ВУЗ: Не указан
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Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.04.2021
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ȼ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɨɜɵɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹɯ ɢɡɛɵɬɨɱɧɵɟ ɩɨ ɨɬɧɨɲɟɧɢɸ
ɤ ɫɬɟɯɢɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɨɦɭ ɫɨɫɬɚɜɭ ɚɬɨɦɵ ɬɟɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ
,
ɢɡ ɤɨɬɨɪɵɯ ɩɨɫɬɪɨɟɧɚ
ɨɫɧɨɜɧɚɹ ɪɟɲɟɬɤɚ
,
ɡɚɧɢɦɚɸɳɢɟ
«
ɧɟɩɪɚɜɢɥɶɧɵɟ
»
ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ
,
ɹɜɥɹɸɬɫɹ
ɥɢɛɨ ɞɨɧɨɪɚɦɢ
,
ɥɢɛɨ ɚɤɰɟɩɬɨɪɚɦɢ ɜ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɬɨɝɨ
,
ɤɚɤɨɣ ɢɡ ɚɬɨɦɨɜ
ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ ɨɤɚɡɵɜɚɟɬɫɹ
«
ɧɚɪɭɲɢɬɟɥɟɦ
».
Ɍɚɤ
,
ɞɥɹ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɚ ɬɢɩɚ
Ⱥ
III
B
V
,
ɢɡɛɵɬɨɤ ɚɬɨɦɨɜ ɷɥɟɦɟɧɬɚ
B
ɫɨɡɞɚɟɬ ɜ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɭɸ
ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ
,
ɢɡɛɵɬɨɤ ɠɟ ɚɬɨɦɨɜ
A –
ɞɵɪɨɱɧɭɸ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ
.
ȼɜɨɞɹ ɜ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤ ɡɚɞɚɧɧɵɟ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚ ɩɪɢɦɟɫɧɵɯ ɚɬɨɦɨɜ
ɞɨɧɨɪɚ ɢɥɢ ɚɤɰɟɩɬɨɪɚ
,
ɦɨɠɧɨ ɜɥɢɹɬɶ ɧɚ ɬɢɩ ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɢ
,
ɚ ɬɚɤɠɟ ɧɚ
ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɸ ɧɨɫɢɬɟɥɟɣ ɡɚɪɹɞɚ ɜ ɩɨɥɭɩɪɨɜɨɞɧɢɤɟ
.
2.5.
Ⱦɜɢɠɟɧɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ
.
ɉɪɢɛɥɢɠɟɧɢɟ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɦɚɫɫɵ
ɗɥɟɤɬɪɨɧɵ ɜ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ ɜ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɟ ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ
ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɯɚɨɬɢɱɧɨ
.
ɉɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ
,
ɧɟ ɩɟɪɟɫɬɚɜɚɹ ɞɜɢɝɚɬɶɫɹ ɯɚɨɬɢɱɧɨ
,
ɫɦɟɳɚɸɬɫɹ ɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ
ɫɢɥ ɷɬɨɝɨ ɩɨɥɹ
.
ȿɫɥɢ ɜ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɟ ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧ
ɡɚ ɧɟɤɨɬɨɪɨɟ ɜɪɟɦɹ
,
ɩɪɨɣɞɹ ɫɥɨɠɧɵɣ ɩɭɬɶ
(
ɪɢɫ
. 19,
ɚ
),
ɩɟɪɟɲɟɥ ɛɵ ɢɡ ɬɨɱɤɢ
Ⱥ ɜ ɬɨɱɤɭ ȼ
,
ɬɨ ɩɪɢ ɧɚɥɢɱɢɢ ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɩɨɥɹ ɨɧ ɫɦɟɫɬɢɬɫɹ ɢɡ ɬɨɱɤɢ Ⱥ ɜ
ɬɨɱɤɭ ȼ
' (
ɪɢɫ
. 19,
ɛ
).
