Механика жидкостей и газов. Механические волны

Содержание

Слайд 2

Идеальная жидкость Часть механики, занимающаяся изучением движения жидкости называется гидродинамикой. Абсолютно

Идеальная жидкость

Часть механики, занимающаяся изучением движения жидкости называется гидродинамикой.
Абсолютно несжимаемая и

абсолютно невязкая жидкость называется идеальной.
Идеальная жидкость служит более или менее хорошим приближением к реальным жидкостям
Слайд 3

Гидродинамика Гидростатика. Законы Паскаля и Архимеда

Гидродинамика

Гидростатика. Законы Паскаля и Архимеда

Слайд 4

Закон Паскаля Блез Паска́ль (фр. Blaise Pascal [blɛz pasˈkal]; 19 июня

Закон Паскаля

Блез Паска́ль (фр. Blaise Pascal [blɛz pasˈkal]; 19 июня 1623, Клермон-Ферран,

Франция — 19 августа 1662, Париж, Франция) — французский математик, механик, физик, литератор и философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики.
Слайд 5

Закон Паскаля Вдвигая поршень, в цилиндр, создадим внутри жидкости давление, обусловленное

Закон Паскаля

Вдвигая поршень, в цилиндр, создадим внутри жидкости давление, обусловленное внешней

силой.
Выделим мысленно внутри жидкости тонкий цилиндр AB и покажем, что вызванные внешней силой давления на его основания равны между собой.
Для равновесия необходимо, чтобы сумма проекций всех сил на любое направление была равна нулю. Рассмотрим сумму проекций сил давления на ось AB.
Слайд 6

Закон Паскаля

Закон Паскаля

 

Слайд 7

Закон Паскаля При действии внешних сил давление во всех точках внутри

Закон Паскаля

При действии внешних сил давление во всех точках внутри жидкости

одинаково.
Давление, создаваемое внешними силами, передается без изменения в каждую точку жидкости.
Слайд 8

Закон Архимеда Архиме́д (Ἀρχιμήδης; 287 до н. э.(-287) — 212 до

Закон Архимеда

Архиме́д (Ἀρχιμήδης; 287 до н. э.(-287) — 212 до н. э.) — древнегреческий математик, физик и инженер из

Сиракуз. Сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений.
Слайд 9

Закон Архимеда Выделим мысленно из жидкости произвольный объем, ограниченный замкнутой поверхностью

Закон Архимеда

Выделим мысленно из жидкости произвольный объем, ограниченный замкнутой поверхностью S.
Если

жидкость находится в механическом равновесии, то, разумеется, должен находиться в равновесии и выделенный объем. Поэтому должны обращаться в нуль равнодействующая и момент внешних сил, действующих на рассматриваемый объем жидкости.
Слайд 10

Закон Архимеда Равнодействующая F сил гидростатического давления, действующих на поверхность S,

Закон Архимеда

Равнодействующая F сил гидростатического давления, действующих на поверхность S, должна

равняться Q – весу жидкости в объеме, ограниченном поверхностью S. Эта равнодействующая должна быть направлена вверх и проходить через центр масс A выделенного объема жидкости., чтобы полный момент внешних сил, действующих на него, был равен нулю.
Слайд 11

Закон Архимеда Допустим теперь, что жидкость из выделенного объема удалена, и

Закон Архимеда

Допустим теперь, что жидкость из выделенного объема удалена, и на

ее место помещено любое твердое тело. Если тело удерживается в равновесии, то в состоянии окружающей жидкости никаких изменений не произойдет. Не изменится и давление, оказываемое жидкостью на поверхность S.
Если тело, погруженное в жидкость, удерживается в механическом равновесии, то со стороны окружающей жидкости на него действует выталкивающая сила, численно равная весу жидкости в объеме, вытесненном телом.
Эта выталкивающая сила направлена вверх и проходит через центр масс A жидкости, вытесненной телом. Точку A называют центром плавучести тела. Ее положением определяются равновесие и устойчивость плавающего тела.
Слайд 12

Гидродинамика Движение несжимаемой жидкости

Гидродинамика

Движение несжимаемой жидкости

Слайд 13

Линии и трубки тока Каждой частице соответствует свой вектор скорости. Вся

Линии и трубки тока

Каждой частице соответствует свой вектор скорости.
Вся жидкость

представляет собою, поле вектора скорости.
В поле вектора скорости мы можем провести линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением скорости частицы жидкости в этой точке.
Такие линии называются линиями тока.
Слайд 14

Линии и трубки тока Принято проводить линии тока так, чтобы густота

Линии и трубки тока

Принято проводить линии тока так, чтобы густота их

была больше там, где больше скорость течения жидкости. В случае установившегося (стационарного) течения скорость жидкости остается постоянной во времени. В этом линии тока также остаются неизменными и совпадают с траекториями отдельных частиц в жидкости.
На рисунке представлены линии тока, получаемые при обтекании жидкостью круглого цилиндра, пластинки, поставленной перпендикулярно к потоку, и тела обтекаемого сечения.
Слайд 15

Линии и трубки тока Часть жидкости, ограниченную линиями тока, называют трубкой

Линии и трубки тока

Часть жидкости, ограниченную линиями тока, называют трубкой тока.


