Элементарная динамика твердых тел

Глава 8 (Элементарная динамика твердых тел). В курс, преподаваемый по минимальной программе, эту главу можно не включать. В демонстрации входят гироскоп, ядерный магнитный резонанс или электронный парамагнитный резонанс и опыты с колесом и осью. [c.15]

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ДИНАМИКА ТВЕРДЫХ ТЕЛ [c.243]

Элементарные сведения по динамике твердого тела [c.167]

ДИНАМИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЗАДАЧИ [c.7]

При использовании общего уравнения динамики необходимо уметь вычислять элементарную работу сил инерции системы на возможных перемещениях. Для этого применяются соответствующие формулы для элементарной работы, полученные для обычных сил. Рассмотрим их применение для сил инерции твердого тела в частных случаях его движения. [c.388]

Типы квазичастиц. Атомная динамика идеального (беспримесного, бездефектного) кристалла описывается коллективными волновыми движениями. С квантовой точки зрения эти движения эквивалентны газу неких частиц, энергия е и импульс р которых выражаются через частоту волн и волновой вектор с помощью известных соотношений е=Ай и p=flq. Частицы, сопоставляемые с коллективными волновыми движениями в кристалле, называют квазичастицами. Формально мы получаем квазичастицы, производя квантование волн, распространяющихся по кристаллу. Представление кристалла в виде газа квазичастиц составляет сущность метода квазичастиц (метода элементарных возбуждений). Этот метод является основным в современной теории твердого тела он позволяет свести крайне сложную динамику огромного коллектива взаимодействующих реальных частиц (атомов кристалла) к относительно простой динамике газа квазичастиц. [c.146]

Все перечисленные силы распределены (как правило, неравномерно) по объему или по поверхности звена. Так как перемещение всякого элемента звена механизма вследствие упругой деформации этого звена на много порядков меньше его перемещения, обусловленного кинематикой механизма, то при исследовании динамики механизма можно считать его звенья абсолютно твердыми телами. Поэтому движение не изменится, если заменить распределенные массовые и поверхностные силы их равнодействующими. После такой замены сила тяжести звена будет приложена в центре его масс, а сила поверхностного давления — в центре давления, лежащем внутри контура, ограничивающего поверхность, подверженную давлению. Так как в отличие от поля тяготения поле сил инерции неоднородно, то положение точки приложения равнодействующей распределенных по массе тела элементарных сил инерции все время изменяется в процессе движения. Поэтому распределенные силы инерции удобнее представить главным вектором сил инерции, приложенным в центре масс, и главным моментом сил инерции. [c.37]

Многочисленные успехи последних десятилетий в области анализа природы элементарных актов пластичности твердых тел [1 не привели, против ожидания, к существенному прогрессу в описании динамики пластического деформирования реальных твердых тел с развитой дефектной структурой. Оказалось, что даже достаточно полные представления о движении индивидуальных дислокаций в полях локальных препятствий, связанных с дислокациями других систем или атомами примесей, не позволяют адекватно описать как непосредственно формоизменение материала, так и эволюцию его структуры. [c.53]

Такой способ используется в динамике решетки твердого тела для описания малых колебаний ионов решетки вокруг их положений равновесия. Сложное коллективное колебательное состояние разлагается на независимые нормальные колебания. Эти нормальные колебания квантуются. Соответствующие кванты называются фононами. Такие фононы являются примером элементарных возбуждений. Они во многом соответствуют элементарным возбуждениям электромагнитного пол% — фотонам. [c.14]

Чтобы обосновать необходимость изучения колебаний решетки (читатель может заняться им в любой момент после гл. 5), мы перечисляем (21) те свойства твердых тел, которые не могут быть поняты без такого рассмотрения. ДанО элементарное введение в динамику кристаллической решетки, причем классические (22) и квантовые (23) свойства гармонического кристалла рассматриваются раздельно. Способы измерения фононного спектра (24), следствия ангармоничности (25) и особые задачи, связанные с фононами в металлах (26) и ионными кристаллами (27), обсуждаются на элементарном уровне, хотя отдельные части последних четырех перечисленных глав вполне могут быть отнесены к более серьезному курсу. В главах, посвященных колебаниям решетки, нигде не использованы операторы рождения и уничтожения нормальных мод они описаны лишь в нескольких приложениях, предназначенных для читателей, желающих глубже ознакомиться с предметом. [c.12]