Ɋɟɡɭɥɶɬɢɪɭɸɳɟɟ
ɫɦɟɳɟɧɢɟ ɟɝɨ ɜ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ Ⱥȼ
'
ɛɭɞɟɬ
ɛɨɥɶɲɟ
,
ɱɟɦ ɜ ɩɟɪɜɨɦ ɫɥɭɱɚɟ
(
Ⱥȼ
' >
Ⱥȼ
).
Ɍɚɤɨɟ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɨɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɞɪɟɣɮɨɦ
,
ɚ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɷɬɨɝɨ
ɞɜɢɠɟɧɢɹ
–
ɞɪɟɣɮɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ
.
Ⱦɪɟɣɮ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɢ
ɫɨɡɞɚɟɬ
ɜ
ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɢɣ ɬɨɤ
.
Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ
ɬɟɩɟɪɶ
,
ɤɚɤ
ɛɭɞɟɬ
ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬɶ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ
ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ ɩɨɞ ɜɨɡɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɜɧɟɲɧɟɝɨ
ɩɨɥɹ ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɡɨɧɧɨɣ ɬɟɨɪɢɟɣ
.
Ɋɢɫ
. 19.
Ⱦɪɟɣɮ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɜɧɟɲɧɟɝɨ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɩɨɥɹ
ɋɨɝɥɚɫɧɨ ɮɨɪɦɭɥɟ ɞɟ Ȼɪɨɣɥɹ
,
ɢɦɩɭɥɶɫ ɫɜɨɛɨɞɧɨɝɨ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
ɫɜɹɡɚɧ ɫ ɟɝɨ ɜɨɥɧɨɜɵɦ ɜɟɤɬɨɪɨɦ
k
ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ
k
p
=
(2.5),
ɚ ɫɤɨɪɨɫɬɶ
ɩɨɫɬɭɩɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
k
m
m
p
v
=
.
(2.6)
ȼɧɭɬɪɢ ɤɚɠɞɨɣ ɡɨɧɵ ɷɧɟɪɝɢɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɫɜɹɡɚɧɚ ɫ ɜɨɥɧɨɜɵɦ ɜɟɤɬɨɪɨɦ
ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ
:
26
2
2
2
k
m
E
=
.
(2.7)
Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɹ
(2.7)
ɩɨ
k,
ɩɨɥɭɱɢɦ
dk
dE
m
k
2
=
.
(2.8)
ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɷɬɨ ɜ
(2.5)
ɢ
(2.6),
ɧɚɣɞɟɦ
:
dk
dE
m
k
p
=
=
,
dk
dE
k
m
v
=
=
1
.
(2.9)
ȼ ɬɚɤɨɦ ɜɢɞɟ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɩɨɫɬɭɩɚɬɟɥɶɧɨɝɨ
ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɨɤɚɡɵɜɚɸɬɫɹ ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜɵɦɢ ɧɟ ɬɨɥɶɤɨ ɞɥɹ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
,
ɧɨ ɢ ɞɥɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
,
ɞɜɢɠɭɳɢɯɫɹ ɜ ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɨɦ ɩɨɥɟ
ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ
.
ɂɦɩɭɥɶɫ ɪ ɜ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɧɚɡɵɜɚɸɬ
ɤɜɚɡɢɢɦɩɭɥɶɫɨɦ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
.
ɋɨɡɞɚɞɢɦ ɜ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ ɜɧɟɲɧɟɟ ɩɨɥɟ
ȿ
.
ɗɬɨ ɩɨɥɟ ɞɟɣɫɬɜɭɟɬ ɧɚ ɷɥɟɤ
-
ɬɪɨɧ ɫ ɫɢɥɨɣ
F
= – q
E
,
ɫɨɨɛɳɚɹ ɟɦɭ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ
dt
dk
dk
E
d
dk
dE
dt
d
dt
dv
a
2
2
1
1
=
=
.
Ɂɚ ɜɪɟɦɹ
dt
ɫɢɥɚ
F
ɩɪɨɢɡɜɨɞɢɬ ɪɚɛɨɬɭ
dt
dk
dE
F
Fvdt
dA
=
.
