- •1. Связь между потенциальной энергией и силой. Потенциальная энергия тяготения и упругих деформаций.
- •1. Явление на границе газа, жидкости и твердого тела. Капиллярные явления.
- •2. Понятие о фазовом пространстве. Распределение Максвелла – Больцмана.
- •1. Упругие волны в стержнях. Волновое уравнение.
2. Понятие о фазовом пространстве. Распределение Максвелла – Больцмана.
Фазовое пространство в математике и физике — пространство, на котором представлено множество всех состояний системы, так, что каждому возможному состоянию системы соответствует точка фазового пространства.
Сущность понятия фазового пространства заключается в том, что состояние сколь угодно сложной системы представляется в нём одной единственной точкой, а эволюция этой системы — перемещением этой точки. Кроме того, в механике движение этой точки определяется сравнительно простыми уравнениями Гамильтона, анализ которых позволяет делать заключения о поведении сложных механических систем.
Уравнения Гамильтона (также называемые каноническими уравнениями) в физике и математике — система дифференциальных уравнений:
; .
При описании пространственно неоднородных сред применимо разбиение их на некоторое число однородных по своему составу частей, разделенных границами раздела. Макроскопическая часть среды (вещества), имеющая однородный физико-химический состав, называется фазой.
Условия равновесия фаз.
Для равновесия фаз необходимо, чтобы между ними наблюдалось тепловое и механическое равновесие. Первое из этих условий означает равенство температур Т1 и Т2 с разных сторон границы раздела фаз: Т1=Т2=Т. Второе условие не обязательно соответствует равенству давлений Р1 и Р2 с разных сторон границы раздела, так как сама эта граница, в случае, если её форма не представляет собой плоскости, может создавать дополнительное межфазное давление . Поэтому в общем случае условие механического равновесия имеет вид: P2=P1+ , где: - дополнительное давление на первую фазу, создаваемое границей её раздела со второй. Если считать границы раздела фаз плоскими, то условие P2=P1+ станет эквивалентным предположению о равенстве давлений по обе стороны границы раздела фаз: P1=P2=P.
1. Упругие волны в стержнях. Волновое уравнение.
В ограниченных твёрдых телах (пластина, стержень), представляющих собой твёрдые волноводы акустические, могут распространяться только нормальные волны ,каждая из к-рых является комбинацией неск. продольных и сдвиговых волн, распространяющихся под острыми углами к оси волновода и удовлетворяющих граничным условиям: отсутствию механич. напряжений на поверхности волновода. Число п нормальных волн в пластине или стержне определяется толщиной или диаметром d, частотой w и модулями упругости среды. При увеличении число нормальных волн возрастает, и при , n . Нормальные волны характеризуются дисперсией фазовой и групповой скоростей.
В бесконечной пластине существуют два типа нормальных волн-Лэмба волны и сдвиговые волны. Плоская волна Лэмба характеризуется двумя составляющими смещений, одна из к-рых параллельна направлению распространения волны, другая-перпендикулярна граням пластины. В плоской сдвиговой нормальной волне смещения параллельны граням пластины и одновременно перпендикулярны направлению распространения волны. В цилиндрич. стержнях могут распространяться нормальные волны трёх типов - продольные, изгибные, крутильные.