Der Abschluss eines Weltraumfluges gilt als Landung auf dem Planeten. Bisher haben nur drei Länder gelernt, wie man Raumschiffe zur Erde zurückbringt: Russland, die Vereinigten Staaten und China.
Bei Planeten mit Atmosphäre (Abb. 3.19) reduziert sich das Landeproblem hauptsächlich auf die Lösung von drei Problemen: Überwindung eines hohen Staus; Schutz vor aerodynamischer Erwärmung; Kontrolle über den Zeitpunkt des Erreichens des Planeten und die Koordinaten des Landepunkts.
Reis. 3.19. Schema des Abstiegs der Raumsonde aus der Umlaufbahn und der Landung auf einem Planeten mit Atmosphäre:
n- Einschalten des Bremsmotors; EIN- Abstieg des Raumfahrzeugs aus der Umlaufbahn; m– Trennung des Raumfahrzeugs vom umlaufenden Raumfahrzeug; V- der Eintritt des SA in die dichten Schichten der Atmosphäre; MIT - der Beginn des Betriebs des Fallschirmlandesystems; D- Landung auf der Oberfläche des Planeten;
1 - ballistischer Abstieg; 2 - gleitender Abstieg
Bei der Landung auf einem Planeten ohne Atmosphäre (Abb. 3.20, ein, B) wird das Problem des Schutzes vor aerodynamischer Erwärmung beseitigt.
Ein Raumfahrzeug, das einen künstlichen Satelliten des Planeten umkreist oder sich einem Planeten mit einer Atmosphäre nähert, um darauf zu landen, hat eine große Menge an kinetischer Energie, die mit der Geschwindigkeit und Masse des Raumfahrzeugs verbunden ist, und potenzielle Energie aufgrund der Position des Raumfahrzeugs relativ zur Oberfläche des Planeten.
Reis. 3.20. Abstieg und Landung von Raumfahrzeugen auf einem Planeten ohne Atmosphäre:
ein- Abstieg zum Planeten mit einem vorläufigen Ausgang in die Wartebahn;
B- sanfte Landung eines Raumfahrzeugs mit Bremsmotor und Fahrwerk;
I - hyperbolische Flugbahn der Annäherung an den Planeten; II - Umlaufbahn;
III - Flugbahn des Abstiegs aus der Umlaufbahn; 1, 2, 3 - aktive Flugbereiche beim Bremsen und sanften Landen
Beim Eintritt in die dichten Schichten der Atmosphäre entsteht vor dem Bug des Raumfahrzeugs eine Stoßwelle, die das Gas auf eine hohe Temperatur erhitzt. Beim Absinken in die Atmosphäre wird der SA abgebremst, seine Geschwindigkeit nimmt ab und das heiße Gas heizt den SA immer mehr auf. Die kinetische Energie der Apparatur wird in Wärme umgewandelt. In diesem Fall wird der größte Teil der Energie auf zwei Arten an den umgebenden Raum abgegeben: Der größte Teil der Wärme wird durch die Einwirkung starker Stoßwellen und durch die Wärmestrahlung von der erhitzten Oberfläche des SA an die umgebende Atmosphäre abgegeben.
Die stärksten Stoßwellen entstehen bei einer stumpfen Nasenform, weshalb beim SA eher stumpfe Formen verwendet werden als die für den Flug bei niedrigen Geschwindigkeiten typischen spitzen.
Bei steigenden Geschwindigkeiten und Temperaturen wird die meiste Wärme nicht durch Reibung an komprimierten Atmosphärenschichten auf das Fahrzeug übertragen, sondern durch Strahlung und Konvektion der Stoßwelle.
Die folgenden Methoden werden verwendet, um Wärme von der CA-Oberfläche abzuführen:
- Wärmeabsorption durch die hitzeabschirmende Schicht;
- Strahlungskühlung der Oberfläche;
- die Verwendung von Übertragsbeschichtungen.
Vor dem Eintritt in die dichten Schichten der Atmosphäre gehorcht die Flugbahn des Raumfahrzeugs den Gesetzen der Himmelsmechanik. In der Atmosphäre wirken zusätzlich zu den Gravitationskräften aerodynamische und zentrifugale Kräfte auf den Apparat und verändern die Form seiner Bewegungsbahn. Die Schwerkraft ist auf das Zentrum des Planeten gerichtet, die Kraft des aerodynamischen Widerstands ist dem Geschwindigkeitsvektor entgegengesetzt, die Zentrifugal- und Auftriebskräfte stehen senkrecht zur Bewegungsrichtung des SA. Die Kraft des Luftwiderstands verringert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, während die Zentrifugal- und Auftriebskräfte ihm eine Beschleunigung in der Richtung senkrecht zu seiner Bewegung verleihen.
Die Art der Sinkflugbahn in der Atmosphäre wird hauptsächlich durch ihre aerodynamischen Eigenschaften bestimmt. In Ermangelung einer Auftriebskraft am Raumfahrzeug wird seine Flugbahn in der Atmosphäre als ballistisch bezeichnet (die Abstiegsbahnen des Raumfahrzeugs des Raumfahrzeugs der Wostok- und Voskhod-Serie) und bei Vorhandensein einer Auftriebskraft entweder gleitend (das Raumfahrzeug von die Sojus- und Apollo-Raumschiffe, sowie Space Shuttle") oder Querschläger (CA KK Sojus und "Apollo"). Die Bewegung in einer Planetenbahn stellt keine hohen Anforderungen an die Führungsgenauigkeit beim Eintritt in die Atmosphäre, da die Flugbahn durch Einschalten des Antriebs zum Bremsen oder Beschleunigen relativ einfach korrigiert werden kann. Beim Eintritt in die Atmosphäre mit einer Geschwindigkeit, die die erste kosmische Geschwindigkeit überschreitet, sind Berechnungsfehler am gefährlichsten, da ein zu steiler Abstieg zur Zerstörung des Raumfahrzeugs führen kann und zu flach - in eine Entfernung vom Planeten.
Bei ballistischer Abstieg der Vektor der Resultierenden der aerodynamischen Kräfte ist dem Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs direkt entgegengesetzt gerichtet. Der Abstieg entlang einer ballistischen Flugbahn erfordert keine Kontrolle. Der Nachteil dieser Methode ist die große Steilheit der Flugbahn und in der Folge der Eintritt der Apparatur in die dichten Schichten der Atmosphäre mit hoher Geschwindigkeit, was zu einer starken aerodynamischen Erwärmung der Apparatur und zu Überlastungen führt, die manchmal über 10g - nahe den maximal zulässigen Werten für eine Person.