ɗɬɚ ɪɚɛɨɬɚ ɢɞɟɬ ɧɚ ɩɪɢɪɚɳɟɧɢɟ ɷɧɟɪɝɢɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
dE:
dt
dk
dE
F
dE
=
.
Ɉɬɫɸɞɚ ɧɚɯɨɞɢɦ
=
F
dt
dk
.
ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɷɬɨ ɜ ɩɪɚɜɭɸ ɱɚɫɬɶ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ
ɚ
,
ɩɨɥɭɱɢɦ
2
2
2
dk
E
d
F
a
=
.
(2.10)
Ɏɨɪɦɭɥɚ
(2.10)
ɭɫɬɚɧɚɜɥɢɜɚɟɬ ɫɜɹɡɶ ɦɟɠɞɭ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟɦ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
ɚ
ɢ
ɜɧɟɲɧɟɣ ɫɢɥɨɣ
F,
ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɟɣ ɧɚ ɧɟɝɨ ɫɨ ɫɬɨɪɨɧɵ ɜɧɟɲɧɟɝɨ ɩɨɥɹ
ȿ
.
Ɉɧɚ
ɜɵɪɚɠɚɟɬ
,
ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ
,
ɜɬɨɪɨɣ ɡɚɤɨɧ ɇɶɸɬɨɧɚ
.
ɂɡ ɷɬɨɣ ɮɨɪɦɭɥɵ ɫɥɟɞɭɟɬ
,
ɱɬɨ ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɜɧɟɲɧɟɣ ɫɢɥɵ ɷɥɟɤɬɪɨɧ ɜ ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɨɦ ɩɨɥɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ
ɞɜɢɠɟɬɫɹ ɜ ɫɪɟɞɧɟɦ ɬɚɤ
,
ɤɚɤ ɞɜɢɝɚɥɫɹ ɛɵ ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɷɬɨɣ ɫɢɥɵ
ɫɜɨɛɨɞɧɵɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧ
,
ɟɫɥɢ ɛɵ ɨɧ ɨɛɥɚɞɚɥ ɦɚɫɫɨɣ
2
2
2
/
dk
E
d
m
ɷɮ
=
.
(2.11)
Ɇɚɫɫɚ
m
ɷɮ
ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ
ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɦɚɫɫɨɣ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
.
ɉɪɢɩɢɫɵɜɚɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɭ
,
ɧɚɯɨɞɹɳɟɦɭɫɹ ɜ ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɨɦ ɩɨɥɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ
,
ɦɚɫɫɭ
ɬ
ɷɮ
,
ɦɵ
27
ɦɨɠɟɦ ɫɱɢɬɚɬɶ ɷɬɨɬ ɷɥɟɤɬɪɨɧ ɫɜɨɛɨɞɧɵɦ ɢ ɨɩɢɫɵɜɚɬɶ ɟɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɜɨ
ɜɧɟɲɧɟɦ ɩɨɥɟ ɬɚɤ
,
ɤɚɤ ɨɩɢɫɵɜɚɟɬɫɹ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɨɛɵɱɧɨɝɨ ɫɜɨɛɨɞɧɨɝɨ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
.
Ɉɞɧɚɤɨ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɚɹ ɦɚɫɫɚ
,
ɡɚɤɥɸɱɚɹ ɜ ɫɟɛɟ ɜɫɸ ɨɫɨɛɟɧɧɨɫɬɶ
,
ɩɪɢ
-
ɫɭɳɭɸ ɞɜɢɠɟɧɢɸ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɜ ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɨɦ ɩɨɥɟ ɤɪɢɫɬɚɥɥɚ
,
ɹɜɥɹɟɬɫɹ
ɜɟɫɶɦɚ ɫɜɨɟɨɛɪɚɡɧɨɣ ɜɟɥɢɱɢɧɨɣ
.
