39015

Физические системы

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Энергию всегда можно представить в виде произведения двух сомножителей один из которых описывает интенсивность расхода или накапливания энергии а второй характеризует количественные результаты этого процесса. Активными элементами служат источники энергии. Пассивные элементы системы служат либо для накопления либо для поглощения энергии. Накопители энергии могут накапливать либо потенциальную либо кинетическую энергию.

Русский

2013-09-30

34 KB

3 чел.

Лекция

Многие системы, совершенно не похожие друг на друга по своей физической природе, описываются дифференциальными уравнениями одного и того же вида. Это обстоятельство весьма выгодно, так как оно позволяет описывать поведение многих различных физических систем с помощью одной-единственной математической модели.

Сходство в поведении физических систем различной физической природы станет понятным, если принять во внимание тот факт, что во всех этих системах действует одна и та же величина – энергия. Энергию всегда можно представить в виде произведения двух сомножителей, один из которых описывает интенсивность расхода или накапливания энергии, а второй характеризует количественные результаты этого процесса.

Используя законы Ньютона для механической системы, мы приравниваем приложенные внешние силы к сумме сил противодействия. Для электрической системы, используя законы Кирхгофа, мы приравниваем приложенные внешние напряжения к сумме падений напряжения в цепи.

Оба эти закона являются лишь частными формулировками более общих принципов равновесия и непрерывности.

Таблица

Обычно удобно различать активные и пассивные элементы системы.

Активными элементами служат источники энергии. В обоих рассмотренных нами системах активным элементом был вход: источник силы в механической системе и источник напряжения – в электрической.

Пассивные элементы системы служат либо для накопления, либо для поглощения энергии. Накопители энергии могут накапливать , либо потенциальную, либо кинетическую энергию. Поглотители энергии преобразуют механическую или электрическую энергию в тепло.

В любом случае доказательством аналогичности двух систем может служить лишь один факт – тот факт, что обе системы описываются дифференциальными уравнениями одного вида.  


Системы общего вида

Механические системы

Электрические системы

Энергия и ее составляющие

Показатель интенсивности накопления или поглощения энергии  P

Количественный результат использования энергии Q

Энергия P*Q

Сила        F

Смещение y

Энергия  F*y

Напряжение E

Заряд  q

Энергия E*q

Пассивные элементы систем и их свойства

1. Накопитель потенциальной энергии

  •  упругость = P/Q
  •  податливость = Q/P

2. Накопитель кинетической энергии

-инерционность = P/(d2Q/dt2)

-мобильность = (d2Q/dt2)/P

3. Поглотитель энергии

- сопротивляемость = P/(dQ/dt)

1. ПРУЖИНА

  •  жесткость K=F/y

2. МАССА

-инерционная масса M=F/(d2y/dt2)

3. АМОРТИЗАТОР

-коэффициент активных потерь R=F/(dy/dt)

1. КОНДЕНСАТОР

-емкость  C=q/E

2. ИНДУКТИВНАЯ КАТУШКА

  •  индуктивность

L=E/(d2Q/dt2)

3. ОМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

  •  активное сопротивление

R=E/(dq/dt)

  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59245. СЦЕНАРІЙ РАНКУ: КОТИЛАСЯ ПИСАНОЧКА... 39 KB
  Мета: Формувати уявлення дітей про виготовлення писанок: ознайомити з традиційними елементами та кольоровою гамою писанок Гуцульщини; виховувати інтерес до декоративноприкладного мистецтва...
59246. Загадкове поле Див 35.5 KB
  Хід заняття: Вихователь Малятка що найголовніше для людини гроші чи здоровя Діти Здоровя. Вихователь Так Ми з вами знаємо що В здоровому тілі здорова душа другу половину прислівя діти домовляють самі.
59250. Сценарій вечора-конкурса: В імя кохання 28.5 KB
  Якийсь хлопець Валентин був несправедливо засуджений і посаджений в тюрму. За рішенням суду його повинні були стратити 14 лютого. Ведучий ІІ: Але в нього закохалася дочка начальника тюрми. Істота велична, добра і ніжна, яка, на жаль, була сліпа.
59251. Ліки довкілля 32 KB
  На луках ростуть лікарські рослини. Адже саме із цієї рослини готують ліки від кашлю. Ці високі з дрібними і ніжними квіточками рослини називаються зозулин цвіт. На якому лузі ви побували Що нового ви дізналися про луки...
59252. Прощавай, букварику! 38.5 KB
  Діти декламують вірші Учні: 1. Ми українські діти Любимо трави квіти З квітів не тільки букетик Зробимо й альфабетик. Буквар: Молодці діти Добре старалися гарно вчилися. Який Діти: Математика.
59253. ВАШ ГІСТЬ — СВЯТИЙ МИКОЛАЙ 54.5 KB
  На видному місці образ святого в архієрейських шатах з Євангелієм на омофорі в лівій руці. З двох сторін сходяться два Ангели. 1й Ангел. 2й Ангел.