Bei aerodynamische Abfahrt der Außenmantel des Fahrzeugs hat in der Regel eine konische Form, und die Kegelachse bildet mit dem Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs einen bestimmten Winkel (Anstellwinkel), wodurch die Resultierende aus aerodynamischen Kräften eine Komponente . hat senkrecht zum Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugs - die Auftriebskraft. Durch die Auftriebskraft senkt sich das Fahrzeug langsamer ab, die Abstiegsbahn wird flacher, während die Bremsstrecke sowohl in der Länge als auch in der Zeit gestreckt wird und die maximalen Überlastungen und die Intensität der aerodynamischen Erwärmung um ein Vielfaches reduziert werden können, im Vergleich zum ballistischen Bremsen, das das Gleiten der Abfahrt für Menschen sicherer und komfortabler macht.
Der Anstellwinkel beim Sinkflug ändert sich in Abhängigkeit von der Fluggeschwindigkeit und der aktuellen Luftdichte. In den oberen, verdünnten Schichten der Atmosphäre kann sie 40 ° erreichen und nimmt mit dem Abstieg der Apparatur allmählich ab. Dies erfordert das Vorhandensein einer Gleitflugsteuerung an der SA, die das Gerät verkompliziert und schwerer macht, und in Fällen, in denen es nur zum Starten von Geräten dient, die höheren Überlastungen als einer Person standhalten können, wird normalerweise ballistisches Bremsen verwendet.
Die Orbitalstufe des Space Shuttle, die bei der Rückkehr zur Erde die Funktion eines Abstiegsfahrzeugs übernimmt, plant die gesamte Sinkstrecke vom Eintritt in die Atmosphäre bis zum Aufsetzen des Landebahnfahrwerks, wonach der Bremsfallschirm ausgefahren wird.
Nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit im Abschnitt der aerodynamischen Bremsung auf Unterschall abgesunken ist, kann der Abstieg des SA mit Hilfe von Fallschirmen durchgeführt werden. Ein Fallschirm in einer dichten Atmosphäre dämpft die Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf fast null und sorgt für eine sanfte Landung auf der Planetenoberfläche.
In der verdünnten Atmosphäre des Mars sind Fallschirme weniger effektiv, daher wird der Fallschirm in der Endphase des Abstiegs ausgehängt und die Landeraketenmotoren werden eingeschaltet.
Die landenden bemannten Raumfahrzeuge der Sojus TMA-01M-Serie, die für die Landung ausgelegt sind, verfügen außerdem über Festbrennstoff-Bremsmotoren, die sich einige Sekunden vor dem Bodenkontakt einschalten, um eine sicherere und komfortablere Landung zu gewährleisten.
Das Abstiegsfahrzeug der Station Venera-13 ließ es nach dem Abstieg mit dem Fallschirm auf eine Höhe von 47 km fallen und nahm die aerodynamische Bremsung wieder auf. Ein solches Abstiegsprogramm wurde durch die Besonderheiten der Atmosphäre der Venus diktiert, deren untere Schichten sehr dicht und heiß sind (bis zu 500 ° C), und Fallschirme aus Stoff würden solchen Bedingungen nicht standhalten.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei einigen Projekten wiederverwendbarer Raumfahrzeuge (insbesondere einstufiger senkrechter Start und Landung, zum Beispiel Delta Clipper) in der Endphase des Sinkflugs nach aerodynamischer Bremsung in der Atmosphäre davon ausgegangen wird, auch eine fallschirmfreie Motorlandung auf Raketentriebwerken zu machen. Das Design der Sinkfahrzeuge kann sich je nach Art der Nutzlast und den physikalischen Bedingungen auf der Oberfläche des Planeten, auf dem die Landung erfolgt, erheblich voneinander unterscheiden.
Bei der Landung auf einem Planeten ohne Atmosphäre wird das Problem der aerodynamischen Erwärmung beseitigt, aber für die Landung wird die Geschwindigkeit durch ein Bremsantriebssystem gedämpft, das in einem programmierten Schubmodus arbeiten muss, und die Masse des Treibstoffs kann die Masse des Raumfahrzeugs selbst.
ELEMENTE DER KONTINUIERLICHEN MEDIENMECHANIK
Als kontinuierlich gilt ein Medium, für das eine gleichmäßige Stoffverteilung charakteristisch ist – d.h. Medium mit gleicher Dichte. Dies sind Flüssigkeiten und Gase.
Daher werden wir uns in diesem Abschnitt mit den grundlegenden Gesetzen befassen, die in diesen Umgebungen gelten.
Planen
1. Das Konzept eines kontinuierlichen Mediums. Allgemeine Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen. Eine ideale und viskose Flüssigkeit. Bernoulli-Gleichung. Laminarer und turbulenter Flüssigkeitsfluss. Stokes formel. Poiseuilles Formel.
2. Elastische Spannungen. Die Energie eines elastisch verformten Körpers.
Zusammenfassungen
1. Das Volumen des Gases wird durch das Volumen des Gefäßes bestimmt, das das Gas einnimmt. In Flüssigkeiten bleibt im Gegensatz zu Gasen der durchschnittliche Abstand zwischen den Molekülen praktisch konstant, sodass die Flüssigkeit ein nahezu unverändertes Volumen hat. In der Mechanik werden Flüssigkeiten und Gase mit hoher Genauigkeit als kontinuierlich und kontinuierlich in dem von ihnen eingenommenen Raum verteilt betrachtet. Die Dichte der Flüssigkeit hängt wenig vom Druck ab. Die Dichte von Gasen hängt stark vom Druck ab. Aus Erfahrung ist bekannt, dass die Kompressibilität einer Flüssigkeit und eines Gases bei vielen Problemen vernachlässigt werden kann und das einheitliche Konzept einer inkompressiblen Flüssigkeit verwendet werden kann, deren Dichte überall gleich ist und sich mit der Zeit nicht ändert. Ideale Flüssigkeit - physische Abstraktion, das heißt, eine imaginäre Flüssigkeit, in der es keine inneren Reibungskräfte gibt. Ein ideales Fluid ist ein imaginäres Fluid, in dem es keine inneren Reibungskräfte gibt. Dem steht eine viskose Flüssigkeit entgegen. Die physikalische Größe, die durch die auf die Flüssigkeitsseite wirkende Normalkraft pro Flächeneinheit bestimmt wird, heißt Druck R Flüssigkeiten. Die Druckeinheit ist Pascal (Pa): 1 Pa ist gleich dem Druck, der durch eine Kraft von 1 N erzeugt wird, gleichmäßig über eine dazu senkrechte Fläche mit einer Fläche von 1 m 2 (1 Pa = 1 N / m .) verteilt 2). Der Gleichgewichtsdruck von Flüssigkeiten (Gasen) gehorcht dem Pascalschen Gesetz: Der Druck an jeder Stelle der ruhenden Flüssigkeit ist in alle Richtungen gleich und der Druck wird gleichmäßig über das gesamte von der ruhenden Flüssigkeit eingenommene Volumen übertragen.