ɉɪɟɠɞɟ ɜɫɟɝɨ ɨɧɚ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɤɚɤ ɩɨ
-
ɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɣ
,
ɬɚɤ ɢ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɣ
;
ɩɨ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨɦɭ ɡɧɚɱɟɧɢɸ ɨɧɚ ɦɨɠɟɬ
ɛɵɬɶ ɤɚɤ ɜɨ ɦɧɨɝɨ ɪɚɡ ɛɨɥɶɲɟ
,
ɬɚɤ ɢ ɜɨ ɦɧɨɝɨ ɪɚɡ ɦɟɧɶɲɟ ɦɚɫɫɵ
ɬ
0
ɩɨɤɨɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
.
Ⱦɥɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
,
ɪɚɫɩɨɥɚɝɚɸɳɢɯɫɹ ɭ ɞɧɚ ɡɨɧɵ
,
ɷɧɟɪɝɢɹ
E
ɞɧɨ
=
ȿ
ɦɢɧ
+
Ⱥ
ɞ
(ka)
2
,
(2.12)
ɜɬɨɪɚɹ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɚɹ ɨɬ ɧɟɟ ɩɨ
k
ɪɚɜɧɚ
d
2
E/dk
2
= 2
Ⱥ
ɞ
ɚ
2
.
ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɷɬɨ ɜ
(2.11),
ɩɨɥɭɱɢɦ ɫɥɟɞɭɸɳɟɟ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɞɥɹ
ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ ɦɚɫɫɵ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
,
ɤɨɬɨɪɭɸ ɦɵ ɨɛɨɡɧɚɱɢɦ ɱɟɪɟɡ
m
n
.
2
2
2
a
A
m
Ⱦ
n
=
.
(2.13)
Ɍɚɤ ɤɚɤ Ⱥ
ɞ
> 0,
ɬɨ
m
n
> 0.
Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ
,
ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ
,
ɪɚɫɩɨɥɚɝɚɸ
-
ɳɢɟɫɹ ɭ ɞɧɚ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɡɨɧɵ
,
ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɣ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɨɣ
ɦɚɫɫɨɣ
.
ɉɨɷɬɨɦɭ ɜɨ ɜɧɟɲɧɟɦ ɩɨɥɟ
,
ɫɨɡɞɚɧɧɨɦ ɜ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ
,
ɨɧɢ ɜɟɞɭɬ ɫɟɛɹ
ɧɨɪɦɚɥɶɧɨ
,
ɭɫɤɨɪɹɹɫɶ ɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɟɣ ɫɢɥɵ
.
Ɉɬɥɢɱɢɟ ɬɚɤɢɯ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɨɬ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ ɫɨɫɬɨɢɬ ɜ ɬɨɦ
,
ɱɬɨ ɢɯ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɚɹ ɦɚɫɫɚ ɦɨɠɟɬ
ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨ ɨɬɥɢɱɚɬɶɫɹ ɨɬ ɦɚɫɫɵ ɩɨɤɨɹ
.
ɂɡ
(2.13)
ɜɢɞɧɨ
,
ɱɬɨ ɱɟɦ ɛɨɥɶɲɟ
Ⱥ
ɞ
,
ɬ
.
ɟ
.
ɱɟɦ ɲɢɪɟ ɪɚɡɪɟɲɟɧɧɚɹ ɡɨɧɚ
,
ɬɟɦ ɦɟɧɶɲɟ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɚɹ ɦɚɫɫɚ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
,
ɪɚɫɩɨɥɚɝɚɸɳɢɯɫɹ ɭ ɞɧɚ ɷɬɨɣ ɡɨɧɵ
.
Ⱦɥɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
,
ɧɚɯɨɞɹɳɢɯɫɹ ɭ ɜɟɪɲɢɧɵ ɡɨɧɵ
,
ɷɧɟɪɝɢɹ ȿ
ɜɟɪɲ
= E
ɦɚɤɫ
–
Ⱥ
ɜ
(ka)
2
,
ɜɬɨɪɚɹ
ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɚɹ ɨɬ
ȿ
ɩɨ
k
ɪɚɜɧɚ
d
2
E/dk
2
=
–2
Ⱥ
ɜ
ɚ
2
ɢ ɷɮɮɟɤɬɢɜɧɚɹ ɦɚɫɫɚ
,
ɤɨɬɨɪɭɸ ɦɵ ɨɛɨɡɧɚɱɢɦ ɱɟɪɟɡ
ɬ
ɩ
,
ɪɚɜɧɚ
2
2
'
2
a
A
m
ɜ
n
=
.