Все частицы, находящиеся в некотором сечении трубки тока, при движении продолжают двигаться внутри трубки тока и не выходят из нее.
Извне никакие частицы не проникают внутрь трубки тока.
Слайд 16

Линии и трубки тока

Линии и трубки тока

 

Слайд 17

Линии и трубки тока

Линии и трубки тока

 

Слайд 18

Уравнение Бернулли Дании́л Берну́лли (Daniel Bernoulli; 29 января (8 февраля) 1700

Уравнение Бернулли

Дании́л Берну́лли (Daniel Bernoulli; 29 января (8 февраля) 1700 — 17

марта 1782), швейцарский физик-универсал, механик и математик, один из создателей кинетической теории газов, гидродинамики и математической физики. Академик и иностранный почётный член (1733) Петербургской академии наук, член Академий: Болонской (1724), Берлинской (1747), Парижской (1748), Лондонского королевского общества (1750).
Слайд 19

Уравнение Бернулли Представим себе трубку тока, сужающуюся по направлению сечения. Поступая

Уравнение Бернулли

Представим себе трубку тока, сужающуюся по направлению сечения. Поступая в

более узкую часть трубки тока, жидкость начинает течь скорее, т.е. она приобретает ускорение.
На жидкость, втекающую в более узкую часть трубки, действует со стороны жидкости, еще находящейся в широкой части трубки, некоторая сила.
Такая сила может возникнуть только за счет разности давлений в различных частях жидкости.
Так как сила направлена в сторону узкой части трубки, то отсюда следует, что давление в широких местах трубки больше, чем в узких.
В местах сужения трубки давление понижено.
Слайд 20

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли

 

Слайд 21

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли

 

Слайд 22

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли

 

Слайд 23

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли

 

Слайд 24

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли

 

Слайд 25

Формула Торричелли Эванджели́ста Торриче́лли (итал. Evangelista Torricelli; 15 октября 1608, Фаэнца

Формула Торричелли

Эванджели́ста Торриче́лли (итал. Evangelista Torricelli; 15 октября 1608, Фаэнца — 25

октября 1647, Флоренция) — итальянский математик и физик, ученик Галилея. Известен как автор концепции атмосферного давления и продолжатель дела Галилея в области разработки новой механики.
Слайд 26

Формула Торричелли

Формула Торричелли

 

Слайд 27

Формула Торричелли

Формула Торричелли

 

Слайд 28

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

 

Слайд 29

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

 

Слайд 30

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

 

Слайд 31

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

 

Слайд 32

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

Скорость распространения звука в жидкостях и газах

 

Слайд 33

Механические волны

Механические волны

Слайд 34

Распространение волн в упругой среде Пусть точка, совершающая колебание, находится в

Распространение волн в упругой среде

Пусть точка, совершающая колебание, находится в среде,

все частицы которой связаны между собой. Тогда энергия колебаний может передаваться окружающим точкам, вызывая их колебание.
Явление распространения колебаний в среде называется волной.
При распространении колеблющиеся частицы не перемещаются с распространяющимся колебательным процессом, а колеблются около своих положений равновесия.
Если частицы колеблются по той же прямой, вдоль которой распространяется колебание, то мы назовем волну продольной; если колебания частиц перпендикулярны к направлению распространения колебаний, то волна называется поперечной.
Слайд 35

Распространение волн в упругой среде

Распространение волн в упругой среде

 

Слайд 36

Распространение волн в упругой среде Схема распространения продольной волны. Разница с

Распространение волн в упругой среде

Схема распространения продольной волны.
Разница с поперечной

волной только в том, что смещение частиц происходит в направлении распространения колебаний.
При продольной волне мы наблюдаем сближение и удаление частиц друг от друга, вследствие чего в среде возникают сгущения (области, обведенные на рисунке) и разрежения.
Процесс распространения волны сопровождается перемещением областей сгущения и разрежения.
Слайд 37

