����������� �� �������� E� E� ��������� ��� ������� D����� D�� ������� ������ �� �� �� ����� ����������� �������� ������ �� ������������
�����������
������� ����� �� �� �������
�������
0624604
���������
���. F� F��� ��� ��������
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���� ����� E� ����� ��� ��� �� ������� �� �� ������ ����� ������� �� ����� ��� ������ �� ������ �� ���� �� �� ������ �� 60�. E� ������ �� ���� ���� �� ��� ������ ��� ��� ��������� �� 25�/� � ��� ���� ����������� �� 5��2, ��� ����� ���� �� � ��� �� �������� ��� �� ����� �� ��� ���� ��� �� ����� ���������� �� ����� ������ � �� �� ���� ���� ��� ��� �� ���� ������ ����, ����, �� ����� ����� ��� ��� ��� ��� �� ����� ������ � ���� ���� ��� �� �� �� �� ��������� � ����, ���� ���������� �� ������ ��� �����. �����. D�������� D�������� �� ������ ������ F �� �������� �������� ����� ��������� ���� ��� �� ����� ���� ��������. C�������� ��� �� ������ �� ���� ��� �������� �� 1000 ��/�3.
������ � ���
2
�������� E� ���� ������ �� ���� ������ ���� �� ��� ��� ������ ����� ������ ��������� ����� � ����� �������� ��� ��� ����� �� �� ����� �����,, ��� ��� ������� ���� �� ������ ��� ��� ��������� ��������� ��������� � ����� �� �� ��� � , �� ������� � ������� ������� �� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���������� � �� ��� ����������:
∑
F x =
∑
Fs x +
∑
FBx =
d
∫
dt VC
ρudV +
∫ SC
ρ u V idA
(1.1)
�� ��� ����� ���� ���� �� ��� ��� ���� � �� �� ������� �� �������� �� �� ������ ���� ���. �� ��������� ��� ������� �� ������� �� ���� � ����� ����� ��� ��� ��� ������� ���������� ����� �� �� ������ �������� �� �� � ����� (1) � ������ (2) ����� ��������������� �� ���� .
���� �� ��������� ��� ������� �� ������� ��� �������� ����������
E� �� ��� �� ������� �� ������� ������� ������������ �� ����� ��� ��� �� �������� ��� ������� �� ������ ��� �� ���� �� ����� �� ������ (�C) ����:
F x = F / F =
d
∫
dt VC
ρudV +
∫
ρu V idA +
SC1
∫
ρ u V idA
(1.2)
SC 2
������� ������� ��� ��� �� �� ����� ����� � �� ������� ������� �� ������ ������ ��� �� ������, ������, ��� �� � � �� ������� �������� �� ����, ��������� �� ������� �� �����:
d
∫
ρ udV = 0 dt VC
∫
ρ u V idA = − ρ V1 (V1 A )
SC 1
(1.3)
(1.4)
3
∫
ρ u V idA = ρV2 cos θ (V2 A )
(1.5)
SC 2
���������� ��� ��� ����������� V1 = V2 = V , �� ����� ��� �� �������� (1.2) ����� ��� ��������� ����:
F x = FM / F = − ρV (V A ) + ρV cos θ (V A )
(1.6)
2
F x = FM / F = ρV A ( cos θ − 1 )
(1.7)
A���� ��� ������ � ��������, �� ����� ��� �� ������ ��� �� ���� �� ����� �� ������ �� ����� �� �������� � ���������, ���� ������� ��������� � �� ������ ��� �� ������ �� ���� �� �����, �� �����:
FF / M = − F M / F
FF / M = − ρV 2 A ( cos θ − 1 )
(1.8) (1.9)
A���� �������� ������� �� ������� ������������ ����� �� ����� �������� ��� �� ������ �����������, �� ����� ���:
FF / M − F = 0
(1.10)
F = FF / M = − ρV 2 A ( cos θ − 1 )
(1.11)
������������ ��� ������� ����������� �� �����: N F = 156.25
(1.12)
4
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���������� D���� ��� ������ ���� �� ������ ��� ��������� � ��� ����� ������ ��� ����� ������������, ��������� � ����. �� �� ��������� ��� �� ������ �� �� ����� �� ��� ��� ������� ��� �� ��������� ��� ������ �� �� ��� ������, ��������� �� �������� �� �������� (�������� �� ��������) � �� ������ ������ �������� ����� �� �����, ������������ ��� �������� ��� ���������� ������� �� �������. (����������: A������ �� ������������ �� ������� �� ������� ���������� �������� �� �� ������)
������ � ���
�������� D����� � ��� �� ������ ������� ������ � �� ��������, �� ����� ������ �������� �� ������ � �� �����, �� ��������� ������� ��� ������� �� ����������� (�: ������, �: ��������) �� ��� ����� �� ������ �� ��� �� ��� ����, ��� ����� �� ������� ��������� �� ������� �� ���������� ��� ��� ����������� �� �� ������, ���� ��� ��������� �� �� ������� ��� �� ������� �� ����������� �����������. E� ������� �� ������� ������ �� ���������� �� �� ������ �������.