(2.14)
Ɉɧɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɜɟɥɢɱɢɧɨɣ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɣ
.
Ɍɚɤɢɟ ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ ɜɟɞɭɬ ɫɟɛɹ
ɜɨ ɜɧɟɲɧɟɦ ɩɨɥɟ
,
ɫɨɡɞɚɧɧɨɦ ɜ ɤɪɢɫɬɚɥɥɟ
,
ɚɧɨɦɚɥɶɧɨ
:
ɨɧɢ ɭɫɤɨɪɹɸɬɫɹ ɜ
ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ
,
ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɨɦ ɞɟɣɫɬɜɢɸ ɜɧɟɲɧɟɣ ɫɢɥɵ
.
Ⱥɛɫɨɥɸɬɧɚɹ
ɜɟɥɢɱɢɧɚ
ɬ
'
n
ɢ ɜ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɲɢɪɢɧɨɣ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɡɨɧɵ
:
ɱɟɦ ɲɢɪɟ ɡɨɧɚ
,
ɬɟɦ ɦɟɧɶɲɟ
ɬ
n
.
28
Ƚɥɚɜɚ
3.
ɋɬɚɬɢɫɬɢɤɚ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɬɜɟɪɞɵɯ ɬɟɥɚɯ
3.1.
Ʉɥɚɫɫɢɱɟɫɤɚɹ ɢ ɤɜɚɧɬɨɜɚɹ ɫɬɚɬɢɫɬɢɤɢ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɦɟɬɚɥɥɚɯ
Ɇɨɞɟɥɶ Ⱦɪɭɞɷ
.
ɉɟɪɜɚɹ ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɚɹ ɦɨɞɟɥɶ ɝɚɡɚ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɦɟɬɚɥɥɟ ɛɵɥɚ ɩɪɟɞɥɨɠɟɧɚ Ⱦɪɭɞɷ
(1900
ɝ
.).
ɋɨɝɥɚɫɧɨ ɷɬɨɣ
ɦɨɞɟɥɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɵ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɜɫɟɦɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦɢ ɦɨɥɟɤɭɥ
ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɨɝɨ
ɢɞɟɚɥɶɧɨɝɨ ɨɞɧɨɚɬɨɦɧɨɝɨ ɝɚɡɚ
ɢ ɫɱɢɬɚɸɬɫɹ ɬɜɟɪɞɵɦɢ ɧɟɢɡɦɟɧɹɟɦɵɦɢ
ɱɚɫɬɢɰɚɦɢ
,
ɧɟ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɦɢ ɦɟɠɞɭ ɫɨɛɨɣ
.
ȿɞɢɧɫɬɜɟɧɧɵɦ
ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟɦ
ɹɜɥɹɸɬɫɹ
ɫɬɨɥɤɧɨɜɟɧɢɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɫ
ɢɨɧɚɦɢ
ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɣ ɪɟɲɟɬɤɢ
.
Ɉɫɧɨɜɧɵɟ ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ ɷɬɨɣ ɬɟɨɪɢɢ
:
1)
ɤɚɠɞɵɣ ɚɬɨɦ ɨɬɞɚɟɬ
«
ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨɦɭ ɝɚɡɭ
»
ɧɟ ɦɟɧɟɟ ɨɞɧɨɝɨ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
;
2)
ɤɚɠɞɵɣ
ɷɥɟɤɬɪɨɧ
ɨɛɥɚɞɚɟɬ
ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ
ɷɧɟɪɝɢɟɣ
,
ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɣ ɬɪɟɦ ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɢɦ ɫɬɟɩɟɧɹɦ ɫɜɨɛɨɞɵ
;
3)
ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɩɨɞɱɢɧɹɸɬɫɹ ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɸ Ɇɚɤɫɜɟɥɥɚ
–
Ȼɨɥɶɰɦɚɧɚ
.
