Te wira autÅ a Maxwell
Tuhinga
Ko te tohunga ahupÅ«ngao Ingarihi a James Clark Maxwell, i noho mai i te tau 1831-79, e tino mohiotia ana mo te hanga i te punaha o nga wharite kei raro i te hikohikoâme te whakamahi ki te matapae i te oranga o nga ngaru hiko. Heoi, ehara i te mea ko te katoa o ana whakatutukitanga. I whai waahi ano a Maxwell ki nga thermodynamics, incl. i homai te ariÄ o te "rewera" rongonui e arahi ana i te neke o nga ngota ngota hau, a ka puta he tauira e whakaatu ana i te tohatoha o o ratou tere. I ako ano ia i te hanganga tae me te hanga i tetahi taputapu tino ngawari me te whakamere hei whakaatu i tetahi o nga ture tino taketake o te taiao - te kaupapa o te tiaki i te kaha. Kia ngana tatou ki te mohio pai ki tenei taputapu.
Ko te taputapu kua whakahuahia ko te wira a Maxwell, te pendulum ranei. E rua nga putanga ka mahia e matou. Ko te mea tuatahi na Maxwell i hanga - me kii he matarohia, karekau he aukume. I muri mai ka korerohia e matou te putanga whakarereke, he mea whakamiharo ake. Ehara i te mea ka taea e tatou te whakamahi i nga whiringa demo e rua, i.e. nga whakamatautau kounga, engari ano hoki hei whakatau i to raatau whai hua. He tawhÄ nui tenei rahi mo ia miihini me te miihini mahi.
Me timata ki te putanga matarohia o te wira a Maxwell.
Lynx. kotahi. Ko te putanga matarohia o te wira a Maxwell: 1 - pae whakapae, 2 - miro kaha, 3 - toki, 4 - wira me te wa teitei o te inertia.
Ko te putanga matarohia o te wira Maxwell e whakaatuhia ana i te Fig. piki. 1. Ki te mahi, ka whakapirihia he rakau kaha ki te taha whakapae - he paraihe rakau kua herea ki muri o te tuuru. Na ka hiahia koe ki te whakarite i tetahi wira e tika ana, ka waiho kia kore e neke ki runga i te toki kikokore. Ko te tikanga, kia 10-15 cm te diameter o te porowhita, me te 0,5 kg te taumaha. He mea nui kia taka te papatipu katoa o te wira ki runga i te porowhita. I etahi atu kupu, kia marama te pokapu o te wira me te rii taumaha. Mo tenei kaupapa, ka taea e koe te whakamahi i tetahi wira iti mai i te kaata, i te taupoki tine nui ranei mai i te kene, ka utaina ki te taha o te porowhita me te maha o nga hurihanga waea. Ka whakanohohia te wira ki runga i te toki kikokore i te haurua o tona roa. Ko te tuaka he paipa konumohe, he rakau ranei he 8-10 mm te diameter. Ko te huarahi ngawari ko te keri poka i roto i te wira me te diameter o te 0,1-0,2 mm iti iho i te diameter o te toki, te whakamahi ranei i tetahi kohao o mua hei whakanoho i te wira ki runga i te toki. Mo te pai ake o te hononga ki te wira, ka taea te pania te toki ki te kopa ki te waahi o enei huÄnga i mua i te pehi.
I nga taha e rua o te porowhita, ka herea e matou nga wahanga o te miro angiangi me te kaha 50-80 cm te roa ki te tuaka Heoi, ka taea te whakatika pono ake ma te keri i te tuaka i nga pito e rua me te pupuhi angiangi (1-2 mm) i runga i tona diameter, ka kuhu he miro ki roto i enei rua ka herea. Ka herea e matou nga toenga o te miro ki te rakau ka whakairihia te porowhita. He mea nui kia tino whakapae te tuaka o te porowhita, a ko nga miro he poutū, he riterite te mokowhiti mai i tana rererangi. Mo te whakaotinga o nga korero, me tapiri atu ka taea ano e koe te hoko wira Maxwell kua oti mai i nga kamupene hoko taonga whakaako, taonga taakaro ranei. I nga wa o mua, i whakamahia tata ki ia taiwhanga ahupūngao o te kura.