Der Druck ändert sich linear mit der Höhe. Druck P = rgh hydrostatisch genannt. Die Druckkraft auf die unteren Flüssigkeitsschichten ist größer als auf die oberen, daher wirkt auf einen in eine Flüssigkeit eingetauchten Körper eine Auftriebskraft, die durch das archimedische Gesetz bestimmt wird: Eine Auftriebskraft, gleich dem Gewicht, wirkt auf ein Körper, der von der Seite dieser Flüssigkeit in eine Flüssigkeit (Gas) eingetaucht ist, die Flüssigkeit (das Gas), die durch den Körper verdrängt wird, wobei r die Dichte der Flüssigkeit ist, V- das in die Flüssigkeit eingetauchte Körpervolumen.
Die Bewegung von Flüssigkeiten wird als Strömung bezeichnet, und die Ansammlung von Partikeln einer sich bewegenden Flüssigkeit wird als Strömung bezeichnet. Grafisch wird die Bewegung von Fluiden durch Stromlinien dargestellt, die so gezeichnet werden, dass die Tangenten an sie in Richtung mit dem Geschwindigkeitsvektor des Fluids an den entsprechenden Raumpunkten übereinstimmen (Abb. 45). Durch das Muster der Stromlinien kann man die Richtung und das Modul der Geschwindigkeit an verschiedenen Punkten im Raum beurteilen, d. h. der Zustand der Flüssigkeitsbewegung kann bestimmt werden. Der von den Stromlinien begrenzte Teil der Flüssigkeit wird als Stromrohr bezeichnet. Die Strömung einer Flüssigkeit wird als stationär (oder stationär) bezeichnet, wenn sich Form und Lage der Stromlinien sowie die Werte der Geschwindigkeiten an jedem ihrer Punkte im Laufe der Zeit nicht ändern.
Betrachten Sie eine Stromröhre. Wählen wir zwei seiner Abschnitte S 1 und S 2 , senkrecht zur Geschwindigkeitsrichtung (Abb. 46). Wenn die Flüssigkeit inkompressibel ist (r = const), dann durch den Schnitt S 2 wird in 1 s das gleiche Flüssigkeitsvolumen wie durch den Abschnitt passieren S Das heißt, das Produkt aus der Strömungsgeschwindigkeit eines inkompressiblen Fluids und dem Querschnitt des Stromrohres ist ein konstanter Wert für ein gegebenes Stromrohr. Das Verhältnis wird Kontinuitätsgleichung für eine inkompressible Flüssigkeit genannt. - Bernoulli-Gleichung - ein Ausdruck des Energieerhaltungssatzes, der auf den stetigen Fluss einer idealen Flüssigkeit angewendet wird ( hier p- statischer Druck (Druck einer Flüssigkeit auf der Oberfläche eines umströmten Körpers), Wert - dynamischer Druck, - hydrostatischer Druck). Für ein horizontales Strömungsrohr wird die Bernoulli-Gleichung in der Form geschrieben, wobei linke Seite Totaldruck genannt. - Torricelli-Formel
Viskosität ist die Eigenschaft realer Flüssigkeiten, der Bewegung eines Teils der Flüssigkeit relativ zu einem anderen zu widerstehen. Wenn sich einige Schichten einer realen Flüssigkeit relativ zu anderen bewegen, entstehen innere Reibungskräfte, die tangential zur Oberfläche der Schichten gerichtet sind. Die Kraft der inneren Reibung F ist umso größer, je größer die Oberfläche der betrachteten Schicht S ist, und hängt davon ab, wie schnell sich die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit beim Übergang von Schicht zu Schicht ändert. Der Dv/Dx-Wert zeigt an, wie schnell sich die Geschwindigkeit beim Durchlaufen von Schicht zu Schicht in Richtung . ändert NS, senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schichten und wird als Geschwindigkeitsgradient bezeichnet. Somit ist der Modul der inneren Reibungskraft gleich, wobei der Proportionalitätskoeffizient h , abhängig von der Art des Fluids wird als dynamische Viskosität (oder einfach Viskosität) bezeichnet. Die Einheit der Viskosität ist Pascalsekunde (Pa s) (1 Pa s = 1 N s / m 2). Je höher die Viskosität, desto mehr weicht die Flüssigkeit vom Ideal ab, desto stärker treten in ihr innere Reibungskräfte auf. Die Viskosität hängt von der Temperatur ab, und die Art dieser Abhängigkeit für Flüssigkeiten und Gase ist unterschiedlich (bei Flüssigkeiten nimmt sie mit steigender Temperatur ab, bei Gasen hingegen nimmt sie zu), was auf den Unterschied in den Mechanismen der inneren Reibung in ihnen hinweist . Die Viskosität von Ölen hängt besonders stark von der Temperatur ab. Methoden zur Bestimmung der Viskosität:
1) Stokes-Formel; 2) Poiseuilles Formel
2. Eine Verformung wird als elastisch bezeichnet, wenn der Körper nach Beendigung der Einwirkung äußerer Kräfte seine ursprüngliche Größe und Form annimmt. Verformungen, die nach Wegfall äußerer Kräfte im Körper bestehen bleiben, werden als plastisch bezeichnet. Die Kraft pro Querschnittsflächeneinheit wird als Spannung bezeichnet und in Pascal gemessen. Ein quantitatives Maß, das den Verformungsgrad eines Körpers charakterisiert, ist seine relative Verformung. Die relative Längenänderung des Stabes (Längsverformung), die relative Querspannung (Druck), wobei D - Stabdurchmesser. Verformungen e und e " haben immer unterschiedliche Vorzeichen, wobei m je nach Materialeigenschaften ein positiver Faktor ist, die sogenannte Poissonzahl.
Robert Hooke hat experimentell festgestellt, dass bei kleinen Verformungen die Dehnung e und die Spannung s direkt proportional zueinander sind: wobei der Proportionalitätskoeffizient E Young-Modul genannt.