Распространение волн в упругой среде Являются ли волны, распространяющиеся в среде,

Распространение волн в упругой среде

Являются ли волны, распространяющиеся в среде, продольными

или поперечными – зависит от упругих свойств среды.
Если при сдвиге одного слоя среды по отношению к другому возникают упругие силы, стремящиеся возвратить сдвинутый слой в положение равновесия, то в среде могут распространяться поперечные волны (такой средой является твердое тело).
Если в среде не возникают упругие силы при сдвиге параллельных слоев друг относительно друга, то поперечные волны не могут образовываться.
Например, жидкость и газ представляют среды, в которых поперечные волны не распространяются (последнее не относится к поверхности жидкости).
Если в среде возникают силы упругости при деформации сжатия и растяжения, то в такой среде могут распространяться продольные волны.
Например, жидкость или газ при сжатии дают увеличение давления, сила которого играет роль силы упругости при деформации сжатия.
В жидкости и газе распространяются только продольные волны. В твердых телах продольные воны могут существовать наряду с поперечными.
Слайд 38

Распространение волн в упругой среде

Распространение волн в упругой среде

 

Слайд 39

Распространение волн в упругой среде На рисунке сопоставлен ряд точек, отстоящих

Распространение волн в упругой среде

На рисунке сопоставлен ряд точек, отстоящих друг

от друга на λ. Из рисунка ясно, что длина волны представляет собой наименьшее расстояние между точками, колеблющимися в одинаковых фазах
Слайд 40

Распространение волн в упругой среде

Распространение волн в упругой среде

 

Слайд 41

Распространение волн в упругой среде

Распространение волн в упругой среде

 

Слайд 42

Распространение волн в упругой среде Форма фронта волны определяет типы волн.

Распространение волн в упругой среде

Форма фронта волны определяет типы волн. Например,

плоской волной называется волна, фронт которой представляет плоскость и т.д.
Направления, в которых распространяются колебания, называются лучами. В изотропной среде лучи нормальны к фронту волны, при сферическом фронте волны лучи направлены по радиусу.
Слайд 43

Уравнение волны Выясним, каким образом можно аналитически описать волновой процесс. Представим

Уравнение волны

Выясним, каким образом можно аналитически описать волновой процесс.
Представим себе первоначально

волны, бегущие вдоль некоторой прямой, например, вдоль веревки, один конец которой поддерживается в состоянии колебания. Обозначим через x смещение точки из положения равновесия. Волновой процесс будет известен, если знать, какое значение имеет x в каждый момент времени для каждой точки прямой, вдоль которой распространяется волна. Другими словами, надо знать смещение точки x как функцию времени и координат равновесного расположения точек.
Слайд 44

Уравнение волны

Уравнение волны

 

Слайд 45

Уравнение волны

Уравнение волны

 

Слайд 46

Уравнение волны

Уравнение волны

 

Слайд 47

Уравнение волны Уравнение представляет собой уравнение плоской волны, распространяющейся вдоль направления

Уравнение волны

Уравнение представляет собой уравнение плоской волны, распространяющейся вдоль направления y.

В самом деле, в этом случае любая плоскость AB, перпендикулярная к направлению y, представляет собой поверхность одинаковых фаз, и, следовательно, все точки этой плоскости имеют в один и тот же момент времени t одно и то же смещение x, определяемое лишь расстоянием y, на котором плоскость лежит от начала координат O.
Слайд 48

Уравнение волны

Уравнение волны

 

Слайд 49

Уравнение волны

Уравнение волны

 

Слайд 50

Уравнение волны

Уравнение волны

 

Слайд 51

Стоячая волна В среде могут распространяться одновременно колебания, исходящие от разных

Стоячая волна

В среде могут распространяться одновременно колебания, исходящие от разных центров

колебаний.
Если две различные системы волн, исходящих из разных источников, перекрываются в некоторой области, а затем расходятся, то дальше каждая из них распространяется так, как если бы она не встречала на своем пути другую. Этот принцип независимости распространения волн известен под названием принципа суперпозиции.
В области перекрытия волн колебания накладываются друг на друга, происходит сложение (интерференция) волн, в результате чего колебания в одних местах получаются более сильные, а в других – более слабые. В каждой точке среды результирующее колебание будет суммой всех колебаний.
Слайд 52

Стоячая волна Предположим, что две плоские волны с одинаковыми амплитудами распространяются

Стоячая волна

Предположим, что две плоские волны с одинаковыми амплитудами распространяются –

одна по направлению положительной оси y, другая – по направлению отрицательной оси y. На рисунке одна из волн изображена тонкой сплошной линией, другая – пунктирной.
Слайд 53

