- •Вопрос 1. Со и ск. Основные хар-ки мех-го движения. Прямолинейные и криволинейныое движение мт. Скорость и ускорение.
- •Вопрос 2. Движение мт по окружности. Нормальное и тангенциальное ускорение. Связь угловых и линейных хар-к движения.
- •Вопрос 3. Векторные величины. Сложение, вычитание и умножение векторов. Сила и масса. Законы Ньютона.
- •Вопрос 4. Силы при криволинейном движении.
- •Вопрос 5. Закон всемирного тяготения. Зависимость веса тела от высоты над уровнем моря и геог-кой широты. Гравитационное поле.
- •Вопрос 6. Нормальное гравитационное поле и его аномалии.
- •Вопрос 7. Гравитационные явления и процессы.
- •Вопрос 8. Орбитальное движение Земли и ее осевое вращение. Неравномерности вращения Земли и их физическая природа.
- •Вопрос 9. Приливообразующие силы и их геофизическая роль.
- •Вопрос 10. Закон сохранения и изменения количества движения.
- •Вопрос 11. Работа силы и мощность. Кинетическая и потенциальная энергия.
- •2) Потенциальная энергия тела массы m, находящегося в гравитационном поле другого тела массой м на расстоянии r0 от него.
- •3) Определим потенциальную энергию тела массой m, находящегося на небольшой высоте h над земной поверхностью.
- •Вопрос 12. Гармоническое колебание и его хар-ки. Маятники.
- •Вопрос 13. Энергия колеблющегося тела. Собственные колебания Земли. Сложение гармонических колебаний.
- •Вопрос 14. Волна и ее хар-ки. Продольные и поперечные волны. Принцип Гюйгенса. Интенсивность волны.
- •Вопрос 15. Звуковая волна. Хар-ки звука. Инфразвук и ультразвук. Принцип локации.
- •Вопрос 16. Элементы механики жидкости. Основные определения. Уравнение неразрывности.
- •Вопрос 17. Уравнение Бернулли и его применение для определения статического и динамического давления.
- •Вопрос 18. Основные положения мкт строения вещества. Межмолекулярные силы. Агрегатное состояние вещества.
- •Вопрос 19. Макроскопические системы. Термодинамическое равновесие. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы.
- •Вопрос 20. Газовые законы (Бойля-Мариотта, Гей-Люсака, Авогадро). Уравнение состояния идеального газа.
- •Вопрос 21. Барометрическая формула и распределение Больцмана.
- •Вопрос 22. Явления переноса в газах и жидкостях.Диффузия в газах.
- •Вопрос 23. Явление переноса. Телопроводность.
- •Вопрос 24. Явления переноса в газах и жидкостях. Внутреннее трение (вязкость).
- •Вопрос 44. Мпз. Магнитные полюса Земли. Элементы земного магнетизма. Магнитные карты изогон, изоклин и изодин.
- •Вопрос 45. Межпланетное мп. Солнечный ветер. Магнитосфера Земли. Радиационные пояса Земли.
- •Вопрос 46. Природа геомагнитного поля. Источники энергии геомагнитного поля. Мп в морской и океанической воде.
- •Вопрос 47. Главное магнитное поле Земли и его аномалии.
- •Вопрос 48. Главное и переменное мп Земли. Вариации мп и их природа. Магнитные бури.
- •Вопрос 35. Геоэлектрическое поле Земли. Электрическая проводимость гидросферы, земной коры и её недр.
- •Вопрос 36. Электрическая проводимость атмосферы, ионосферы. Ионосферные слои. Влияние ионосферы на распространение радиоволн.
- •Вопрос 37. Электротеллурическое поле. Региональные и локальные эп земной коры. Вариации меридиональной и широтной напряженноти. Напряженность электротеллурического поля.
Вопрос 16. Элементы механики жидкости. Основные определения. Уравнение неразрывности.
В отличие от твердого тела в жидкости и газе возможны значительные смещения составляющих их частиц относительно друг друга. Поэтому жидкости и газы не имеют собственной формы и всегда принимают форму сосуда, в котором они содержатся. Под действием сколь угодно малых сил они будут изменять свою форму, пока действуют силы. Следовательно, жидкости и газы не обладают упругостью по отношению к деформациям, вызывающим изменение формы без изменения объема. Но жидкости и газы обладают упругостью по отношению к деформации сжатия, т.к. для изменения их объема на конечную величину к ним необходимо приложить конечные силы тем большие по величине, чем больше их сжатие. В жидкостях и газах, как и в твердых телах, при их сжатии возникают силы, препятствующие сжатию, причем величина их возрастает с возрастанием величины деформации сжатия. Эти силы, подобно упругим, уравновешивают деформирующие силы. Однако сжимаемость жидкости мала и в движущейся жидкости, если Vж < Vзвука, ею можно пренебречь.