Der Elastizitätsmodul wird durch die Spannung bestimmt, die eine Einheitsdehnung verursacht. Dann Hookes Gesetz kann so geschrieben werden, wo k- Elastizitätskoeffizient:die Dehnung des Stabes bei elastischer Verformung ist proportional zur Einwirkung auf Drehkraft. Potentielle Energie eines elastisch gestreckten (zusammengedrückten) Stabes Verformungen von Festkörpern gehorchen dem Hookeschen Gesetz nur für elastische Verformungen. Der Zusammenhang zwischen Dehnung und Spannung wird in Form eines Spannungsdiagramms dargestellt (Abb. 35). Die Abbildung zeigt, dass die von Hooke aufgestellte lineare Abhängigkeit s (e) nur in sehr engen Grenzen bis zur sogenannten Proportionalitätsgrenze (s p) erfüllt ist. Bei weiterer Spannungserhöhung ist die Verformung noch elastisch (allerdings ist die Abhängigkeit s (e) nicht mehr linear) und es entstehen keine Restverformungen bis zur Elastizitätsgrenze (s y). Über die Elastizitätsgrenze hinaus treten im Körper Restverformungen auf, und die Kurve, die die Rückkehr des Körpers in seinen ursprünglichen Zustand nach Beendigung der Krafteinwirkung beschreibt, wird nicht als Kurve dargestellt In und parallel dazu - CF. Die Spannung, bei der eine merkliche bleibende Verformung auftritt (~ = 0,2%) wird als Streckgrenze (s t) bezeichnet - Punkt MIT auf der Kurve. Im Gebiet CD die Verformung nimmt zu, ohne die Spannung zu erhöhen, dh der Körper "fließt" sozusagen. Dieser Bereich wird als Fließbereich (oder plastischer Verformungsbereich) bezeichnet. Materialien, für die der Fließbereich von Bedeutung ist, werden als viskos bezeichnet, für die er praktisch nicht vorhanden ist - spröde. Bei weiterer Dehnung (pro Punkt D) der Körper wird zerstört. Die maximale Spannung, die in einem Körper vor dem Versagen auftritt, wird als Bruchfestigkeit (s p) bezeichnet.
Allgemeine Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen. Gleichgewichtsgleichung und Flüssigkeitsbewegung. Hydrostatik inkompressibler Flüssigkeiten. Stationäre Bewegung einer idealen Flüssigkeit. Bernoulli-Gleichung. Idealerweise elastischer Körper Elastische Spannungen und Verformungen. Hookes Gesetz. Elastizitätsmodul.
Relativistische Mechanik.
Galileis Relativitäts- und Transformationsprinzip. Experimentelle Begründung der Speziellen Relativitätstheorie (SRT). Postulate von Einsteins spezieller Relativitätstheorie. Lorentz-Transformationen. Das Konzept der Gleichzeitigkeit. Relativität von Längen und Zeitintervallen. Das relativistische Gesetz der Addition von Geschwindigkeiten. Relativistischer Impuls. Bewegungsgleichung eines relativistischen Teilchens. Relativistischer Ausdruck für kinetische Energie. Das Verhältnis von Masse und Energie. Das Verhältnis zwischen der Gesamtenergie und dem Impuls eines Teilchens. Die Grenzen der Anwendbarkeit der klassischen (Newtonschen) Mechanik.
Grundlagen der Molekularphysik und Thermodynamik
Thermodynamische Systeme - Ideales Gas.
Dynamische und statistische Gesetze in der Physik. Statistische und thermodynamische Methoden zur Untersuchung makroskopischer Phänomene.
Thermische Bewegung von Molekülen. Wechselwirkung zwischen Molekülen. Perfektes Gas. Zustand des Systems. Thermodynamische Zustandsparameter. Gleichgewichtszustände und -prozesse, ihre Darstellung in thermodynamischen Diagrammen. Ideale Gaszustandsgleichung.
Grundlagen der molekularkinetischen Theorie.
Die Grundgleichung der molekularkinetischen Theorie idealer Gase und ihr Vergleich mit der Clapeyron-Mendeleev-Gleichung. Durchschnittliche kinetische Energie von Molekülen. Molekularkinetische Interpretation der thermodynamischen Temperatur. Die Anzahl der Freiheitsgrade des Moleküls. Das Gesetz der gleichmäßigen Energieverteilung über die Freiheitsgrade von Molekülen. Innere Energie und Wärmekapazität eines idealen Gases.
Maxwellsches Gesetz für die Verteilung von Molekülen in Bezug auf Geschwindigkeiten und Energien der thermischen Bewegung. Ideales Gas in einem Kraftfeld. Boltzmann-Verteilung von Molekülen in einem Kraftfeld. Barometrische Formel.
Effektiver molekularer Durchmesser. Die Anzahl der Stöße und die mittlere freie Weglänge von Molekülen. Transferphänomene.
Grundlagen der Thermodynamik.
Gas arbeiten, wenn sich sein Volumen ändert. Wärmemenge. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik. Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik auf Isoprozesse und den adiabatischen Prozess eines idealen Gases. Abhängigkeit der Wärmekapazität eines idealen Gases von der Art des Prozesses. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Wärmekraftmaschine. Zirkuläre Prozesse. Carnot-Zyklus, Effizienz des Carnot-Zyklus.
3 .Elektrostatik
Elektrisches Feld im Vakuum.
Gesetz zur Erhaltung der elektrischen Ladung. Elektrisches Feld. Die Hauptmerkmale des elektrischen Feldes: Stärke und Potenzial. Spannung als Potentialgradient. Berechnung elektrostatischer Felder nach der Superpositionsmethode. Spannungsvektorfluss. Satz von Ostrogradsky-Gauss für ein elektrostatisches Feld im Vakuum. Anwendung des Ostrogradsky-Gauss-Theorems zur Berechnung des Feldes.
Elektrisches Feld in Dielektrika.
Kostenlose und gebundene Gebühren. Arten von Dielektrika. Elektronische und Orientierungspolarisation. Polarisation. Dielektrische Suszeptibilität eines Stoffes. Elektrische Verschiebung. Dielektrizitätskonstante des Mediums. Berechnung der Feldstärke in einem homogenen Dielektrikum.
Leiter in einem elektrischen Feld.
Das Feld innerhalb des Leiters und an seiner Oberfläche. Ladungsverteilung in einem Dirigenten. Elektrische Kapazität eines einsamen Leiters. Gegenseitige Kapazität von zwei Leitern. Kondensatoren. Energie eines geladenen Leiters, Kondensators und Leitersystems. Die Energie des elektrostatischen Feldes. Massenenergiedichte.
Konstanter elektrischer Strom
Aktuelle Stärke. Stromdichte. Bedingungen für die Existenz eines Stroms. Kräfte von außen. Die elektromotorische Kraft der Stromquelle. Ohmsches Gesetz für einen inhomogenen Abschnitt eines Stromkreises. Kirchhoff-Regeln. Arbeit und Leistung des elektrischen Stroms. Joule-Lenz-Gesetz. Die klassische Theorie der elektrischen Leitfähigkeit von Metallen. Schwierigkeiten der klassischen Theorie.
Elektromagnetismus
Magnetfeld im Vakuum.