������� ��������� ��� ������� �� ������� ��� �������� ����������
5
��� �������� ���������� ���� �������� ���� �������� ��� �� �� ������������ �� �� ���� � �� �� �������� �� ����������:
0=
d
∫
dt VC
∑F = ∑F +∑F
ρ V i dA
(1.13)
SC
s
∫
ρ dV +
B
=
d
∫ ρVdV + ∫ ρ V V idA
dt VC
SC
(1.14)
A�������� �� �������� �� �������� �� ���������� �� ������� �� ������� ������������ �� �����:
0=
∫ ρ dV + ∫ ρ V idA
∂t VC
∫ ρV idA + ∫ SC 1
∂
(1.1)
SC
∫
ρV idA +
SC 2
ρ V idA = 0
(1.2)
SC 3
ρVA1 + ρVA2 − ρ VA = 0
(1.3)
Q1 + Q2 − Q = 0
(1.4)
A�������� ����� �� �������� �� �� �������� �� ���������� �� �� ��� �������� � �� ����� �� ������:
FT = 0 =
d
∫ u ρ dV + ∫
dt VC
T
uT ρ V idA
SC
(1.5)
C��� �� ����� �� ������������ ��� �������� ��� ������ ��� �� ������ ��� ���� � ���� �� ���� ���������� �� ��� �������� �� ������ ������ �������� �� ��� ���, ��� �����:
∫
uT ρV idA +
SC 1
∫ SC 2
uT ρV idA +
∫
uT ρ V idA = 0
(1.6)
SC 3
VQ1 − VQ2 − V cosθ Q = 0
(1.7)
C�� �� �������� (1.4) � (1.7) �� ����� ������� �� ����� �� ��� �������� ��� �������� ��� �� ������ �� ���� ��� �� ��� ������, ������:
V ( Q − Q2 ) − VQ2 − V cos θ Q = 0
(1.8)
6
Q2 =
Q1 =
1 2 1 2
Q ( 1 − cos θ )
(1.9)
Q ( 1 + cos θ )
(1.10)
���� �� ������������� �� �� ������ ������ �� ������ ���� ��� �� ��� ���� �� �������� �� ���������� �� �� ��� ����������:
F N =
∫ u ρ V idA
(1.11)
T
SC1
F N = −V sinθ Q
(1.12)
������� ��� ��� ����� ����������� �� ������� �� ��� ������� �� ������ ������ � ��� �� ������ ���������� �� �� ��������� �� �� ��� �� �������.
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���� ����� A��� ������� ��� �� � ������� ��� ������ �� ����� �� �� ������ �� 180�, �� �������� �� �� ������� �� �� 2� � �� �������� ����� �� �� ������� �� �� 50�. E� ���� ������� � ��� ������� �� 150��� � ���� ��� ��� ����� �� ������� �� 30���. �� �� ��������� ��� ���� ��
� 5�/� � �� �����
���������� �� ���� ��� ���� ����, ��������� ��� ���������� ��� ������� �� ����� ��� ������ �� �����������. ����� �������� �� �� �� ����� � �.����
������ � ���
��������� ���� ���� �������� �� �������� �� �������� �� �� �������� �� �������� � �� �� ��� � :
7
∑
F x =
∑
Fs x +
∑
FBx =
d
∫
dt VC
ρ udV +
∫ SC
ρ u V i dA
(1.13)
���� ���� �� ������� � ������� �� ���� ��� ���� �� ������ �� �� ������ ������:
���� �� ��������� ��� ������� �� ������� ��� �������� ����������
�� ������� ��� �� ����� �������� �� �� ������ �� �������� �� �� ��� �, � ���������� ��� ���� �������� �� �� ������� �������� ��� ��� �� ������ ��� ��������� �� ������:
Fsuj y − W f = 0
(1.14)
Fsuj y = W f
(1.15)
Fsuj y =
π 4
2
D L ρ g
(1.16)
������������ ��� ����� � �� �� �� ������:
Fsuj y = 25.25 N
(1.17)
A����, �� �� ��� � �� ������ �� �������� (1.13) ������������:
Fs x +
∑
FBx =
d
∫
dt VC
F c / f + ( P1 A1 − P2 A2 ) + F B
x
ρ udV +
=
∫ SC
∫ ρu SC1
(1.18)