1) Рассматрим жидкость несжимаемую, для воды 1% при Р = 200 атм. Реальная жидкость вязкая. Если силы внутреннего трения малы по сравнению с другими действующими в ней силами (давление, тяжести и т.д.), то жидкость можно считать практически не вязкой. Воображаемая жидкость, совершенно не обладающая вязкостью, называется идеальной.
2) Рассматриваем идеальную жидкость. В этих случаях потери энергии движения на трение и переход в тепло незначительны, и поэтому можно применять закон сохранения энергии в чисто механической форме.
Изучая движение жидкости необязательно следить за движением каждой ее частицы. Движение жидкости будет известно, если в каждой точке той области пространства, где течет жидкость, задан вектор скорости проходящих через нее частиц жидкости как функция времени. Такое поле скоростей, т.е. область пространства, каждой точке которой поставлен в соответствие вектор скорости частиц жидкости, проходящей через нее в различные моменты времени, наз. потоком жидкости. В тот или иной момент времени скорости в разных точках потока жидкости различны по величине и по направлению и, кроме того, могут изменяться во времени.
Если ни в одной из точек потока скорость с течением времени не изменяется, то поток наз. стационарным. Но в разных точках стационарного потока скорости могут быть различными. В стационарном потоке жидкости все частицы проходят в разные моменты времени через ту или иную его точку с одинаковой скоростью, хотя скорости частиц при переходе от одной точки потока к другой изменяются.
Для наглядной характеристики потока жидкости пользуются так наз. линиями тока. Это такие линии, касательные к которым в каждой их точке параллельны скоростям частиц, проходящих в данный момент времени через эти точки потока. Движение жидкости называется установившимся (стационарным), если скорость жидкости в каждой точке объема не изменяется с течением времени.
3) Рассматриваем движение жидкости установившееся. В этом случае линии тока также остаются неизменными и частица жидкости, находясь в данный момент времени на некоторой линии тока, все время остается на этой линии тока. При стационарном движении траектории частиц жидкости совпадают с линиями тока. Установившееся (стационарное) движение жидкости имеет место в тех случаях, когда силы, вызывающие движение, не изменяются во времени. Если поток нестационарен, то линии тока не совпадают с траекториями частиц жидкости.
Линии тока нигде не могут пересекаться одна с другой, т.к. в той или иной точке потока в данный момент времени может находиться только одна частица жидкости, обладающая определенной скоростью.
Часть потока, ограниченная боковой поверхностью, образованной линиями тока, наз. трубкой тока. В стационарном потоке жидкости любая трубка тока не изменяется с течением времени. Кроме того, если поток стационарен, то внутри данной трубки тока все время движутся одни и те же частицы жидкости. Жидкость в данном случае не может ни входить в трубку тока, ни выходить из нее через боковую поверхность, т.к. скорости частиц, движущихся непосредственно у боковой поверхности трубки, направлены по касательной к ней и не имеют составляющих, перпендикулярных ей. Линии же тока, проходящие внутри и вне трубки, не пересекают линий, образующих ее боковую поверхность.
В различных участках стационарного потока идеальной жидкости скорости ее частиц неодинаковы. Действительно, пусть идеальная несжимаемая жидкость течет по трубе с изменяющимся вдоль ее длины поперечным сечением.
Выберем в трубе тока два поперечных сечения: S1, где скорость течения жидкости V1 и S2 c V2. Т.к. жидкость не сжимается, не разрывается и не проходит через боковую поверхность трубки, то за время t через эти сечения пройдут одинаковые объемы, а следовательно, и одинаковые массы m жидкости. Объем жидкости, протекающей через широкое сечение, имеет форму цилиндра с основанием S1 и высотой V1t; он равен S1 V1t. Точно так же через S2 имеем S2 V2t. Тогда S1 V1 = S2 V2 . Т.к. сечения выбраны произвольно, то SV = const - уравнение неразрывности струи. Для данной трубки тока произведение площади поперечного сечения трубки на скорость течения жидкости есть величина постоянная.
Оно справедливо не только для трубки тока, но и для всякой реальной трубы, для русла реки и т.п. Очевидно, чем уже трубка тока, тем с большей скоростью движется в ней жидкость, и наоборот.
В узкой части трубы, где скорость течения наибольшая, линии тока оказываются сгущенными. Т.о., картина линий тока дает представление не только о направлении, но и о значении скорости течения жидкости.
При течении реальной жидкости по трубам наблюдается качественно такая же зависимость между скоростью течения жидкости и площадью поперечного сечения трубы, если в трубе устанавливается стационарный поток жидкости, и силы трения между слоями жидкости и стенками трубы малы, так что скорости частиц жидкости во всех точках какого-либо сечения трубы оказываются практически одинаковыми.