Magnetische Wechselwirkung von Gleichstrom. Ein Magnetfeld. Magnetischer Induktionsvektor. Amperes Gesetz. Magnetfeld des Stroms. Das Gesetz von Bio-Savart-Laplace und seine Anwendung auf die Berechnung des Magnetfeldes eines geraden Leiters mit Strom. Kreisstrom-Magnetfeld. Das Gesetz des Gesamtstroms (Zirkulation des magnetischen Induktionsvektors) für ein magnetisches Feld im Vakuum und seine Anwendung auf die Berechnung des magnetischen Feldes eines Toroids und eines langen Solenoids. Magnetischer Fluss. Satz von Ostrogradsky-Gauss für ein Magnetfeld. Wirbelnatur des Magnetfelds Die Wirkung eines Magnetfelds auf eine bewegte Ladung. Lorentz-Kraft. Die Bewegung geladener Teilchen in einem Magnetfeld. Drehung eines Kreises mit einem Strom in einem Magnetfeld. Die Arbeit, einen Leiter und einen Stromkreis mit einem Strom in einem Magnetfeld zu bewegen.
Elektromagnetische Induktion.
Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion (Faradaysche Experimente). Lenzsche Regel. Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion und seine Ableitung aus dem Energieerhaltungssatz. Das Phänomen der Selbstinduktion. Induktivität. Ströme beim Schließen und Öffnen eines Stromkreises mit Induktivität. Energie der Spule mit Strom. Die volumetrische Energiedichte des Magnetfelds.
Magnetfeld in Materie.
Das magnetische Moment der Atome. Arten von Magneten. Magnetisierung. Mikro- und Makroströme. Elementare Theorie des Dia- und Paramagnetismus. Das Gesamtstromgesetz für ein Magnetfeld in einem Stoff. Magnetische Feldstärke. Die magnetische Permeabilität des Mediums. Ferromagnete. Magnetische Hysterese. Curie-Punkt. Spinnatur des Ferromagnetismus.
Maxwellsche Gleichungen.
Faradaysche und Maxwellsche Interpretationen des Phänomens der elektromagnetischen Induktion. Ruhestrom. Das System der Maxwell-Gleichungen in integraler Form.
Oszillierende Bewegung
Das Konzept der oszillatorischen Prozesse. Ein einheitlicher Ansatz für Schwingungen unterschiedlicher physikalischer Natur.
Amplitude, Frequenz, Phase harmonischer Schwingungen. Addition harmonischer Schwingungen. Vektordiagramme.
Pendel, Federgewicht, Schwingkreis. Freie gedämpfte Schwingungen. Differentialgleichung gedämpfter Schwingungen Dämpfungskoeffizient, logarithmisches Dekrement, Gütefaktor.
Erzwungene Schwingungen mit sinusförmiger Wirkung. Amplitude und Phase bei erzwungenen Schwingungen. Resonanzkurven. Erzwungene Schwingungen in Stromkreisen.
Wellen
Der Mechanismus der Wellenbildung in einem elastischen Medium. Longitudinal- und Transversalwellen. Ebene Sinuswelle. Laufende und stehende Wellen. Phasengeschwindigkeit, Wellenlänge, Wellenzahl. Eindimensionale Wellengleichung. Gruppengeschwindigkeit und Ausbreitung von Wellen. Energieverhältnisse. Umovs Vektor. Ebene elektromagnetische Wellen. Polarisation von Wellen. Energieverhältnisse. Poynting-Vektor. Dipolstrahlung. Richtungsmuster
8 . Wellenoptik
Lichtinterferenz.
Kohärenz und Monochromatizität von Lichtwellen. Berechnung des Interferenzmusters aus zwei kohärenten Quellen. Jungs Erfahrung. Lichtinterferenz in dünnen Filmen. Interferometer.
Lichtbeugung.
Huygens-Fresnel-Prinzip. Fresnel-Zonenmethode. Geradlinige Lichtausbreitung. Fresnel-Beugung an einem runden Loch. Fraunhofer-Beugung an einem Spalt. Beugungsgitter als spektrales Gerät. Das Konzept des holographischen Verfahrens zum Erhalten und Wiederherstellen eines Bildes.
Lichtpolarisation.
Natürliches und polarisiertes Licht. Reflexion Polarisation. Brewstersches Gesetz. Analyse von linear polarisiertem Licht. Malus' Gesetz. Doppelbrechung. Künstliche optische Anisotropie. Elektro-optische und magneto-optische Effekte.
Streuung des Lichts.
Regionen mit normaler und anomaler Dispersion. Elektronische Theorie der Lichtstreuung.
Die Quantennatur der Strahlung
Wärmestrahlung.
Eigenschaften der Wärmestrahlung. Aufnahmekapazität. Schwarzer Körper. Kirchhoffsches Gesetz für die Wärmestrahlung. Stefan-Boltzmann-Recht. Energieverteilung im Schwarzkörperspektrum. Wiens Verschiebungsgesetz. Quantenhypothese und Plancksche Formel.
Die Quantennatur des Lichts.
Externer photoelektrischer Effekt und seine Gesetze. Einsteinsche Gleichung für den externen photoelektrischen Effekt. Photonen. Masse und Impuls eines Photons. Leichter Druck. Lebedews Experimente. Quanten- und Wellenerklärung des Lichtdrucks. Korpuskularwellen-Dualismus des Lichts.
Vorlesung 4. Elemente der Kontinuumsmechanik
Betrachten Sie die Bewegung eines idealen Fluids - eines kontinuierlichen Mediums, dessen Kompressibilität und Viskosität vernachlässigt werden können. Wählen wir darin ein bestimmtes Volumen aus, an dem an mehreren Stellen die Vektoren der Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsteilchen im Moment bestimmt werden. Bleibt das Bild des Vektorfeldes über die Zeit unverändert, so wird eine solche Bewegung des Fluids als stationär bezeichnet. In diesem Fall sind die Flugbahnen der Partikel kontinuierliche und sich nicht schneidende Linien. Sie heißen stromlinienförmig , und das Flüssigkeitsvolumen, begrenzt durch Stromlinien, Stromröhre (Abbildung 4.1).
Da die Flüssigkeitspartikel die Oberfläche eines solchen Rohres nicht durchqueren, kann es als echtes Rohr mit für die Flüssigkeit unbeweglichen Wänden betrachtet werden. Wählen wir im Strömungsrohr beliebige Abschnitte und senkrecht zur Richtung der Teilchengeschwindigkeit in Abschnitten bzw. aus (Abb. 4.1).
In kurzer Zeit fließen Flüssigkeitsmengen durch diese Abschnitte
. (4.1)
Die Flüssigkeit ist also inkompressibel und. Und dann, für jeden Abschnitt der Stromröhre, die Gleichheit
. (4.2)
Abbildung 4.1
Sie wird als Jet-Kontinuitätsgleichung bezeichnet. Nach (4.2) ist bei kleinerem Querschnitt der Flüssigkeitsdurchsatz größer und umgekehrt.
Bernoulli-Gleichung.Lassen Sie die betrachteten Abschnitte des Strömungsrohrs eines idealen Fluids klein sein, damit die Werte der Geschwindigkeit und des Drucks in ihnen als konstant angesehen werden können, d. und im Schnitt und in (Abb. 4.2).
