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

2 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

36574. Структурный тип массив. Обработка массивов 31 KB
  Такие операторы присваивания могут использоваться для копирования одного массива в другой. Однако над массивами не определены отношения. Кроме того, в Турбо Паскале нельзя использовать выражения над массивами.
36575. Структурный тип маcсив. Описание мас и доступ к эл мас 33 KB
  Идея массива состоит в том чтобы объединить в одно целое фиксированное количество элементов одного и того же типа. Общая форма описания массива имеет вид: type имя типамассива = rry [ тип индекса ] of тип элементов ; где: имя типамассива имя выбираемое программистом. тип индекса любой порядковый тип кроме longint или типдиапазон.
36576. Оператор выбора CASE OF 31 KB
  Оператор выбора является обобщением оператора ifthenelse на случай выбора одного из нескольких возможных продолжений выполнения программы. Выбор осуществляется по ключу выбора селектору. Синтаксическая структура этого оператора такова: cse ключ выбора of константа выбора 1 : оператор 1 ; .
36577. Концепция типа данных. простой тип данных 38 KB
  К любому порядковому типу применимы следующие функции: OrdX порядковый номер значения выражения Х этого типа; PredX предыдущее значение выражения Х этого типа; SuccX следующее значение выражения Х этого типа; HighX наибольшее значение диапазона аргумента Х; LowX наименьшее значение диапазона аргумента Х; Функция Ord определена для любого значения порядкового типа причём нумерация значений начинается от номера 0 номера наименьшего значения типа. Функции Pred и Succ не определены соответственно для левой и правой границы...
36578. Концепция типа данных. Тип данных в ТР 29.5 KB
  Тип данных в ТР. Ранее мы познакомились с некоторыми стандартными типами данных: числовыми символьным строковым и булевским. Стандартные типы данных это лишь частный случай общей концепции типа данных Паскаля.
36579. Оператор итерационного цикла ( repeat , while ) 31 KB
  В каждом операторе итерационного цикла будем различать условие и тело цикла повторяющееся действие. Тело цикла whiledo это один оператор записанный после do а для цикла repetuntil тело цикла может быть и последовательностью операторов записанных между repet и until. Если условие есть true выполняется тело цикла и повторно вычисляется значение условия.
36580. Композиция условий и операторов. Оператор условного перехода 32.5 KB
  Оператор условного перехода. Композиция условий и операторов. Простые операторы несмотря на свою важность недостаточны для того чтобы представлять любые алгоритмы задач.
36581. Простые операторы ввода-вывода 33.5 KB
  Эти операторы Турбо Паскаля обеспечивают простейшие формы ввода с клавиатуры и вывода на экран дисплея в текстовом режиме. К простым операторам ввода и вывода относятся операторы red redln write writeln реализующие так называемый потоковый вводвывод при котором ввод и вывод рассматриваются как непрерывный поток символов и строк протекающий через экран дисплея. На экране отображается последняя порция этого потока так что нижняя строка экрана всегда остается свободной для отображения очередной строки вывода вывод идёт в нижнюю строку...
36582. Простые операторы управления вводом-выводом в текстовом режиме 32 KB
  Кроме ввода и вывода потока символов более удобный пользовательский интерфейс может быть обеспечен при использовании вводавывода в текстовом режиме экрана. В Турбо Паскале имеются средства управления вводом с клавиатуры управления курсором вывода на экран управления цветом фона экрана и выводимых символов яркостью символов и ряд других функций в том числе управления звуковым генератором. Установка цвета фона цвета символов и очистка экрана. Модуль CRT допускает использовать в текстовом режиме экрана 16 цветов задаваемых стандартными...