Ʉɥɚɫɫɢɱɟɫɤɚɹ ɦɨɞɟɥɶ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɯɨɪɨɲɨ ɨɛɴɹɫɧɹɟɬ ɡɚɤɨɧ Ɉɦɚ ɢ
ɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶ ɦɟɬɚɥɥɨɜ
,
ɚ ɬɚɤɠɟ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶ ɦɟɬɚɥɥɨɜ ɢ ɪɹɞ
ɞɪɭɝɢɯ ɷɮɮɟɤɬɨɜ
.
Ɉɞɧɚɤɨ ɩɪɢ ɟɟ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɢɢ ɜɨɡɧɢɤɚɟɬ ɪɹɞ
ɬɪɭɞɧɨɫɬɟɣ
.
ȼ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ
,
ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɚɹ ɦɨɞɟɥɶ ɞɚɟɬ ɧɟɪɟɚɥɶɧɨ ɜɵɫɨɤɨɟ
ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɬɟɩɥɨɟɦɤɨɫɬɢ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨɝɨ ɝɚɡɚ
,
ɧɟ ɡɚɜɢɫɹɳɟɟ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ
.
ɇɚ ɫɚɦɨɦ ɠɟ ɞɟɥɟ ɢɡ ɨɩɵɬɚ ɢɡɜɟɫɬɧɨ
,
ɱɬɨ ɬɟɩɥɨɟɦɤɨɫɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨɝɨ ɝɚɡɚ
ɧɟɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɚ ɢ ɜ ɪɹɞɟ ɫɥɭɱɚɟɜ ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ
.
Ʉɪɨɦɟ ɬɨɝɨ
,
ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɚɹ ɦɨɞɟɥɶ ɧɟ ɦɨɠɟɬ ɨɛɴɹɫɧɢɬɶ ɡɧɚɱɟɧɢɟ
ɞɥɢɧɵ ɫɜɨɛɨɞɧɨɝɨ ɩɪɨɛɟɝɚ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɜ ɦɟɬɚɥɥɟ
.
ɋ ɪɚɡɜɢɬɢɟɦ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɟɧɢɣ ɤɜɚɧɬɨɜɨɣ ɦɟɯɚɧɢɤɢ ɫɬɚɥɨ ɹɫɧɨ
,
ɱɬɨ
ɫɬɚɬɢɫɬɢɤɚ Ɇɚɤɫɜɟɥɥɚ
–
Ȼɨɥɶɰɦɚɧɚ ɧɟ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɧɚ ɞɥɹ
ɨɩɢɫɚɧɢɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨɝɨ
ɝɚɡɚ
ɜ
ɦɟɬɚɥɥɟ
.
Ɂɚɩɨɥɧɟɧɢɟ
ɜɚɤɚɧɬɧɵɯ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɵɯ ɫɨɫɬɨɹɧɢɣ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɩɪɢ ɞɟɣɫɬɜɢɢ ɩɪɢɧɰɢɩɚ ɉɚɭɥɢ
.
ɉɨɷɬɨɦɭ ɩɨɬɪɟɛɨɜɚɥɨɫɶ ɜɜɟɫɬɢ ɪɹɞ ɞɨɩɨɥɧɢɬɟɥɶɧɵɯ ɩɨɥɨɠɟɧɢɣ
,
ɜ
ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ
:
1)
ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ
ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ
ɱɟɬɵɪɶɦɹ
ɤɜɚɧɬɨɜɵɦɢ
ɱɢɫɥɚɦɢ
,
ɚ ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ
–
ɢɡɦɟɧɟɧɢɟɦ ɯɨɬɹ ɛɵ ɨɞɧɨɝɨ ɢɡ ɧɢɯ
;
2)
ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ ɧɟ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɨɞɧɨɜɪɟɦɟɧɧɨ ɛɨɥɟɟ ɨɞɧɨɝɨ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɜ
ɞɚɧɧɨɦ ɤɜɚɧɬɨɜɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ
.