Wenn sich die Flüssigkeit über einen kurzen Zeitraum bewegt, bewegt sich die Sektion zu der Position, die den Weg passiert hat, und die Sektion bewegt sich zu der Position, die sie passiert hat. Das zwischen den Abschnitten eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen wird aufgrund der Kontinuitätsgleichung 
gleich dem Flüssigkeitsvolumen im Intervall
Reis. 4.2 zwischen und. Die Röhre hat etwas Gefälle
und die Zentren seiner Abschnitte und befinden sich in Höhen und über einem gegebenen
horizontale Ebene. Unter Berücksichtigung, dass und, die Änderung der Gesamtenergie der ausgewählten Flüssigkeitsmasse, die sich im Anfangsmoment zwischen den Abschnitten befindet und in der Form dargestellt werden kann
. (4.3)
Diese Änderung ist nach dem Energieerhaltungssatz auf die Arbeit äußerer Kräfte zurückzuführen. In diesem Fall sind dies die Druckkräfte bzw. die auf die Abschnitte wirken und wo sind die entsprechenden Drücke. Für jeden Abschnitt der aktuellen Röhre
, (4.4)
wobei die Dichte des Fluids Gleichheit (4.4) drückt das Grundgesetz der Hydrodynamik aus, das nach dem Namen des Wissenschaftlers, der es zum ersten Mal erhielt, auch Bernoulli-Gleichung genannt wird.
Druck im Flüssigkeitsstrom.Zu beachten ist, dass im Ausdruck (4.4) alle Terme die Dimension Druck haben und dementsprechend heißen: - dynamisch, - hydrostatisch oder Gewicht, - statischer Druck, und ihre Summe ist der Gesamtdruck. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache kann die Beziehung (4.4) wie folgt ausgedrückt werden: Bei einer stationären Strömung eines idealen Fluids ist der Gesamtdruck in jedem Abschnitt des Strömungsrohrs (in der Stromliniengrenze) ein konstanter Wert, und die Durchflussmenge
. (4.5)
Flüssigkeitsausfluss aus dem Loch.Lassen Sie das Loch in der Nähe des Bodens des mit Flüssigkeit gefüllten Gefäßes offen (Abb. 4.3). Wählen wir ein Strömungsrohr mit Querschnitten - auf Höhe der offenen Oberfläche der Flüssigkeit im Gefäß; - auf Höhe des Lochs -. Für sie hat die Bernoulli-Gleichung die Form
. (4.6)
Hier, wo ist der atmosphärische Druck. Daher haben wir aus (4.6)
(4.7)
Wenn, dann kann ein Mitglied sein
Reis. 4.3 vernachlässigt. Dann erhalten wir aus (4.7)
Folglich ist die Flüssigkeitsdurchflussrate gleich:
, (4.8)
wo. Formel (4.8) wurde zuerst von Torricelli erhalten und trägt seinen Namen. In kurzer Zeit fließt ein Flüssigkeitsvolumen aus dem Gefäß. Die entsprechende Masse, wobei die Dichte der Flüssigkeit ist. Sie hat Schwung. Folglich überträgt das Gefäß diesen Impuls auf die ausströmende Masse, d.h. handelt mit Gewalt
Nach dem dritten Newtonschen Gesetz wirkt auf das Schiff eine Kraft, d.h.
. (4.9)
Hier ist die Reaktionskraft des strömenden Fluids. Befindet sich das Schiff auf einem Trolley, so wird es unter Krafteinwirkung in Bewegung gesetzt, die als reaktive Bewegung bezeichnet wird.
Laminare und turbulente Strömungen. Viskosität.Die Strömung einer Flüssigkeit, bei der jede ihrer Schichten relativ zu anderen ähnlichen Schichten gleitet und es keine Vermischung gibt, wird als . bezeichnetlaminar oder geschichtet... Bilden sich im Inneren der Flüssigkeit Wirbel und werden die Schichten intensiv durchmischt, dann nennt man eine solche Strömung turbulent.
Die stetige (stationäre) Strömung eines idealen Fluids ist bei jeder Geschwindigkeit laminar. In realen Flüssigkeiten entstehen zwischen den Schichten innere Reibungskräfte, d.h. echte Flüssigkeiten sind zähflüssig. Daher verlangsamt jede der Schichten die Bewegung der benachbarten Schicht. Die Größe der inneren Reibungskraft ist proportional zur Kontaktfläche der Schichten und dem Geschwindigkeitsgradienten, d.h.
, (4.10)
wo ist der Proportionalitätskoeffizient, der Viskositätskoeffizient genannt wird. Seine Einheit ist (Pascal-Sekunde). Die Viskosität ist abhängig von der Art der Flüssigkeit und von der Temperatur. Mit steigender Temperatur sinkt die Viskosität.
Wenn die innere Reibungskraft klein und die Strömungsgeschwindigkeit klein ist, dann ist die Bewegung praktisch laminar. Bei hohen inneren Reibungskräften wird die Schichtung der Strömung verletzt, eine intensive Durchmischung beginnt, d.h. es kommt zu Turbulenzen. Die Bedingungen für diesen Übergang in der Flüssigkeitsströmung durch Rohre werden durch den Wert bestimmt cr angerufen Reynolds Nummer
, (4.11)
Dabei ist die Dichte der Flüssigkeit, die über den Rohrabschnitt gemittelte Strömungsgeschwindigkeit und der Rohrdurchmesser. Experimente zeigen, dass bei laminarer Strömung turbulent wird. Bei Rohren mit kreisförmigem Querschnittsradius die Reynolds-Zahl. Der Einfluss der Viskosität führt dazu, dass bei der Durchflussmenge durch ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt verschiedene Schichten unterschiedlich sind. Sein Durchschnittswert wird bestimmtnach der Poiseuille-Formel
, (4.12)
wobei ist der Radius des Rohres, () ist die Druckdifferenz an den Enden des Rohres, ist seine Länge.
Der Einfluss der Viskosität wird auch erfasst, wenn die Strömung mit einem stationären Körper wechselwirkt. Üblicherweise wird nach dem mechanischen Relativitätsprinzip das inverse Problem betrachtet, zum Beispiel: Stokes Es wurde festgestellt, dass die Reibungskraft auf eine Kugel wirkt, die sich in einer Flüssigkeit bewegt
, (4.13)
wo r - der Radius der Kugel, - die Geschwindigkeit ihrer Bewegung. Stokes-Formel (4.13) wird in der Laborpraxis verwendet, um den Viskositätskoeffizienten von Flüssigkeiten zu bestimmen.
