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

406. Разработка электронного устройства на примере RC-генератора 1.72 MB
  Назначение и виды генераторов. Схема трёхзвенной RC-цепи. Генераторы синусоидальных колебаний. Режимы самовозбуждения. Автоматическое смещение с помощью базового делителя. Мощные усилительные каскады. Выбор электрической схемы электронного устройства и её описание.
407. Разработка сети кампуса с выходом во внешнюю среду 955 KB
  Список оборудования и линий связи. Сети кампуса объединяют множество сетей различных отделов одного предприятия в пределах одного здания или в пределах одной территории. Сеть разрабатывалась на основе структурированной кабельной системы.
408. Схема модификации резонаторного фильтра для использования в полосовых структурно-перекрытых реализациях фильтров 178.5 KB
  Коэффициенты передачи в выходные узлы можно вычислить методом графов, так как данная схема довольно проста. Формула Мейсона представляет собой отношение произведения коэффициентов передачи ветвей. Для вычисления γ12 выделим в отдельную схему элементы и связи между ними.
409. Анализ и прогнозирование деятельности предприятия ремонтная организация 413 KB
  Возможности организации (резюме). Правовое обеспечение деятельности организации. Стратегия финансирования. Организационный план, конкуренция и рынок сбыта. Оценка рисков и страхования.
410. Исследование таблично заданной функции 669.5 KB
  Дана система линейных алгебраических уравнений шестого порядка. Найти ее решение методом простых итераций с заданной точностью E. Выполнить проверку истинности полученного решения. Метод простых итераций.
411. Разработка программы Кафе с использованием классов на языке программирования С# 417.5 KB
  Автоматизация деятельности кафе на основе объектно-ориентированного подхода, а также получение навыков в реализации этого подхода, проектировании и реализации схемы данных. Проектирование иерархии классов и интерфейсов на основе выделенных сущностей.
412. Проектирование передаточного и кулачкового механизма зубострогального станка 516.5 KB
  Проектирование передаточного зубчатого механизма зубострогального станка. Расчет выходных характеристик и координат профиля кулачка. Расчет вспомогательных элементов (радиуса ролика и пружины). Синтез эвольвентной зубчатой передачи.
413. Инженерные решения в разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом 320.5 KB
  Решения инженерных задач горной промышленности. Принятия управленческих и проектных решений в недропользовании на примере открытых горных работ, формирующих наибольшую нагрузку на окружающую среду.
414. Теория и практика социальной психологии 621 KB
  Психологические характеристики социальных групп, психология личности, закономерности общения и деятельность людей, взаимодействия больших (наций, групп) и малых социальных групп, межличностные отношения и развитие социальных установок.