Nga whakamatautau tuatahi
Me timata ki te ahuatanga ka iri te wira ki runga i te tuaka whakapae i te waahi iti rawa, a. kua tino wetekina nga miro e rua. Ka mau ki te toki o te wira me o tatou maihao ki nga pito e rua, ka ata hurihuri. Na, ka whakawirihia e matou nga miro ki runga i te tuaka. Me aro koe ki te meka ko nga hurihanga o muri o te miro he mokowhiti - tetahi ki te taha o tetahi. Me whakapae tonu te toki wira. Ka tata atu te wira ki te rakau, kati te awhiowhio kia haere noa te toki. I raro i te awe o te taumaha, ka timata te wira ki te heke ki raro, ka wetekina nga miro mai i te toki. He tino puhoi te huri o te wira i te tuatahi, ka tere ake, ka tere. Ka tino matara nga miro, ka tae te wira ki tona pito iti rawa, katahi ka puta he mea whakamiharo. Ka haere tonu te hurihanga o te wira i te huarahi kotahi, ka timata te wira ki te neke whakarunga, ka werohia nga miro ki tona tuaka. Ka heke haere te tere o te wira, ka mutu ka rite ki te kore. Ka rite te teitei o te wira i mua i te tukunga. Ko nga nekehanga e whai ake ana ki raro ka tukurua i nga wa maha. Heoi, i muri i te torutoru, i te tekau ma rua ranei nga nekehanga penei, ka kite tatou ka iti ake nga teitei e piki ai te wira. Ka mutu ka tu te wira ki tona turanga iti rawa. I mua i tenei, he maha nga wa ka taea te kite i nga oscillations o te tuaka o te wira i te ahunga e tika ana ki te miro, penei i te pendulum tinana. No reira, i etahi wa ka kiia te wira a Maxwell he pendulum.
Lynx. kotahi. Ko nga tawhÄ matua o te wira Maxwell: - te taumaha, - te radius wira, - te axle radius, - te taumaha o te wira me te toki, - te tere raina, 0 - teitei tuatahi.
Inaianei me whakamarama he aha i penei ai te mahi a te wira Maxwell. Ka huri i nga miro ki runga i te toki, whakaarahia te wira ki te teitei 0 ka mahi i taua mea (piki. 2). Ko te mutunga mai, ko te wira i tona turanga teitei he kaha te kaha o te kaha pe whakaatuhia ana e te tauira [1]:
kei hea te whakatere taka noa.
Ka wetewete te miro, ka heke te teitei, me te kaha o te kaha o te kaha. Heoi ano, ka tere te tere o te wira, ka whiwhi i te kaha o te hiko. kka tÄtaihia e te tÄtai [2]:
kei hea te momeniti o te wira, me tona tere koki (= /). I te waahi iti rawa o te wira (0 = 0) he rite ano te kaha o te kaha ki te kore. Ko tenei kaha, heoi, kaore i mate, engari ka huri ki te hiko, ka taea te tuhi i runga i te tauira [3]:
Ka neke ake te wira, ka heke tona tere, engari ka piki te teitei, katahi ka huri te kaha o te hiko ki te kaha. Ka roa pea te roa o enei huringa mena ehara i te aukati ki te neke - te parenga hau, te parenga e pa ana ki te awhiowhio o te miro, me mahi etahi mahi me te whakaroa i te wira ki te mutu. Ko te kaha karekau e pehi, na te mea ko nga mahi e mahia ana ki te whakakore i te aukati ki te neke ka piki ake te kaha o roto o te punaha me te pikinga o te pÄmahana, ka kitea ma te ine wera tino tairongo. Ka taea te huri i nga mahi miihini ki te kaha o roto me te kore e herea. Ko te mea pouri, ko te tukanga whakamuri ka herea e te ture tuarua o te whakamaaramatanga, na reira ka heke iho te kaha me te hiko o te wira. Ka kitea he tauira tino pai te wira a Maxwell hei whakaatu i te huringa o te kaha me te whakamarama i te maapono o tana whanonga.
Te kaha, me pehea te tatau?
Ko te kaha o tetahi miihini, taputapu, punaha, tukanga ranei e kiia ana ko te Åwehenga o te kaha ka riro mai i te ahua whaihua. u ki te tuku i te kaha d. I te nuinga o te wa ka whakaatuhia tenei uara hei Årau, no reira ka whakaatuhia te kaha e te tauira [4]:
.
Kei raro i te 100% te kaha o nga taonga tuuturu, nga tukanga ranei, ahakoa ka taea, ka tata tonu ki tenei uara. E faahohoâa tatou i teie tatararaa na roto i te hoê hiâoraa ohie.
Ko te kaha whaihua o te motini hiko ko te hiko o te nekehanga hurihuri. Kia pai ai te mahi o taua miihini, me whakakaha i te hiko, hei tauira, mai i te pÄkahiko. Kei te mohio koe, ko tetahi waahanga o te hiko whakauru ka whakamahana i nga awhiowhio, ka hiahiatia ranei hei hinga i nga kaha waku i roto i nga peera. No reira, he iti ake te kaha o te hiko i te hiko whakauru. Engari i te kaha, ka taea hoki te whakakapi i nga uara o [4] ki te tauira.