i V dA +
ρ u V i dA
∫
i V A
ρ u
(1.19)
SC 2
E� ���� ���� �� ����� � ������� ������������ �� �� ��� � , ��� �� ����� �� �������� (1.19) ����� �������� ����:
8
Fc / f + ( − P1 A1 − P2 A2 ) = ρV A + ρ V A
(1.20)
Fc / f = 2 ρ V + ( P1 + P2 ) A
(1.21)
2
2
��� �� �����: 2
A���� ��� ������ � �� �����, �� ������ �� �������� �� �� ����� ��� � ��� ���� �� ���� �� ������, �� �����:
Fsuj x = Fc / f = 2 ρ V + ( P1 + P2 ) A 2
(1.22)
������������ ��� ����� � ��������� �� ������:
Fsuj x = Fc / f = 648.59 N
(1.23)
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���� ����� C�������� �� ��������� ���������, �� ������ ������������� ���� �� ��� ������ �� ���� �� ��� ��� ��������� � ���������, � ������� ��� ����� ����� ��� ������ �� ������ � � ���� �� ������� �� �� ������. ��� ����� ��� ����� ���� ��� �� �������� ������� �� ���� ��, �� ����� � �������� 180� ���� ����� ��� �� ����� �������� � ��������. E� ����� �� ����� ����� �� ������� ��� ��� ��������� ��. D����������� �� ������ �� �� �������� (�� �����, �� ������ �� ���������� ��� �� ����� ��������� ��� �� ���� ������� �� ����� �� �� �� ��� ����������� �� �������), ��������� ��� � ������� ���� �������� �� ���� �� ������ ��, � ��������� ��� ������ ���� ��������� ����� �� ����� (������, ��������� � �������) ���� ��� �� ����� ��� ���� �� �������� �� ��������.
������ � ���
9
��������� E� ���� ���� �� ������ �� �������� �� �� ������������ �� �� ���� � �� �� �������� �� ���������� �� �� ��� �, ���� �� ������� �� ������� �������� �� �� ������ ���� ��:
0=
∑
F x =
Fs x +
∂
∫
∂t VC
∑
∫
ρ dV +
FBx =
ρ Vrel idA
(1.24)
SC
d
∫
dt VC
ρ u rel dV +
∫
ρ u relVrel id
SC
(1.25)
���� �� ��������� ��� ������� �� ������� ��� �������� ����������
�� ��������� �������� � � ������ �� ������� �� ������� �� �������� ����:
Vrel = V − V a
(1.26)
A�������� �� �������� �� �� ������������ �� �� ����, �������� �� ����� ��� �� ������ ������ �� ���� ������ ��� ������� �� �������:
0=
∫
i Vrel dA +
SC 1
i Vrel dA +
∫ SC 2
∫
i Vrel dA +
SC 3
∫
i Vrel dA
(1.27)
SC 4
0 = −Vrel A1 + Vrel A2 + Vrel A3 + Vrel A3
(1.28)
A� �������� �� ���� �� �� �������:
A3 =
A1 − A2 2
�� ������ �� �������� � ������� �� ������� �� �������� �� �� �������� �� ����������:
(1.29)
10
∫
Fa / f =
ρ urelV rel idA +
SC 1
∫
∫
ρ u relVrel idA +
SC 2
ρu relVrel idA +
SC 3
∫
ρ
SC 4
i relVrel dA
(1.30)
����������� �� �������� �������� �� �����:
F a / f = − ρVrel 2 A1 + ρVrel 2 A2 − ρVrel 2 A3 − ρ Vrel 2 A3
(1.31)
Fa / f = ρ Vrel 2 ( A2 − A1 − 2 A3 )
(1.32)
��� ������ � ��������, �� ������ �� �������� �� ����� �� ������, ��������� � ������� � �� ������ ��� ������ �� ����� �� �� �� ������, ��� �� �����:
suj
= Fa / f = ρ (V − Va )
2
( A2 − A1 − 2 A3 )
(1.33)
C��� �� ���� �� �� ����� ��� �� �� ������ ���� ��������, �� �����, ���� ��������� �� �� ��� � � ������� ��������.