Schwingungen und Wellen
Oszillationsbewegung oder einfach Oszillation ist eine Bewegung, die durch den einen oder anderen Grad der zeitlichen Wiederholung der Werte physikalischer Größen gekennzeichnet ist, die diese Bewegung bestimmen. Schwingungen begegnen uns beim Studium verschiedenster physikalischer Phänomene: Schall, Licht, Wechselströme, Radiowellen, Pendelschwingungen usw. Trotz der großen Vielfalt an oszillatorischen Prozessen laufen sie alle nach einigen für sie gemeinsamen Gesetzen ab. Die einfachste davon ist die harmonische Schwingbewegung. Eine Schwingungsbewegung heißt harmonisch, wenn die Änderung der physikalischen Größe NS (Verschiebung) erfolgt nach dem Kosinus- (oder Sinus-) Gesetz
, (4.14)
wobei der Wert A - gleich der maximalen Verschiebung NS des Systems aus der Gleichgewichtslage, wird als Amplitude der Schwingung bezeichnet, (, bestimmt den Wert der Verschiebung x zu einem bestimmten Zeitpunkt und wird als Phase der Schwingung bezeichnet. gleich der Anzahl der vollständigen Schwingungen, die während der Zeit S.
Eine Periode ist die Zeit eines vollen Schwungs. Sie hängt mit der zyklischen Frequenz durch die folgende Beziehung zusammen
. (4.15)
Offensichtlich hängt die lineare Frequenz (die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit) mit der Periode zusammen T auf die folgende Weise
(4.16)
Die Frequenz einer solchen Schwingung wird als Frequenzeinheit genommen, deren Periode 1 s beträgt. Diese Einheit wird Hertz (Hz) genannt. Frequenz bei 10 3 Hz wird Kilohertz (kHz) genannt, bei 10 6 Hz, Megahertz (MHz).
Oszillationsbewegungen sind nicht nur durch Verschiebung gekennzeichnet NS, aber auch mit Geschwindigkeit und Beschleunigung A. Ihre Werte können aus dem Ausdruck (4.14) bestimmt werden.
Ableiten von (4.14) nach der Zeit erhalten wir die Geschwindigkeitsformel
. (4.17)
Wie aus (4.17) ersichtlich ist, ändert sich auch die Drehzahl nach dem harmonischen Gesetz, und die Amplitude der Drehzahl ist gleich. Der Vergleich von (4.14) und (4.17) impliziert, dass die Geschwindigkeit der Phasenverschiebung um voraus ist.
Durch nochmaliges Ableiten von (4.14) nach der Zeit finden wir einen Ausdruck für die Beschleunigung
. (4.18)
Wie aus (4.14) und (4.18) hervorgeht, sind Beschleunigung und Verschiebung gegenphasig. Dies bedeutet, dass in dem Moment, in dem die Verschiebung den größten positiven Wert erreicht, die Beschleunigung den größten negativen Wert erreicht und umgekehrt.
Flugzeug-Wanderwellen-Gleichung
Wellengleichungheißt ein Ausdruck, der den Kopf beschreibt und Einfachheit der Verschiebung eines schwingenden Teilchens aus Koordinaten und Zeit:
. (4.20)
Lassen Sie die in der Ebene liegenden Punkte nach dem Gesetz schwingen. Schwingungen der Teilchen des Mediums an einem Punkt (Bild 4.4) in einem Abstand ich bin von der Quelle der Schwingungen wird entsprechend auftreten ein auf dem Spiel, wird aber den Schwankungen der Quelle hinterherhinken und ka on (wo ist die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung). Die Schwingungsgleichung dieser Teilchen hat die Form:
(4.20)
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Abbildung 4.4 |
Da der Punkt willkürlich gewählt wurde, lässt sich mit Gleichung (5.7) jederzeit die Verschiebung eines beliebigen Punktes des am Schwingungsvorgang beteiligten Mediums bestimmen, daher heißt siedie Gleichung des Flugzeugs, das in reist Ich wir. Im allgemeinen Fall hat es die Form: (4.21) wo ist die Amplitude der Welle; - ebene Wellenphase; zyklische Wellenfrequenz; Anfangsphase der Schwingung ein ni. |
Setzt man in Gleichung (4.21) die Ausdrücke für die Geschwindigkeit () und die zyklische Frequenz () ein, n wir werden empfangen:
(4.22)
Führt man eine Wellenzahl ein, so lässt sich die Gleichung einer ebenen Welle in der Form schreiben:
. (4.23)
Die Geschwindigkeit in diesen Gleichungen ist ckÖ die Verschiebungsgeschwindigkeit der Phase der Welle, und sie heißtPhasengeschwindigkeit... In der Tat sei die Phase im Wellenprozess konstant
... Um die Geschwindigkeit seiner Bewegung zu bestimmen, teilen wir den Ausdruck für die Phase durch und differenzieren nach der Zeit e ni. Wir bekommen:
Woher.
Stehende Welle. Wenn sich mehrere Wellen gleichzeitig im Medium ausbreiten, dannÜberlagerungsprinzip (Überlagerung): zu einem wartende Welle verhält sich, als ob andere Wellen fehlen würden, und das Ergebnis NS die Verschiebung der Teilchen des Mediums zu jedem Zeitpunkt ist gleich der geometrischen Summe der Verschiebungen, die sich aus der Frequenz . ergibt und Teilnahme an jeder der Komponenten der Wellenprozesse mit Eulen.
Von großem praktischen Interesse ist die Überlagerung zweier ebener Wellen
Und (4.24)
mit gleichen Frequenzen und Amplituden, die sich entlang der Achse zueinander ausbreiten. Addiert man diese Gleichungen, nÖ wir erhalten die Gleichung der resultierenden Welle, genannt stehende Welle (4.25)
Tabelle 4.1
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In einer Wanderwelle |
In einer stehenden Welle |
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Schwingungsamplitude |
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Alle Punkte der Umgebung schwanken gleich yi amp und tud ami |
Alle Punkte der Umgebung schwanken mit unterschiedlichen a m mit Platten |
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Oszillationsphase |
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Die Schwingungsphase hängt von der Koordinate ab. und gemessener Punkt |
Alle Punkte zwischen zwei Knoten schwingen in der gleichen Phase e ... Beim Durchgang durch den Knoten wird die Phasenzahl e bania wechselt zu. |
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Energieübertragung |
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Die Energie der Schwingungsbewegung wird in die Verteilungsrichtung übertragenÖ wandernde Wellen. |
Es findet keine Energieübertragung statt, nur innerhalb der Grenzen gibt es gegenseitige Energieumwandlungen. |
An den Stellen des Mediums, wo die Amplitude und dort werden die Wellen null (). Diese Punkte heißen Knoten () stehende Welle. Die Koordinaten der Knoten.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Knoten (oder zwischen zwei sÖ Sattelbäuche), genanntstehende Wellenlänge,gleich der halben Lauflänge sie winkt ... Wenn also zwei Wanderwellen addiert werden, entsteht eine stehende Welle, deren Knoten und Bäuche immer an den gleichen Stellen sind.
