ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
I. ȼɵɜɨɞ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɢ
Ɉɛɨɡɧɚɱɢɦ ɱɟɪɟɡ
,,,uxyzt ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɭ ɫɪɟɞɵ ɜ ɬɨɱɤɟ
,,
x
yz ɜ
ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ . ɉɨɞɫɱɢɬɚɟɦ ɛɚɥɚɧɫ ɬɟɩɥɚ ɜ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɦ ɨɛɴɟɦɟ
V ɡɚ
ɩɪɨɦɟɠɭɬɨɤ ɜɪɟɦɟɧɢ
t
12
,tt . Ɉɛɨɡɧɚɱɢɦ ɱɟɪɟɡ ɝɪɚɧɢɰɭ V , – ɧɨɪɦɚɥɶ ɤ
ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɩɥɚ. Ȼɭɞɟɦ ɫɱɢɬɚɬɶ, ɱɬɨ ɫɪɟɞɚ
ɢɡɨɬɪɨɩɧɚ, ɬ. ɟ. ɱɬɨ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɜɧɭɬɪɟɧɧɟɣ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɢ ɡɚɜɢɫɢɬ
ɨɬ ɬɨɱɤɢ
Sn
S
k
,,
x
yz ɬɟɥɚ ɢ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɹ ɧɨɪɦɚɥɢ ɤ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ
ɜ ɷɬɨɣ ɬɨɱɤɟ.
S
ɋɨɝɥɚɫɧɨ ɡɚɤɨɧɭ Ɏɭɪɶɟ, ɱɟɪɟɡ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɜ ɨɛɴɟɦɟ V ɩɨɫɬɭɩɚɟɬ
ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɬɟɩɥɚ:
S
2
1
1
t
tS
u
Q k dsdt
n
w
§·
¨¸
w
©¹
³³³
. (1)
ȼɵɪɚɠɟɧɢɟ, ɤɨɬɨɪɨɟ ɫɬɨɢɬ ɜ ɮɨɪɦɭɥɟ (1) ɜ ɤɪɭɝɥɵɯ ɫɤɨɛɤɚɯ,
ɧɚɡɵɜɚɸɬ
ɬɟɩɥɨɜɵɦ ɩɨɬɨɤɨɦ
– ɷɬɨ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɬɟɩɥɚ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɝɨ ɱɟɪɟɡ
ɟɞɢɧɢɰɭ ɩɥɨɳɚɞɢ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɡɚ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ, ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬ
u
qk
n
w
w
. (2)
ɉɪɟɞɩɨɥɨɠɢɦ, ɱɬɨ ɜɧɭɬɪɢ ɢɦɟɸɬɫɹ ɢɫɬɨɱɧɢɤɢ ɬɟɩɥɚ. Ɉɛɨɡɧɚɱɢɦ
ɱɟɪɟɡ
,,,Fxyzt ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ (ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɩɨɝɥɨɳɺɧɧɨɝɨ ɢɥɢ ɜɵɞɟɥɹɟɦɨɝɨ
ɬɟɩɥɚ ɜ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ ɟɞɢɧɢɰɟɣ ɨɛɴɺɦɚ)
ɬɟɩɥɨɜɵɯ ɢɫɬɨɱɧɢɤɨɜ.
Ɂɚ ɫɱɺɬ ɬɟɩɥɨɜɵɯ ɢɫɬɨɱɧɢɤɨɜ ɜ ɨɛɴɺɦɟ ɜɨɡɧɢɤɚɟɬ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ
ɬɟɩɥɚ:
V
. (3)
1
2
2
(, ,,)
t
tV
Q F x y z t dVdt
³³³³
Ɍɚɤ ɤɚɤ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɜ ɨɛɴɺɦɟ V ɜɵɪɨɫɥɚ ɧɚ ɜɟɥɢɱɢɧɭ
21
,,, ,,,uxyzt uxyzt ,
ɬɨ ɞɥɹ ɷɬɨɝɨ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɡɚɬɪɚɬɢɬɶ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɬɟɩɥɚ
321
,,, ,,,
V
QuxyztuxyztcdV
U
ªº
¬¼
³³³
, (4)
ɝɞɟ
(,,)
x
yz
U
- ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ;
,,cxyz – ɭɞɟɥɶɧɚɹ ɬɟɩɥɨɺɦɤɨɫɬɶ.
ɋɨɫɬɚɜɢɦ ɬɟɩɟɪɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɛɚɥɚɧɫɚ ɬɟɩɥɚ ɞɥɹ ɜɵɞɟɥɟɧɧɨɝɨ
ɨɛɴɺɦɚ V.Ɉɱɟɜɢɞɧɨ, ɱɬɨ
31
QQQ
2
, ɬ. ɟ.
22 2
11 1
,, ,,,
tt t
tV tS tV
u
dt c dV k x y z dsdt F x y z t dVdt
n
U
w
§·
¨¸
w
©¹
³ ³³³ ³³³ ³³³³
, (5)
ɬɚɤ ɤɚɤ
3
I. ����� ��������� ���������������� ��������� ����� u � x, y , z , t � ����������� ����� � ����� � x, y , z � � ������ ������� t . ���������� ������ ����� � ������������ ������ V �� ���������� ������� � t1 , t2 � . ��������� ����� S ������� V , n – ������� � ����������� S � ����������� �������� �����. ����� �������, ��� ����� ���������, �. �. ��� ����������� ���������� ���������������� k ������� �� ����� � x, y , z � ���� � �� ������� �� ����������� ������� � ����������� S � ���� �����. �������� ������ �����, ����� ����������� S � ������ V ��������� ���������� �����: t2 � �u � Q1 � � �� � � k �dsdt . (1) t1 S � �n � ���������, ������� ����� � ������� (1) � ������� �������, �������� �������� ������� – ��� ���������� �����, ����������� ����� ������� ������� ����������� �� ������� �������, � ���������� �u q � �k . (2) �n �����������, ��� ������ ������� ��������� �����. ��������� ����� F � x, y , z , t � ��������� (���������� ������������ ��� ����������� ����� � ������� ������� �������� ������) �������� ����������. �� ���� �������� ���������� � ������ V ��������� ���������� �����: t1 Q2 � � � � � F ( x, y , z , t )dVdt . (3) t2 V ��� ��� ����������� � ������ V ������� �� �������� u � x, y , z, t2 � � u � x, y , z, t1 � , �� ��� ����� ���������� ��������� ���������� ����� Q3 � � � � ��u � x, y , z , t2 � � u � x, y , z , t1 � �� c � dV , (4) V ��� � ( x, y , z ) - ���������; c � x, y , z � – �������� ������������. �������� ������ ��������� ������� ����� ��� ����������� ������ V . ��������, ��� Q3 � Q1 � Q2 , �. �. t2 t t 2 � �u � 2 �t � V� � dt c � dV � �t �S � �� � k � x , y , z � �dsdt � �t � V� � F � x, y, z, t � dVdt , (5) 1 1 �n � 1 ��� ��� 3