Мы ВИДИМ, ЧТО ВО МНОГИХ случаях метод Гамильтона —Якоби весьма удобен для решения конкретных задач (в главе VI мы покажем еще применение этого метода в динамике абсолютно твердого тела). Можно, разумеется, указать и такие примеры, в которых решение обычными элементарными методами получается проще, но в нашу задачу входило лишь дать простые и по возможности наглядные иллюстрации теоремы Гамильтона — Якоби. [c.348]

В последнее время открылись новые возможности спектральных исследований с помощью сверхкоротких (10 с) лазерных импульсов. Такая пикосекундная техника позволяет изучать временное протекание процессов люминесценции, динамику энергетических преобразований между различными элементарными возбуждениями в твердых и жидких телах. Исследование временной эволюции процессов релаксации (возникновение и аннигиляция колебаний, вращений молекул и т. д.) могло бы дать неоценимые сведения об особенностях межмолекулярных взаимодействий и их температурной зависимости. [c.584]

Динамика твердого тела изучается на основе общих теорем об изменении кинетической энергии, кинетического момента и количества движения, а также с помощью основных понятий геометрии масс. Показывается, что аппарат динамики системы материальных точек применим для описания движения твердого тела и систем твердых тел. Проясняется вычислительная экономность использования уравнений Эйлера. Традиционно анализируются случаи Эйлера-Пуансо, Лагранжа-Пуассона, Ковгияевской [24]. В качест)зе примера методики по.чучения частных случаев интегрируемости приводятся случаи Гесса и Бобылева-Стеклова [6]. С целью демонстрации приложения развитых методов к практике даются основы элементарной теории гироскопов [14, 41], достаточные для качественного анализа действия гироскопических приборов. [c.12]

По динамике твердых тел имеется весьма обширная литература, представленная не только книгами, специально посвященными этому вопросу, но и общими курсами механики. Большинство таких книг относится к концу прошлого столетия или близко к этому времени, и авторы их следуют традиционному изложению динамики твердого тела, развитой к тому времени. Одной из лучших книг этих лет является рекомендуемый общий курс Вебстера (первое издание вышло в 1904 г.). По сравнению с учебником Уиттекера книга Вебстера охватывает больший круг вопросов (она содержит теорию потенциала, теорию упругости и гидродинамику), но общий уровень ее является более элементарным. Тем не менее, в ней затрагиваются многие современные вопросы. Изложение ее является логически последовательным и в меньшей степени формальным, чем у Уиттекера, а также более физическим и более изящным. Векторным аппаратом автор не пользуется, так как в то время, когда писалась эта книга, векторное исчисление практически только зарождалось. Вторая часть этой книги посвящена динамике твердого тела и содержит подробное исследование движения симметричного волчка при отсутствии сил. Движение тяжелого волчка исследуется здесь методом, подобным изложенному в настоящей главе, но более длинно. [c.205]

Это следствие лежит в основе динамики твердого тела. ФИЗИЧЕСКИР1 СМЫСЛ ИДЕАЛЬНОСТИ СВЯЗЕЙ. Допустим для простоты, что имеем одно плоское тело, а связи стационарны. Рассмотрим сначала случай, когда оно катится без проскальзывания по неподвижной кривой наложены дополнительные связи. Реакции наложенных связей R образуют систему сил, которую элементарными преобразованиями можно привести к силе R, приложенной в точке касания, и паре сил Ф, —Ф, приложенной, например, в отмеченных точках Р, Р2. Набор скоростей — всегда касательный, поэтому можно написать, что [c.218]

В плоской и пространственной динамике твердого тела обнаружены первые интегралы диссипативных и антидисси-пативных систем, являющиеся трансцендентными (в смысле классификации их особенностей) функциями, выражающимися в ряде случаев через элементарные функции. Введены новые определения свойств относительной грубости и относительной негрубости различных степеней, которыми обладают проинтегрированные системы. [c.9]