Die Eigenschaften von Wander- und Stehwellen sind in Tabelle 5.1 angegeben.
Hauptsächlich 1 , 5 . 6
Hinzufügen. 18, 22 [25-44]
Kontrollfragen:
Hauptsächlich achtzehn.
Kontrollfragen:
1. Kann der Druck an zwei auf unterschiedlichen Höhen liegenden Stellen in einem eingebauten schräg zulaufenden Rohr, durch das eine ideale Flüssigkeit strömt, gleich sein?
2. Warum wird der aus dem Bohrloch fließende Flüssigkeitsstrom immer mehr komprimiert, wenn er sich vom Bohrloch wegbewegt?
3.Wie hängen die Phasen von Beschleunigungs- und Wegschwingungen mit harmonischen Schwingungen zusammen?
| Parametername | Bedeutung |
| Thema des Artikels: | ELEMENTE DER KONTINUIERLICHEN MEDIENMECHANIK |
| Rubrik (thematische Kategorie) | Metalle und Schweißen |
UND KLASSIFIZIERUNG DER BOHRVERFAHREN
METHODEN ZUR ZERSTÖRUNG VON FELSEN
die wichtigste und am weitesten verbreitete Methode zur Zerstörung von Gestein beim Bohren von Brunnen ist derzeit mechanisch... Bei diesem Verfahren sind die Gesteinsschneidwerkzeuge Bohrer und Bohrer. Die Drehung des Gesteinsschneidwerkzeugs erfolgt auf verschiedene Weise: rotierend, Turbine und mit der hilfe elektrische Bohrmaschine- all diese Methoden sind eine Vielzahl von Rotationsverfahren, bei dem durch die kontinuierliche Rotation des Bohrmeißels und sein Eindringen in das Gestein unter der Einwirkung der Axiallast die Bildung eines Bohrlochs erfolgt.
Neben der Rotationsmethode gibt es Schockmethode- hier entsteht der Brunnen durch die Zerstörung des Gesteins unter den Schlägen des keilförmigen Bohrmeißels. Die Kombination von Dreh- und Schlagbohrverfahren schafft kombinierte Methode(Schock-Rotation).
Die Zerstörung des Gesteins erfolgt wie folgt:
1. Schneiden - beim Drehbohren mit Bits und Fräsern.
2. Durch Zerkleinern - beim Schlagbohren mit Keilbohrern und beim Drehbohren - mit „sauberen“ Rollkegelbohrern.
3. Absplittern - beim Drehbohren eines Bohrlochs mit Scherrollen-Kegelmeißeln.
4. Abrieb - beim Drehbohren mit Schneid- und Rollenmeißeln bei geringen spezifischen Belastungen des Meißels und einer großen Drehzahl.
Mechanische Eigenschaften eines Festkörpers- Dies sind die spezifischen Anzeichen, die aufgrund der Natur und der inneren Struktur des Körpers bei mechanischen Prozessen auftreten.
Verformung es ist üblich, den Vorgang der Änderung der Größe oder Form eines Festkörpers unter Einwirkung äußerer Kräfte zu nennen.
Verformung - es ist die relative Änderung der Körpergröße oder -form.
Der Widerstand eines Körpers gegen Verformung an der betrachteten Stelle wird üblicherweise durch das Verhältnis charakterisiert:
wo ist die Resultierende der Schnittgrößen auf der Elementarfläche des Abschnitts,
Die Fläche, auf die die Kräfte wirken
Punktspannung (Vektorgröße).
Elastisch (reversibel) Verformung wird der Fall sein, wenn nach der Beseitigung äußerer Kräfte die Größe und Form des Körpers vollständig wiederhergestellt werden. In diesem Fall leisten die inneren Kräfte Arbeit gleich der Arbeit der äußeren Kräfte mit entgegengesetztem Vorzeichen.
Kunststoff (irreversibel) Verformung wird der Fall sein, wenn nach Beseitigung äußerer Kräfte die Größe und Form des Körpers nicht wiederhergestellt werden. In diesem Fall ist natürlich der Arbeitsaufwand für die Verformung des Körpers größer als der Restaurierungsaufwand.
Körperzerstörung tritt auf, wenn es bei der Verformung die Bindungen bricht, die den Festkörper selbst bestimmen.
In Ermangelung einer irreversiblen Verformung während der Zerstörung eines Festkörpers wird die Zerstörung normalerweise als bezeichnet zerbrechlich.
Die plastische Zerstörung des Körpers ist durch eine erhebliche irreversible Verformung gekennzeichnet.
Haltbarkeit es ist üblich, die Fähigkeit eines Festkörpers zu nennen, der Zerstörung durch die Einwirkung äußerer Kräfte zu widerstehen. Die Festigkeit von Festkörpern wird durch die Höhe der Bruchspannungen im gefährlichen Körperteil charakterisiert.
Das Verhalten eines verformten Festkörpers muss nach der Methode der Vollversuche, nach der Methode der Modellprüfung, nach der Berechnungsmethode beschrieben werden.
Zu beachten ist, dass es keine exakte mathematische Beschreibung des Zustands eines Festkörpers gibt, was eine analytische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Gesteinen erschwert.
Die Feldtestmethode ist zuverlässig, aber umständlich, die Methode zum Testen von Modellen wird mit Hilfe der Ähnlichkeitstheorie und Modellierung in der Mechanik durchgeführt. Die dritte Methode (berechnet) ist die am wenigsten zeitaufwendige und am wenigsten genau.
Für verschiedene Körpergruppen wurden idealisierte mathematische Modelle erstellt, die nur die wesentlichsten Merkmale der Gruppe enthalten.
Zu den wichtigsten Modellen gehören:
1. Elastischer Körper oder Hooke-Körper (elastisch bis zum Versagen verformt).
2. Ein plastischer Körper oder der Körper von San Venant (bis zum Wert der Bruchspannung wird er elastisch verformt und dann unter einer konstanten Belastung plastisch verformt).
3. Viskoser Körper oder Newton-Körper (verformt sich wie eine viskose Flüssigkeit).
Entsprechend den Modellen werden Gruppen von elastischen, plastischen, rheologischen (viskosen) und Festigkeitseigenschaften unterschieden.
Die betrachteten Methoden können die äußerst wichtige Untersuchung des Wesens der Verformungs- und Bruchprozesse von Festkörpern nicht ersetzen (Experimente und Vorhersagemethoden sind erforderlich).
ELEMENTE DER KONTINUIERLICHEN UMWELTMECHANIK - Konzept und Typen. Klassifizierung und Merkmale der Kategorie "ELEMENTE DER MECHANIK VON KONTINUIERLICHEN UMGEBUNGEN" 2017, 2018.