ɋ ɭɱɟɬɨɦ ɷɬɢɯ ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɢɣ ɛɵɥɨ ɩɨɥɭɱɟɧɨ ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ
,
ɧɚɡɵɜɚɟɦɨɟ
ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟɦ Ɏɟɪɦɢ
–
Ⱦɢɪɚɤɚ
.
29
ȼ ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɨɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɧɨɣ ɬɟɨɪɢɢ ɫɱɢɬɚɥɨɫɶ
,
ɱɬɨ ɩɪɢ
0
Ʉ ɢ ɜ
ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɟ ɞɪɭɝɢɯ ɜɧɟɲɧɢɯ ɜɨɡɛɭɠɞɟɧɢɣ ɷɧɟɪɝɢɹ ɜɫɟɯ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɪɚɜɧɚ ɧɭɥɸ
,
ɬ
.
ɟ
.
ɜɫɟ ɨɧɢ ɧɚɯɨɞɹɬɫɹ ɜ ɨɞɢɧɚɤɨɜɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ
.
Ʉɜɚɧɬɨɜɚɹ
ɫɬɚɬɢɫɬɢɤɚ
ɨɬɪɢɰɚɟɬ
ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ
ɬɚɤɨɝɨ
ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
.
ȼ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɩɪɢɧɰɢɩɨɦ ɉɚɭɥɢ ɧɚ ɤɚɠɞɨɦ ɭɪɨɜɧɟ ɦɨɝɭɬ
ɪɚɡɦɟɫɬɢɬɶɫɹ
2
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɫ ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɵɦɢ ɫɩɢɧɚɦɢ
.
ɗɥɟɤɬɪɨɧɵ
ɧɚɯɨɞɹɬɫɹ
ɜ
ɪɚɡɥɢɱɧɵɯ
ɫɨɫɬɨɹɧɢɹɯ
ɢ
ɡɚɩɨɥɧɹɸɬ
ɞɢɫɤɪɟɬɧɵɟ
ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɟ ɭɪɨɜɧɢ ɪɚɡɪɟɲɟɧɧɨɣ ɡɨɧɵ
,
ɧɚɱɢɧɚɹ ɫ ɫɚɦɨɝɨ ɧɢɠɧɟɝɨ
(
ɧɭɥɟɜɨɝɨ
)
ɜɩɥɨɬɶ ɞɨ ɧɟɤɨɬɨɪɨɝɨ ɭɪɨɜɧɹ
,
ɷɧɟɪɝɢɹ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɫɹ
ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟɦ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɯ ɭɪɨɜɧɟɣ ɜɧɭɬɪɢ ɞɚɧɧɨɣ ɡɨɧɵ ɢ
ɡɚɩɨɥɧɟɧɢɟɦ ɷɬɢɯ ɭɪɨɜɧɟɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚɦɢ
.
ɗɬɨɬ ɧɚɢɜɵɫɲɢɣ ɭɪɨɜɟɧɶ
ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ
ɭɪɨɜɧɟɦ Ɏɟɪɦɢ
.
Ɂɚɩɨɥɧɟɧɢɟ ɭɪɨɜɧɟɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚɦɢ ɡɚɞɚɟɬɫɹ ɮɭɧɤɰɢɟɣ Ɏɟɪɦɢ
,
ɤɨɬɨɪɚɹ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬ ɜɟɪɨɹɬɧɨɫɬɶ ɡɚɩɨɥɧɟɧɢɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɦ ɷɧɟɪɝɟ
-
ɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɨɜɧɹ ɫ ɷɧɟɪɝɢɟɣ ȿ ɜ ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɬɟɪɦɨɞɢɧɚɦɢɱɟɫɤɨɝɨ
ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ ɜ ɫɢɫɬɟɦɟ
:
1
1
)
(
kT
ȿ
E
n
ɮ
e
E
f
(3.1)
Ɂɞɟɫɶ ȿ
ɮ
–
ɬɚɤ ɧɚɡɵɜɚɟɦɚɹ
ɷɧɟɪɝɢɹ Ɏɟɪɦɢ
.