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���� ����� ��� ��� ������� �� �������� D=5�� ������� ���� � ����� �� 5 ������/�. E� ���� ���� ��� ��� �������� �� ����� �� �� ��� �� �� �����, ��� ���� �� �� �� �� ������. E� ���� ����� �� ������� �� ������ ��0.��� � ����� �� ����� ���0��. D��������, �� ����� ���������, �� � ���� �� �������� ��� ���� ��������� �� ����������� ���� ���������� ������������. D�������� �� ��������� �� �������� ��� ���� ���� ρ ��000��/��.
������ � ���
��� �� �� �������� �
11
��������� E� ���� �������� �� ������� ��� �� ���� ������������ �� �� ��������� �� ������� ��� ������ � �� ��������� �� ������, ���� ���� �� ������ ������������ �� ���������� �� ������:
Q = VA
(1.34)
��� �� ����� �� ��������� �� ������� ��� �� ����� ����� �������� ����:
V e =
4Q
(1.35)
π D 2
A� ����������� ��� ������� �� �������:
Ve = 2.55m / s
(1.36)
�� ��������� �� ������ �� ������� �� �� ����� �����, ���� ���� ����� � ������ ��� �� ���� �� ������ ���� �������� ����:
As =
V s =
π 2
Re
(1.37)
2Q
(1.38)
π R e
Vs = 6.37 m / s
(1.39)
A���� �� ����� ������� �� �������� �� ������������ �� �� ����:
∑
F =
∑
Fs +
∑
FB =
d
∫
dt VC
ρVdV +
∫ SC
������� ����� �������� �� �� ���������
ρ VV idA
(1.40)
12
A�������� �� �������� (1.40) �� ���� ��������� �� �� �������� (�C) � ���������� ��� �� ������ ��������� �� �� �������� �� ���������� ��� �������� �� ������, �� ����� ��� ���������� ���������� ���� ���� ��� �� ��� ����:
��� ��
F x B / F =
∫
Vx ρ V idA
(1.41)
SC s
E� ���� ���� �� ���������� �� �� ��������� �� �� ��� � (��� ������ �� ������ �� �� ��������) �� �������� ����: θ V x = V s cos
(1.42)
π /4
F x B / F =
∫
Vs eRdθ Vs cos θρ
(1.43)
−π /4
N F x B / F = 28.66
(1.44)
��� �� �� ���������� �� �� ��������� �� ���� ��� �� �������� ����: θ V y = V s sin
F y B / F =
∫
(1.45)
Vy ρ V idA
(1.46)
Vs sin θρ Vs eRdθ
(1.47)
SC s
π /4
F y B / F =
∫
−π /4
F y B / F = 0 N
(1.48)
��� ��
F z B / F =
∫
VZ ρ V idA
(1.49)
SC e
Q F z B / F = Ve ρ
(1.50)
13
F z B / F = 12.73N
(1.51)
A�������� �� ������� � � �� ������, �� ����� ��� �� ������ �� �������� ��:
(
)
Fsuj = 28.66iˆ + 0 ˆj + 12.73kˆ N
(1.52)
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���� ����� ��� �������� �������� �� ��������� � ������ �� ��� ������� �� �������� D=10�� � �� �������� ���0��, �� ������� � ����� ��� �� ������� ������� � �� ������ �� �������� � ����� ��� ��� ������ �� ������� ������. C�������� ��� �� ������ ������� ��� ��� ��������� �������� � � � ��� ������� ��� �0��� (�����������). E� ������ ���� ��� �� ������ ��� �� ������ ������ ��� ���� �� ������� �� �� ������, �� ��������� � �� ���/� � � ����/�. ������� �� ������ ��� �� ������ �� ���� ��� �������� �� 1000��/�3, ���������: �� ��������� �� ������� ��� ���� � �� �������� � �� ������ �� �������� ��������� ���� �������� �� �������� �� �� �����, ��������� �� ���� ��� ���� ��������� �� �� �������� � �� ���� ��� �� ��������.
������ � ���
�������� ��� ���������� �� ������������ �� �� ���� � �� �������� �� ���������� ����� ��������� �� ���� ��������:
0=
∂
∫ ρ d V + ∫ ρ V idA
∂t VC
SC
(1.53)
14
∑
F =
∑
Fs +
∑
FB =
d
∫
dt VC
ρVdV +
∫
ρ VV idA
SC
(1.54)
�� ��������� ��� ������� �� ������� �� �������� �� �� ������ �������, � ����� ��� ��� ���� ������� ��� ����������� �� �������, �� �� ������� (�) � �� ������ ��� �� ������ (��). E� �� ���������� �� ������� ���� �������� �� ������ �� �� ������� ���� ��� ������ ����������� �� �������� ����� �� ������� �� �C�.