Стоячая волна

Стоячая волна

 

Слайд 54

Стоячая волна

Стоячая волна

 

Слайд 55

Стоячая волна

Стоячая волна

 

Слайд 56

Стоячая волна Таким образом, амплитуда колебания зависит от координаты y, определяющей

Стоячая волна

Таким образом, амплитуда колебания зависит от координаты y, определяющей положение

точек среды. В определенных точках амплитуда стоячей волны равна сумме амплитуд обоих слагаемых колебаний, такие точки называются пучностями; в других точках результирующая амплитуда равна нулю, эти точки называются узлами стоячей волны.
Слайд 57

Стоячая волна

Стоячая волна

 

Слайд 58

Стоячая волна

Стоячая волна

 

Слайд 59

Стоячая волна

Стоячая волна

 

Слайд 60

Стоячая волна

Стоячая волна

 

Слайд 61

Стоячая волна Схема колебаний точек в поперечной стоячей волне Все точки

Стоячая волна

Схема колебаний точек в поперечной стоячей волне
Все точки между двумя

узлами колеблются в одинаковых фазах.
Точки, лежащие по обе стороны одного и того же узла, колеблются в противоположных фазах.
На рисунках а и б, где нанесены положения колеблющихся точек для двух моментов времени, отстоящих на полпериода
Слайд 62

Стоячая волна Схема колебаний в продольной стоячей волне В продольной стоячей

Стоячая волна

Схема колебаний в продольной стоячей волне
В продольной стоячей волне смещения

точек параллельны оси y. На рисунках а и б даны расположения точек в продольной стоячей волне для двух моментов времени, отстоящих на полпериода. Мы видим из рисунков, что в узлах, где скорости колеблющихся точек равны нулю, получается наиболее резкое изменение плотности среды: частицы то приближаются с двух сторон к узлу, то от него удаляются.
Слайд 63

Стоячая волна Образование стоячих волн происходит обычно при сложении бегущей вперед

Стоячая волна

Образование стоячих волн происходит обычно при сложении бегущей вперед и

отраженной волн. На границе отражения может образоваться или узел, или пучность. Это зависит от соотношения плотностей сред.
Если среда, от которой происходит отражение, более плотная, чем среда, в которой распространяется волна, то на границе получается узел. Если среда, от которой происходит отражение, менее плотная чем та, в которой распространяется волна, то на границе получается пучность.
Слайд 64

Стоячая волна Образование узла на границе отражения от более плотной среды

Стоячая волна

Образование узла на границе отражения от более плотной среды объясняется

тем, что волна в месте отражения меняет фазу на прямо противоположную, тогда у границы складываются колебания противоположных направлений, что и ведет к образованию узла.
Отражаясь от менее плотной среды волна не меняет фазы в месте отражения. Благодаря этому фазы падающей и отраженной волны у границы одинаковы, и в этом месте получается пучность в результате сложения колебаний одинаковых фаз.
- Предыдущая
Механика упругих тел
Следующая -
Понятия и постулаты термодинамики

Похожие презентации

Мгновенные источники тепла
Взаимодействие гамма-излучения с веществом
Оптические приборы
Радиоактивное загрязнение территории
Открытие и применение закона всемирного тяготения
Равновесие тел урок физики, 10 класс
Структура и спектрально-люминесцентные характеристики керамики Y2O3:Er
Движение по окружности
Волны Эллиотта
Аттестационная работа. Использование конструктора LEGO. Технология и физика во внеурочной деятельности
Линзы
Свойства электромагнитных излучений, спектр излучений, области их применения
Звук
Использование информационных технологий в школьном лабораторном эксперименте: определение ускорения свободного падения
Динаміка матеріальної точки та поступального руху
Транспортные системы ОФ. Расчет пирамидального бункера
Простейшие движения твердых тел
Нейтронно-физические эксперименты в физике ядерных реакторов
Биофизика и ее место в естествознании. Физическая сущность методов диагностики, применяемых в медицине и ветеринарии
Квантовая физика- раздел современной физики, в котором изучаются свойства, строение атомов и молекул, движение и взаимодействи
Решение задач. Подготовка к контрольной работе №8 по теме «Световые явления»
Гравиметрия. Гравитационное поле
Властивості рідин. Поверхневий натяг
Термодинамикалық заң
Улучшение технико-экономичиских показателей при эксплуатации судовой энергетической установки
Принцип действия и КПД тепловых двигателей
Статика. «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!»
Материя и цвет. Свет
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть