло в ламінарній течії, дається формулою Стокса:

2)На практиці силу лобового опору визначають за формулою:

3)Не дивлячись на свою незначну в порівнянні з характерними зовнішніми розмірами в потенціальному потоці, пограничний шар відіграє основну роль в процесах динамічної і теплової взаємодії потоку рідини з поверхнею.

Якщо між потоком рідини і поверхнею тіла відбувається теплообмін чи дифузія, то за аналогією з динамічним пограничним шаром біля поверхні обтікання тіла утворюється тепловий чи дифузійний пограничний шар, тобто область біля стінки, в якій температура чи концентрація домішок змінюються від значень біля стінки до відповідних величин у зовнішньому потоці.

У пограничному шарі швидкість, температура і концентрація домішок асимптотично наближаються до своїх значень у потенціальному потоці, тому за товщину пограничного шару приймають ту відстань по нормалі до поверхні, де величина швидкості, температури чи концентрації відрізняються на 1% від відповідної величини у зовнішньому потоці.

4) формула Стокса справедлива за умови, що відстань від тіла до границь рідини (наприклад, до стінок посудини) набагато більша розмірів тіла.

5)Літак підтримується в повітрі піднімальною силою, що діє на його крила. Лобовий опір відіграє при польоті літака шкідливу роль. Тому крилам і фюзеляжу літака надають форму, завдяки якій газ його добре обтікає (рис. 39.5). Внаслідок асиметричної форми й нахиленого розміщення крила швидкість повітря над крилом виявляється більше (а, отже, тиск менше, як це випливає з рівняння Бернуллі), ніж під крилом. Завдяки цьому створюється піднімальна сила. Істотну роль в утворенні піднімальної сили відіграє в'язкість повітря, завдяки чому утворюються вихрі, які відриваються від заднього краю крила. Детально розглянути явища, що обумовлюють піднімальну силу, тут ми, на жаль, не маємо можливості. Основи теорії крила літака створив у 1904 р. Жуковський, який сформулював теорему про піднімальну силу й довів формулу для визначення цієї сили, яка є основою всіх аеродинамічних розрахунків літаків.

6)Евект Мангуса

Ефект полягає в особливій силі, що виникає при обтіканні обертового тіла потоком рідини чи газу. При цьому вона спрямована перпендикулярно до напрямку потоку. При обертанні тіла, що летить - наприклад, круглого або циліндричного - воно захоплює прилеглі шари повітря. Водночас ті, своєю чергою, починають циркулювати навколо тіла. Як підсумок -- наше тіло не летить прямолінійно, а змінює напрямок. Читайте більше тут: http://expres.ua/video/2015/07/20/144250-fizyky-vyprobuvaly-efekt-magnusa-vysochenniy-dambi

25.Гармонічний осцилятор. Гармонічні коливання. Рівняння гармонічних коливань. Амплітуда. Частота. Фаза. Представлення гармонічних коливань у комплексній фізиці.

Гармоні́чний осциля́тор — система (у класичній механіці), яка при зміщенні із положення рівноваги під дією певної сили (чи суперпозиції сил), повертається у попереднє положення під дією зворотної сили, пропорційної зміщенню (наприклад, зазаконом Гука у випадку механічних коливань):

де  — додатня константа, що описує жорсткість системи.

Якщо  — єдина сила, що діє на систему, то систему називають простим абоконсервативним гармонійним осцилятором. Вільні коливання такої системи є періодичний рух біля положення рівноваги (гармонійні коливання). Частота і амплітуда при цьому постійні, причому частота не залежить від амплітуди.

Гармонічними коливаннями називаються періодичні коливання фізичної величини (або будь-якої іншої) залежно від часу, які відбуваються згідно із законами синуса або косинуса

,

або

,

де  — це фізична величина, що коливається,  — час,  — це найбільше значення, яке приймає величина  під час коливань, яке називають амплітудою коливань,  — циклічна частота коливань,  — фаза коливань.

Періодом коливань називається величина

.

Лінійна частота коливань визначається, як

.