���� �� ��������� ��� ������� �� ������� ��� �������� ����������
E� ������ �� ��������� ����� ��� ��������� ����:
V II ( x ) =
(V2 − V 1 ) L
x + V1
(1.55)
E��� ������ �������� � ������� � ������ �� �� �������� �� �� ����� ���� . A����, ��������� �� �������� �� ������������ �� �� ���� �� �����:
∫
0=
ρV idA +
SC I
∫
ρ V idA
(1.56)
SCII
(V2 − V 1 ) x V e dx = 0 + 1 ∫0 L
L
−V I AI +
(1.57)
D��������� �� ��������� �� ������� �� ������:
V I =
(V2 − V 1 ) x V e dx + 1 L π D 2 ∫0 4
L
(1.58)
������������ ��� ������� ����������� �� ������� �� ��������� �� ������� ��� ���� �� �����������:
15
V I = 8.117 m / s
(1.59)
A���� ��������� �� �������� �� �������� �� � ��������� �� ���� ��� �� ��� �� ��:
��� ��
∑
F x =
∑
Fsx +
∑
FBx =
d
∫
dt VC
∫
ρuVdV +
ρuV idA +
SCI
F D / F x + PI AI =
∫
ρ uV idA
(1.60)
SCII
∫ ρ V V idA
(1.61)
I
SCI
F D / F x = − PI AI − ρ VI 2 AI 2 F D / F x = ( − PI − ρ VI )
π 4
(1.62)
D
2
(1.63)
N F D / F x = −674.53
(1.64)
D� ���� ����� �� ������� �� ������ ��� ������ �� ����������� ����� �� ������ (������� �� �������) �� �� ��������� � . D� �� ����� ����� �� ������� �� ������ �� �� ��� �:
��� ��
∑
F y =
∑
Fsy +
∑
FBy =
d
∫
dt VC
F D / F y =
ρ vVdV +
∫
ρ vV i dA +
SCI
∫
∫
ρ vV i dA
(1.65)
SCII
ρ VII V idA
(1.66)
SCII
F D / F y
2
(V2 − V 1 ) x + V1 e dx = − ρ ∫ L 0 L
(1.67)
N F D / F y = −572.5
(1.68)
A���� ��������� �� ������� ��� �� ������ �� ������� �� ������ �� �������� ��� �����������:
(
)
Fsuj = −673.53iˆ − 572.5 ˆj N
(1.69)
16
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���������� �������� �� ������� (�� ��. ��� �� ������ �)
�� ������ �� ������� ��������������� ����� �� ������� ����� �� ����� �� �����, �� ��������� ������� ��� ������ �� �� 300�/�. ��� ����� �������� �� �� ���������� ��� �������� �� ������ ����� ��� ��� ������ � �� ��������� ��� ��� ��������� �������� �� ������ �� 3000�/�. D����������� �� ����������� ��� ���� � �� �������� ��� ������ ������ � ��� ������� �������������, ���������: a.
��� ��������� ���������� ���� ����� ���������� �� ��������� ���������� ��� ������ �� ��������� �������� �� ������.
b. �� �������� �� ����������� ��������� ���� ��� �� ������ ������� ��� ��������� ��
1.8��/�.
