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

18368. Массивы - поиск по условию 662 KB
  16 урок. Массивы поиск по условию. Дан массив из 20 элементовцелых. Вывести на экран первоначальное состояниет.е. сами элементы затем только нечетные и их кво. Дан массив из 10 элементов. Вывести на экран сам массив и номера вхо
18369. Массивы - изменение исходного массива 236 KB
  18 урок. Массивы изменение исходного массива. Массив из 5 элементов. Поменять местами 3 и 5 элементы. Часть а. Массив из 6 элементов. Часть б. Массив из 6 элементов. Удалить из массива 3 элемент. Т.е. 456 элеме
18370. Двумерный массив 353.5 KB
  19 урок. Двумерный массив. 1 урок Двумерный массив задается : цел таб а[1:n11:n2] Массив из целых чисел 4Х4 заполняется генератором случайных чисел. Вывести сначала все элементы построчно на экран и 3 элемент в 1 . Составить программу для вы...
18371. Литерные величины 439 KB
  20 урок. Литерные величины. Команды обработки литерныхтекстовых величин: а:=длинб результатом является число символов в текстовой переменной. Вырезка а[3:5] например: дает вырезку с 3 символа по пятый. Взятие символа а[3] выводит 3 символ
18372. Литерные величины и цикл 1.42 MB
  21 урок. Литерные величины и цикл. Введенное слово напечатать его а наоборот б четные буквы. Вариант б Получить строку состоящую из 5 символов Введено слово добавить в начале и в конце слова столько звездочек...
18373. Обработка цифр в строке 1.8 MB
  22 урок. Обработка цифр в строке. Определить сколько цифр во введенной строке. 1 способ нерациональный 2 способ рациональный. Дан текст с цифрами. Найти сумму цифр в нем. Дано трехзначное число. На...
18374. Вспомогательные алгоритмы 52 KB
  23 урок. Вспомогательные алгоритмы. Если алгоритм А вызывает алгоритм Б то алгоритм А называется основным а алгоритм Б вспомогательным. Рассмотрим пример на сложение 2 чисел и вывод результата на экран.
18375. Графика. Команды графики 82 KB
  24 урок. Графика1 занятие. Команды графики: использовать Чертежник перед алгоритмом для вызова Чертежника. установить цветкрасный – устанавливает цвет рисования черный белый красный оранжевый желтый зеленый голубой синий фиолетовый О
18376. Основные понятия финансов 113.5 KB
  Тема 1. Основные понятия финансов Термин финансы происходит от французского fin = finis означающего конец окончание. В денежном отношении это означает кончать денежные дела или платить. Финансы связаны с движением денег от одного владельца к другому следовательн...