Особенности и традиции курса Тейта и Стила в отношении задач динамики систем переменной массы сохранились в Кембриджском университете и в последуюш ие годы. В 1891 г. был издан известный учебник Э.Лж. Рауса по динамике систем твердых тел. Принцип линейного количества движения, — отмечает Раус, — может быть также приложен, как и принцип момента количества движения, для определения постепенных изменений, производимых изменениями масс . Вначале автор рассмотрел движение тела при непрерывной безударной (ги = у) потере массы и показал, что в этом случае справедливо обычное уравнение тс1у/сИ = Г. Затем он остановился на движении тела, когда присоединяюш иеся к нему элементарные массы с1т имеют непосредственно перед моментом присоединения скорости ги. Для этого случая Раус получил уравнение движения в виде [c.36]

В последнее время в грактике преподавания теоретической механики в высших технически учебных заведениях происходят значительу-ные изменения. Этому способствует как неуклонное уменьшение времени, отводимого учебными планами на ее изучение (часто меньше ста часов), так и изменение той роли, которая отводится теоретической механике в общей системе образования инженеров современных сие-циальностей. Центр тяжести образования инженеров немеханических специальностей, составляющих большинство, смещается or механических дисциплин в сторону кибернетики и автоматики, радиотехники и радиоэлектроники, химии и энергетики. От современных инженеров сейчас требуется гораздо более высокий уровень теоретической подготовки, чем 10—15 лет назад. С другой стороны, значительно расширяется круг инженеров механических специальностей. Все это приводит к заключению о необходимости углубления и перестройки курса теоретической механики. Традиционный курс, состоящий из статики абсолютно твердого тела, кинематики точки и твердого тела и динамики, в которую входят дифференциальные уравнения движения точки, основные теоремы и принципы Даламбера и возможных перемещений, в свое время соответствовал всем требованиям, которые к нему предъявлялись. По в последнее время его недостатки стали очевидными и неоднократно отмечались. Мы не будем на них останавливаться. Заметим, что перестройка курса должна идти по двум направлениям. Прежде всего он должен быть более компактным и приспособленным к тому, чтобы в краткое время изложить все основ ные идеи и методы. Во-вторых, необходимо его углубление. Центр тяжести курса должен быть смещен от элементарных вопросов статики и кинематики к более содержательным и ценным разделам динамики и аналитической механики. В настоящее время ряд ведущих [c.72]

Возникающие в рамках развиваемого в книге подхода системы нелинейных уравнений порождаются посредством представления типа Лакса в двумерном пространстве элементами градуированных алгебр или супералгебр Ли. В зависимости от выбора адекватной алгебраической структуры и градуировки в ней они описывают широкий класс нелинейных явлений в самых различных областях теоретической и математической физики в физике элементарных частиц (калибровочные поля и монопольные конфигурации), в твердом теле и плазме, теории электролитов, нелинейной оптике, аэродинамике, космологических моделях, проблемах экологии (динамика сосуществования видов), в радиотехнике и т. д. [c.5]

Первый том содержит основные теоремы динамики системы твердых тел и их элементарные приложения. В каждой главе по возможности полно собран материал, относящийся к рассматриваемым в ней вопросам. Это удобно для тех, кто уже знаком с динамикой, так как помогает сосредоточить внимание на интересующих их вопросах. Студенты могут избрать иной порядок чтения книги. Студент, который только начинает изучать динамику, может, не останавливаясь на предварительных главах, ознакомиться непосредственно с предметом книги. Для этого он может начать с принципа Даламбера и читать только те части главы I, на которые делаются ссылки. Других интересуют теоремы о моменте количеств движения и живых сил. Хотя можно рекомендовать разный порядок изучения для различных читателей, я осмелюсь предложить список параграфов для тех, кто начинает изучать динамику гл. I. 1—25, 33—36, 47—52 гл. П. 66—87 гл. П1. 88—93, 98—104, 110, 112—118 гл. IV. 130—164, 168—174, 179—186, 199 гл. V. 214—254, 248—256, 261—269 гл. VI. 282— 285, 287—295, 299—304, 306—309 гл. VII. 332—373 гл. VIII. 395—409 гл. IX. 432—463, 467—476 гл. X. 483, 488—499. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...