������ � ���
��������� A�������� �� �������� �� ����������� �� �����:
0=
∂
∫
∂t VC
ρ dV +
∫
ρ V i dA
(1.70)
SC
���� ����� ������� ���� �������� �� �������� �� ������� �� ������� ��� ���� �� ����� ������� ��� ������, ��� ����� �� ����� ���������� �� ������� ���� �� �������� �� �� ������, �� ����������� ��� �� ����� �� ��� ����� �� ���������� ����� ��� ���� �� �������� ���������, �� ������� �� ����, �� �������� �������� �� ���������� ��:
dM VC dt
ɺ = 0 +m
dM VC dt
ɺ = −m
(1.71)
(1.72)
E� ����� �������� �� ������ �� ��� �� ���� ������ ��� ������� �� ������� ���� ��������� ��� �� ������, ���� �������� ���� �������� ����������� �� ���� �������� ����� ��� ������� ����������:
17
M
∫ dM
t
VC
∫
ɺ = − mdt
M o
(1.73)
0
ɺ M = M o − mt
(1.74)
E��� ��������� ��������� �� ���� �������� �� �� ������� �� ������� ���� ��� ��������������� ����������. A�������� �� �������� �� �� ����������� ����� �� ������, ������� �� ������ ��� �� ������ ������� �� ���������� � �������� � ��� �� �� ��� ��������� �� ������� ������� ������������, �� ������: −
∫
d
a X ρ dV =
∫
dt VC
VC
∫
u x ρ dV +
u x ρ V idA
SC
(1.75)
E� ������� ��� ������ �� �� �������� �� ���������� ��� ������� �� ������� ��� �������� �� ������ �� ����� ���������� ������ � ��� �� ����� �������� �� ���� (C���������� �� �������) �� ����� � �� ����� ��������� ��� �� ������� �� �������, ��� ����� �� ������ ������� �� �� �������� �� ���������� �������� �� �����. ��� �� ����� �� �������� ����� ���������� � ���: −
∫
a X ρ dV =
VC
−
SC
dU VC
dU VC dt dU VC dt
(1.76)
ɺ M VC = − u gas m
(1.77)
ɺ ) = −ugas m ɺ ( M o − mt
(1.78)
dt −
∫
u x ρ V idA
ɺ m
= u gas
dUVC = u gas
(1.79)
dt
(1.80)
ɺ ) ( M o − mt ɺ m ɺ ) ( M o − mt
E��� �������� ����������� �� ����� �� ������ ��� �� ������ �� ��������, ������������: U
∫ dU
U0
t
VC
=
∫u 0
ɺ m gas
ɺ ) ( M o − mt
dt
M − mt ɺ U − U 0 = −u gas ln o M o
(1.81)
(1.82)
18
M − mt ɺ U = U 0 − u gas ln o M o
(1.83)
E��� �� �� ��������� ���� ���������� �� ��������� ��� ������ �� ��������� �������� �� ������ �. D� ���� ����� �������� �� ����� ���������� �� �������� �� ����������� �� ����������� ��������� ���� �������� ��� ��������� �����������, ���� ���� �� ���� �������� ����� ��������:
1−
ɺ mt
M o
ɺ mt
M o
U −U 0 u gas
−
=e
U −U 0 u gas
(1.84)
(1.85)
−
= 1− e
������������ ��� ������� ��� �� �� ��������, �� ����� ��� �� �������� �� ����������� ��������� ���� �������� ��� ��������� �� 1.8��/� ����: ɺ mt
M o
= 0.393
(1.86)
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���������� �������� �� ������� (�� ��. ��� �� �������)
E� ������ �������� �� �� ������ ����� ����� ��� ����� ���������� ���� ����������� �� ����� ����������. E� ������ �� ��������� ����� �� ������ �������� �� ������� �������� ��� �� ������ �� ��������� ��������� ��� ������ ����� �� ����� ��� ����� �������� �� ������, �� ������ ��� ������ ����� �� ������� �� ����� ��� ������ ��� ������. ���������� ��� �� ���� ��� ������ �� ����� �� ���� �� ������ �� �� ������ ( �), D��������: a.
��� ��������� ���������� ���� ����� ���������� �� ���� �� ������� �������� �� �� ������ �� ������� �� �� ��������� ��� �����.
b. ��� ��������� ���� ���������� �� ��������� ��� ������ �� ������� ��� ������.
19
������ � ���
��������� A�������� �� �������� �� ����������� �� �����:
0=
∂
∫
∂t VC
ρ dV +
∫
ρ V i dA
(1.87)
SC
E� ���� ���� �� ������� �� ������� �� �� ����� ������� ��� �����, ��� ����� �� ����� ����������� �� �� ������ ������� �� ������� �� ������� ��� ��� ��������� �������� � ���� �� ���, ��� ����� �� �������� ���������� ����:
