Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата

В результате мы можем изложить закон сохранения и превращения энергии определенного (конкретного) вида в следующей редакции.

Рассматривается элементарная система из двух взаимодействующих частей - объекта и среды, из которой этот объект выделен. В системе все исходы заранее предопределены: существуют однозначно заданные каналы миграции энергии, известен дискретный набор основных состояний объекта, характеризующих определенный вид единства в системе. В этой системе происходит увеличение (уменьшение) энергии возмущения основного состояния объекта, и имеет место адекватный существующему основному состоянию объекта вид взаимодействия и физического процесса в целом. В свою очередь, существующее основное состояние объекта, т.е. определенный вид целостности системы, сохраняется до тех пор, пока сохраняется пороговое соотношение “меньше (больше*), равно” между двумя энергетическими характеристиками не взаимодействующего со средой физического объекта: собственной энергией возмущения объекта и энергией его существующего основного состояния. Нарушение энергетического порогового соотношения приводит к изменению основного состояния объекта, т.е. к смене единства в системе. В результате возникает новый вид единства частей системы и, как следствие, - новый вид взаимодействия между частями системы, новый вид физического процесса в целом.

II. Природные феномены

В нашей работе проводится широкая демонстрация конкретных проявлений закона сохранения и превращения энергии определенного вида. Некоторые из рассматриваемых событий, решения для которых в явном аналитическом виде известны, использовались непосредственно для апробации выдвинутого положения. В их числе звуковая волна, космические скорости Земли, математический маятник, гравитационный радиус Шварцшильда. В других случаях аналитические решения получены либо впервые, либо являются новыми. Их верификация проводилась на известных данных, приборах или математических моделях. К этим случаям относятся: солитон Рассела; “слепые пятна” в антенной решетке с электронным переключением луча [2]; скачки в поле упругих сил; возникновение анизотропного механизма деформирования сыпучего материала; скорость света. Сравнительно недавно получено объяснение взаимного “прощелкивания” плит в одной из моделей землетрясения [3]. Также впервые получено объяснение природы электрического разряда. Наконец, третья группа представляет собой феномены, решения для которых могли бы иметь статус рабочих гипотез. Сюда относятся: “реореакция” рыб в потоке воды; электрический аналог звуковой волны; шаровая молния; ударная волна; превращения в потоке частиц: первые четыре критических числа Рейнольдса. Мы говорим также о предельных для нашего познания объектах. Сделаны выводы, дополняющие общую теорию относительности (ОТО). В частности,- вывод о физическом смысле сингулярности. В рамках обсуждаемого закона намечается задача о болезнях века. Уже за пределами этой книги ее результаты вошли как составная часть в работу, посвященную предсказанию нашего будущего.

2.1. Звуковая волна

Мы рассматриваем превращение воздушной массы под воздействием некоторого стороннего источника. Масса воздуха, m в отсутствие управляющего воздействия занимает объем, V и в дальнейшем претерпевает сжатие. Первое состояние единства воздушной массы со средой мы определяем как сохранение занимаемого массой воздуха первоначального объема V. Энергию этого состояния W01 мы определяем как упругую предельную энергию, характерную для объема V:

W01=0.5× k× (D V)2/V, D V® V: W01=× k× V/2

где k, D V — коэффициент объемного сжатия и деформируемая часть объема соответственно.

Энергия возмущения есть кинетическая энергия воздушной массы. Собственную энергию такого возмущения мы определяем при условии свободного перемещения воздушной массы со скоростью, u в объеме V:

W· =m× u 2/2=r × V× u 2/2

где r — плотность воздушной массы. В результате энергетическое пороговое соотношение (3) записывается в виде:

r × V× u 2/2£ k× V/2; u £ u 0, u 0=Ö (k/r )

Мы пришли к известному выражению для скорости звука, u 0.

При выполнении неравенства процесс носит локальный характер: возмущение затухает в объеме V. При достижении скорости звука и далее возникает коллективное возмущение частиц воздушной массы. Это возмущение в виде согласованного колебания частиц свободно проходит через объем V. Заметим, что звуковая волна и нормальные волны на воде не переносят вещества. Они передают возбуждение в пространстве от одной части среды к другой. В то же время солитон Рассела, как мы можем отметить2, осуществляет такой перенос.

2.2. Природа возникновения анизотропного механизма деформирования сыпучего материала.

Рядом авторов в приборе однородного сдвига обнаружена качественная перестройка песчаной среды [4]. Прибор представлял собой камеру 1, установленную в жесткой раме 2 (рис.1). Элементы жесткой рамы служили направляющими при сдвиге камеры. Камера (внутренние размеры 150 ´ 150 ´ 150 мм) была набрана из 30 П-образных пластин 3, изготовленных из оргстекла. Форма пластин позволяла наблюдать кинематику деформирования с трех граней камеры через стекла, которыми закрывались эти грани. Величина сдвига определялась соответствующим поворотом ручек 4 и измерялась по угловой шкале. Объем камеры сохранялся постоянным при любых сдвигах. Так как толщина пластин в 30 раз меньше длины камеры, то при любой деформации сдвига относительное смещение пластин было незначительным (до 2 мм при Г < 20° ). Последнее исключало трение материала о стенки камеры, а также обеспечивало достаточную однородность всех граничных условий. Очевидно также то, что для однородности процессов в плоскости сдвига необходимо, чтобы сила тяжести была направлена к ней по нормали.

Рис. 1

Материал засыпался в камеру различными способами так, чтобы образец был первоначально однородным и изотропным.

Для малых углов сдвига Г Г* — некоторый граничный угол, поворот боковых стенок прибора приводит к плавной перестройке структуры образца. При достижении угла Г* + о (Г*) скачком возникает новая фаза эволюции песчаной среды. Среда разбивается на элементы с помощью линий скольжения. В мокром песке образуются трещины. В дальнейшем, когда Г > Г*, деформация сосредоточивается на границах элементов.

Объясним природу возникающего анизотропного механизма деформирования среды и получим аналитическое решение для граничного угла Г*. Под основным состоянием образца мы будем понимать состояние единства и целостности образующей его песчаной cреды. Такое устойчивое состояние возникает как результат взаимодействия элементов песчаной среды в поле силы тяжести.

Определим энергию Wо1, характеризующую основное состояние образца. Энергию Wо1 мы принимаем равной абсолютной величине работы, затраченной на образование песчаной среды массой m с центром тяжести на высоте h относительно основания прибора как начала отсчета в поле центральной силы тяжести:

(8)

где r — удельный вес песка; Li (i = ) — соответствующие размеры рабочей камеры прибора при Г = 0; g — ускорение свободного падения.

Нетрудно заметить, что одновременно с поворотом боковых стенок начинается возмущение основного состояния образца. Возникающее в образце возмущение (перестройка его структуры) приводит в конечном счете к разрушению его основного состояния.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: краткий доклад, содержание реферата курсовые работы.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 | Следующая страница реферата