Скорость. Массовый расходомер принцип работы

МАССОВЫЙ РАСХОДОМЕР ПРИНЦИП РАБОТЫ

Физические основы принципа действия кориолисова расходомера

Скорость

Материальная точка при своем движении описывает некоторую линию. Эта линия называется траекторией. В зависимости от формы траектории различают прямолинейное движение, движение по окружности, криволинейное движение и т.п.

Пусть материальная точка (в дальнейшем - частица) переместилась вдоль некоторой траектории из точки 1 в точку 2. Расстояние между точками 1 и 2, отсчитанное вдоль траектории, называется путем, пройденным частицей. Мы будем обозначать его буквой s.

Прямолинейный отрезок, проведенный из точки 1 в точку 2, называется перемещением частицы. Обозначим его символом r12. Предположим, что частица совершает последовательно два перемещения: r12 и r23. Суммой этих

перемещений естественно назвать такое перемещение r13, которое приводит к тому же результату, что и первые два перемещения вместе.

Рис

Таким образом, перемещения характеризуются численным значением и направлением и, кроме того, складываются по правилу параллелограмма. Отсюда следует, что перемещение есть вектор.

В обыденной жизни под скоростью понимают путь, проходимый частицей за единицу времени. Если за равные, сколь угодно малые промежутки времени частица проходит одинаковые пути, движение частицы называют равномерным. В этом случае скорость, которой обладает частица в каждый момент времени, можно вычислить, разделив путь s на время t.

В физике под скоростью понимают векторную величину, характеризующую не только быстроту перемещения частицы по траектории, но и направление, в котором движется частица в каждый момент времени. Разобьем траекторию на бесконечно малые участки длины ds. Каждому из участков сопоставим бесконечно малое перемещение dr.

Рис

Разделив это перемещение на соответствующий промежуток времени dt, получим мгновенную скорость в данной точке траектории: Таким образом, скорость есть производная радиуса-вектора частицы по времени. Перемещение dr совпадает с бесконечно малым элементом траектории. Следовательно, вектор v направлен по касательной к траектории.

Рассуждая более строго, для получения формулы мгновенной скорости нужно поступить следующим образом. Зафиксировав некоторый момент времени t, рассмотрим приращение радиуса-вектора Dr, за малый промежуток времени Dt, следующий за t. Отношение Dr/Dt среднее значение скорости за время Dt. Если брать все меньшие промежутки времени Dt, отношение Dr/Dt в пределе даст значение скорости v в момент времени t:

Найдем модуль этого выражения, т.е. модуль скорости v:

В этой формуле нельзя написать Dr вместо |Dr|. Вектор Dr есть по

существу разность двух векторов (r в момент времени t+Dt минус r в момент времени t).

Поэтому его модуль можно записать только с помощью вертикальных черточек. Символ |Dr| обозначает модуль приращения вектора r, в то время как Dr представляет собой приращение модуля вектора r: D|r|. Обе эти величины, вообще говоря, не равны друг другу:

В этом можно убедиться на следующем примере. Пусть вектор r получает такое приращение Dr, что модуль его не изменяется: |r+Dr|=|r|. Тогда приращение модуля вектора равно нулю (D|r|=Dr=0). В то же время модуль приращения вектора r, т.е. |Dr|, отличен от нуля. Сказанное справедливо для любого вектора a: в общем случае |Da| не равно Da. Видно, что путь Ds, вообще говоря, отличен по величине от модуля перемещения Dr. Однако, если брать отрезки пути Ds и перемещения Dr, соответствующие все меньшим промежуткам времени Dt, то различие между Ds и |Dr| будет убывать и их отношение в пределе станет равным единице:

На этом основании можно заменить |Dr| через Ds, в результате чего получится выражение:

Таким образом, модуль скорости равен производной пути по времени.

Очевидно, что величина, называемая в обыденной жизни скоростью, на самом деле представляет собой модуль скорости v. При равномерном движении модуль скорости остается неизменным (v=const), в то время, как направление вектора v, изменяется произвольным образом (в частности, может быть постоянным).

Дата добавления: 2015-07-08