dM VC
− ρ (V − U ) A = 0
dt
dM VC dt
(1.88)
= ρ (V − U ) A
(1.89)
E��� ������ ��������� ���������� �� �������� ����������� ��� ��������� ���� ������ �� ���� ��� ������� �� ������� ��� �������� �� ������, ��� ������� �� �������� �� �� ��� ������� ������ � ��� �� ��������� � ��� ����� ������� �� ������� ��� ������. A�������� �� �������� �� �������� �� ���������� �� ������: −
∫ a ρ dV X
VC
=
d
∫ u ρ dV + ∫
dt VC
x
u x ρ V idA
SC
(1.90)
E� ������� ��� ������ �� �� �������� �� ���������� ��� ������� �� ������� ��� �������� �� ������ �� ����� ���������� ������ � ��� �� ����� �������� �� ���� (������ ���������� ������ ��� ������) �� ����� � �� ����� ��������� ��� �� ������� �� �������. ��� �� ����� �� �������� ����� ���������� ����: −
∫
VC
a X ρ dV =
∫ SC
u x ρ V idA
(1.91)
20
−
dU VC dt dU VC dt
2
M VC = − (V − U ) ρ A
(1.92)
2
M VC = (V − U ) ρ A
(1.93)
��������� �� ���� �� ������ �������� �� ����� � ��������� ����� �������� ��� (1.12) �� �����:
1
dU
(V − U )
dt
M VC = (V − U ) ρ A =
1
(V − U )
dU =
1 M VC
dM VC dt
dM VC
(1.94)
(1.95)
����������� ��� ���������� �� ������: U
1
∫ (V − U )
M
dU =
0
1
∫ M
M 0
dM VC
(1.96)
VC
M V = ln V U M − 0
ln
V V U −
M = M 0
(1.97)
(1.98)
������ ���� ������ ��������� �� ��� ������� ���������� �� ���� ��� ������ �������� �� �� ������ �� ������� �� �� ��������� ��� �����. E��� ��������� �� ���������� �� �� �������� (1.93) ������������:
dU VC dt
2 V = (V − U ) ρ A V − U
M 0 1
(V − U )
3
dU VC =
ρ A M 0V
dt
(1.99)
(1.100)
����� ���������� ���� ����� �� �� ����� �������� ���� �������� ����������� ��������� ��� ������� ���������:
21
U
t
1
∫ (V − U )
3
dUVC =
0
1
1
2 2 (V − U )
ρ A
∫ M V dt 0
−
1
(1.101)
0
ρ A
t = V 2 M 0V
(1.102)
D��������� �� ������� �� ��������� ���� �������� �� ��������� ��� ������ �� ������� ��� ������:
1 U = V 1 − 1/ 2 1 + 2 ρ VA t M 0
(1.103)
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���������� �� ������ �� ���� 100�� ����� ��� ������ � �� ������� ������������� ����� ������, �� ����� �� ���������� ��� ��� ����� ��������� �� �� ���������� ��� ��� ���������� ��� ��� ������, ������ ����� ����� ��� ��� ��������� �� 2000�/� �������� �� ������ � � ����� �� �� ����� ������ ���������� �� 5��/� ���������. E� ������� �� ����� �����, ���������: �.
E� ������ ��������� ���� ��� �� ������ ���� ���������� �� ���� �� �� 50%.
�. �� ��������� ��� ������ �� ������ ���� ��� ��������. �.
�� ����������� ��� ����� ���� ��� ������.
C�������� �� ����������� �� �������� ���� �=9.81 �/�2 � ��������� �� ��������� �� �� �������� �� ���������� ��� �������� �� ������ ���� �� ������, ��� ���� �� ������ �� ���������� ��� ����.
22
������ � ���
��������� D�� ���������� ��� ������������� ���� �������� ���� ��������, �� �������� �� ������������ �� �� ���� � �� �� �������� �� ���������� ���� �� ������� �� ��������:
0=
Fsy + FBy −
∫
∂
∫ ρ dV + ∫ ρ V idA
∂t VC
(1.104)
SC
a y ρ dV =
VC
d
∫
dt VC
v y ρdV +
∫ SC
v y ρ V idA
(1.105)
�� ������� �������� � ������� ���� �� �� ����������� � ������������ �� � � ����:
0=
∂
∫
∂t VC
∫
ρ dV +
ρ V i dA
(1.106)
SC
E� ���� ���� �� ������� �� ������� �� ������ �� ������ ��� �� ���� �� ����� ���������� �� ������� ������ �� �� ������ �� �� ������:
dM VC dt
ɺ e = 0 +m
dM VC dt
ɺ e = −m
(1.107)
(1.108)
��������� ��� ��������� � ���������� �� ������: M
∫ dM
M o
t
VC
∫
ɺ e dt =− m
(1.109)
0
ɺ e t M ( t ) = M o − m