ɗɬɨ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɚɹ
ɷɧɟɪɝɢɹ
,
ɤɨɬɨɪɨɣ ɦɨɠɟɬ ɨɛɥɚɞɚɬɶ ɷɥɟɤɬɪɨɧ ɜ ɦɟɬɚɥɥɟ ɩɪɢ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨɦ
ɧɭɥɟ
.
ɗɬɚ ɷɧɟɪɝɢɹ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɟɬ ɭɪɨɜɧɸ Ɏɟɪɦɢ
.
Ⱦɥɹ ɬɨɝɨ
,
ɱɬɨɛɵ ɪɚɫɫɱɢɬɚɬɶ ɜɟɥɢɱɢɧɭ ɷɧɟɪɝɢɢ Ɏɟɪɦɢ
,
ɚ ɬɚɤɠɟ
ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ
ɨɛɳɢɣ
ɯɚɪɚɤɬɟɪ
ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɜ
ɩɨ
ɷɧɟɪɝɢɹɦ
,
ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ
ɨɛɪɚɬɢɬɶɫɹ
ɤ
ɩɨɧɹɬɢɸ
ɮɚɡɨɜɨɝɨ
ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ ɦɢɤɪɨɱɚɫɬɢɰɵ
.
3.2.
ɉɨɧɹɬɢɟ ɨ ɮɚɡɨɜɨɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɦɢɤɪɨɱɚɫɬɢɰɵ
ɢ ɟɝɨ ɤɜɚɧɬɨɜɚɧɢɢ
ȼ ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɨɣ ɦɟɯɚɧɢɤɟ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ ɱɚɫɬɢɰɵ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɡɚɞɚɧɢɟɦ
ɬɪɟɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ
(
ɯ
,
ɭ
, z)
ɢ ɬɪɟɯ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɢɯ ɢɦɩɭɥɶɫɚ
(
ɪ
ɯ
ɪ
ɭ
,
ɪ
z
).
ɉɪɟɞɫɬɚɜɢɦ ɫɟɛɟ ɲɟɫɬɢɦɟɪɧɨɟ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨ ɫ ɨɫɹɦɢ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ
ɯ
,
ɭ
, z,
ɪ
ɯ
,
ɪ
ɭ
,
ɪ
z
.
ɋɨɫɬɨɹɧɢɟ ɱɚɫɬɢɰɵ ɜ ɷɬɨɦ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ ɜ ɤɚɠɞɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ
ɛɭɞɟɬ ɨɩɪɟɞɟɥɹɬɶɫɹ ɬɨɱɤɨɣ
(
ɯ
,
ɭ
, z, p
x
, p
y
, p
z
).
Ɍɚɤɨɟ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨ ɧɚɡɵɜɚɸɬ
ɮɚɡɨɜɵɦ
,
ɚ ɬɨɱɤɢ
(
ɯ
,
ɭ
, z,
ɪ
ɯ
,
ɪ
ɭ
,
ɪ
z
),
ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɳɢɟ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ ɱɚɫɬɢɰɵ
,
ɧɚɡɵɜɚɸɬ
ɮɚɡɨɜɵɦɢ
ɬɨɱɤɚɦɢ
.
ȼɟɥɢɱɢɧɚ
¨Ƚ
=
¨Ƚ
V
¨Ƚ
ɪ
=
dxdydzdp
x
dp
y
dp
z
(3.2)
ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɷɥɟɦɟɧɬɨɦ ɨɛɴɟɦɚ ɮɚɡɨɜɨɝɨ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ
.
Ɂɞɟɫɶ ¨Ƚ
V
=
dxdydz
30