(1.110)
23
��� ����� ���� ����� ������� �� �������� (1.110) �����:
M 0 = 100kg ɺ e = 5kg / s m
(1.111)
A�������� ����� �� �������� �� �� � ������� �� ���������� �� ������:
Fsy + FBy −
∫
a y ρ dV =
VC
d
∫
dt VC
v y ρ dV +
∫ SC
v y ρ V idA
(1.112)
E� ���� ���� �� ������� ������� ������������� (���� ������������) � �� ��������� �� �� �������� �� ���������� ��� ������ ��� �������� �� ������ �� ����� ����������, �� ���� ���� �� ������ ������ �� ������ �� ��� �� �������� ����� ����� �� ������:
F By −
∫
∫
a y ρ dV =
VC
v y ρ V idA
SC
ɺ e − M ( t )g − a( t )M ( t ) = −Ve m
a( t ) =
ɺe Ve m
M ( t )
(1.113)
−g
(1.114)
(1.115)
������������ �� �������� (1.110) �� (1.115) �� ������� �� �������� ���� ���������� �� ����������� ��� ������:
a( t ) =
ɺe Ve m ɺ et M 0 − m
−g
(1.116)
��� ����� �� ���� ���� ���:
Ve = 2000 m / s
(1.117)
�� �������� (1.116) ����� ��� ������� ����:
dV dt
=
ɺe Ve m
−g
ɺ et M0 − m
Ve mɺ e − g dt dV = M 0 − mɺ et ����������� �� �������� �������� �� ��� ��:
(1.118)
(1.119)
24
Ve mɺ e dV = − g dt ɺ et M 0 − m 0
(1.120)
M 0 V (t ) = Ve ln −g t ɺ M m t − 0 e
(1.121)
V(t )
∫ 0
t
∫
E��� ������ �������� ������� ���������� �� ��������� ��� ������ �������� ���� ������ ����������. A���� �� �������� ���������� ��� �� �������� �� ������� �� ������ �� ���� ��� ������ �� ���������� �� �� 50%, �� �����:
M (t ) = 0.5 M 0
(1.122)
������������ �� (1.110) �� ����� ��� �� ������ ��:
t =
( M 0 − 0.5M 0 ) ɺe m
(1.123)
������������ ��� ������� ����������� �� �� ����:
t = 10 s
(1.124)
C�� ���� ����� �� ����� ������� �� ����������� ��� ������ (1.116) � �� ��������� (1.121): 2 a(t) = 190.19m / s
V (t ) = 1288.19m / s
(1.125)
��� �������� �� ������������ �� �� �������� �� ���������� �� ����� �� ���� ���0�� �� �������� ����� �� ������� ��� ��� ��������� ������� �� �0��0�/�, ������ �� ��������� ��� ��� ������� �� ���� ��� ����� ���� ��� ��� ��� �������� �� ���� ��0.���� ��� ��� ��������� ��������� �� �����/�, ��� ���� �� ������� �� �� ������. D�������� �� ��������� ��� ����� � �� ����������� ���� �� ������ ���.��. D�������� �� ������ �� �� ������ �� ����.
25
������ � ���
��������� E� ���� ���� �� ���� ������� �� �������� �� �������� �� ��������� ���� �� ������� �� ��������:
F sx + F Bx −
∫
a x ρ dV =
VC
d
∫
dt VC
u x ρ dV +
∫
u x ρ V idA
SC
(1.126)
E� �� ������ ������� � ������� �� ������� �� ������� ������������. ������� ��� �� ����� ���� ����� ���������� �� ��������� �� �� ��� � �� ��� ����������� �� ������� � � � ���.
������� ��������� ��� ������� �� �������
A�������� �� �������� � ������:
∫
a x ρ dV =
VC
−a x M = (
∫
u x ρV idA +
SC1
∫
u x ρ V idA
SC2
] − U ) ρ [ −(V − U ) A] + − (V + U ) ρ [− (V + U ) A a x = (V − U ) − (V + U ) 2
2
(1.127)
A ρ
M
(1.128)
(1.129)
26
a x = −4VU
A ρ
(1.130)
M
C�� �� ��������� �������� �� ����� ������� �� ����������� ��� �����, ��� �������, �� ���� ������� ������� �� ��������� ��� ������ �� ������� ��� ������, ���� ���� �� ������� �� �� ��������� �����:
dU a x = dt dU dt dU U U
∫
U 0
dU
= −4VU
= −4V
(1.131)
A ρ
A ρ
M
t
(1.133)
dt
A ρ
∫
(1.132)
M
= − 4V
dt
(1.134)
U A ρ t = −4V U M 0
(1.135)
U
M
0
ln
−4V
U = U 0e
A ρ t M
(1.136)
������������ (1.136) �� (1.130) �� �����:
−4V A M ρ t A ρ a x = −4V U 0e M
(1.137)
������������ ��� ������� ����������� ��� �������� � ��������� ��� ���������� (1.136) � (1.137) �� �������:
U (1.5 s ) = 2.59m / s a(1.5 s ) = −2.33m / s
2
������� ��� �� ������ �� ��� ������� �� ������� �� �����.
(1.138)