Ka rite ki ta maatau i whakatau i mua, kei te wira a Maxwell te kaha o te kaha o te kaha i mua i tana tiimata ki te neke. p. I muri i te whakaotinga kotahi huringa o nga nekehanga whakarunga me te heke, he kaha ano te kaha o te wira, engari he iti ake te teitei. 1no reira he iti ake te kaha. Me tohu tenei pūngao hei P1. E ai ki te tauira [4], ko te kaha o to tatou wira hei kaitahuri hiko ka taea te whakaatu e te tauira [5]:
Ko te tauira [1] e whakaatu ana he rite tonu te kaha o te kaha ki te teitei. Ina whakakapihia te tauira [1] ki te tauira [5] me te whai whakaaro ki nga tohu teitei me te 1, ka whiwhi [6]:
Ko te tauira [6] he ngawari ki te whakatau i te kaha o te porowhita Maxwell - he ranea ki te ine i nga teitei e rite ana me te tatau i to raatau. I muri i te huringa o nga nekehanga, ka tata tonu nga teitei ki a raatau ano. Ka taea tenei ki tetahi wira i ata hangaia me te wa nui o te inertia kua whakaarahia ki te teitei nui. Na ka whai koe ki te tango inenga me te tino tika, ka uaua ki te kainga me te rangatira. Pono, ka taea e koe te tukurua i nga inenga me te tatau i te toharite, engari ka tere ake te hua i muri i te tango i tetahi tauira e whai whakaaro ana ki te tipu i muri i nga nekehanga ake. Ka whakahoki ano tatou i nga tikanga o mua mo nga huringa taraiwa, ka mutu ka eke te wira ki tona teitei teitei n, katahi ko te tauira kakama [7]:
teitei n i muri i te torutoru, te tekau ma rua neke atu ranei o nga huringa o te neke, he tino rerekee mai 0ka ngawari te kite me te ine. Ko te kaha o te wira Maxwell, i runga i nga taipitopito o tana hanga - te rahi, te taimaha, te momo me te matotoru o te miro, me etahi atu - ko te nuinga o te 50-96%. He iti ake nga uara mo nga wira me nga papatipu iti me te radii e whakairihia ana i runga i nga miro pakari. Ma te mohio, i muri i te maha o nga huringa, ka mutu te wira ki te waahi iti rawa, a. n = 0. Heoi, ka kii te kaipanui aro nui, ko te pai kua tatauhia e te tauira [7] he rite ki te 0. Ko te raru ko te take i puta mai i te tauira [7], i tangohia e matou he whakaaro whakangawari ake. E ai ki a ia, i ia hurihanga o te neke, ka ngaro te wahanga o te wira o tona kaha o naianei, a, he rite tonu te kaha. I roto i te reo o te pangarau, i kii matau ko nga teitei ka whai i te ahu whakamua ahuahanga me te rua. Ko te tikanga, kaua e pena kia mutu ra ano te wira i te teitei iti. Ko tenei ahuatanga he tauira o te tauira whanui, e ai ki nga tauira katoa, nga ture me nga ariÄ tinana he iti noa te whÄnuitanga o te whakamahi, i runga ano i nga whakaaro me nga whakangawaritanga i tangohia i roto i ta raatau whakatakotoranga.
Putanga aukume
Lynx. kotahi. Te wira autÅ a Maxwell: 1 - he wira me te momeniti teitei, 2 - he tuaka me nga aukume, 3 - he arataki rino, 4 - he hononga, 5 - he rakau.
Inaianei ka mahi maatau ki te putanga autÅ o te wira Maxwell - kua whakaatuhia nga korero hanga raihi. 3 me te 4. Hei whakaemi, ka hiahia koe kia rua nga miihini neodymium cylindrical me te diameter o te 6-10 mm me te roa o te 15-20 mm. Ka mahia e matou te toki wira mai i te ngongo konumohe he rite te diameter o roto ki te diameter o nga aukume. Me tino kikokore te pakitara o te ngongo
1 mm. Ka kuhuhia e matou nga aukume ki roto i te ngongo, ka waiho ki te tawhiti o te 1-2 mm mai i ona pito, ka pania ki te kapia epoxy, penei i te Poxipol. Ko te takotoranga o nga pou o nga aukume kaore he mea nui. Ka kati nga pito o te ngongo ki nga kopae konumohe iti, ka kore e kitea nga aukume, ka rite te tuaka ki te rakau totoka. Ko nga tikanga hei whakatutuki i te wira me te pehea o te whakaurunga he rite tonu ki o mua.
Mo tenei putanga o te wira, he mea tika ano kia hanga nga kaiarahi rino mai i nga waahanga e rua kua whakauruhia ki te whakarara. Ko tetahi tauira o te roa o nga kaiarahi e pai ana ki te whakamahi mahi ko te 50-70 cm Ko nga mea e kiia ana ko nga kopae kati (kowhao roto) o te waahanga tapawha, ko te taha o te waa he 10-15 mm te roa. Ko te tawhiti i waenga i nga kaiarahi me rite ki te tawhiti o nga aukume e tuu ana ki te tuaka. Ko nga pito o nga kaiarahi i tetahi taha me tuhi ki roto i te porowhita. Mo te pai ake o te pupuri i te tuaka, ka taea te pehi i nga waahanga o te rakau rino ki nga kaiarahi kei mua i te konae. Ko nga pito e toe ana o nga reera e rua me hono atu ki te hononga rakau i nga huarahi katoa, hei tauira, me nga raka me nga nati. He mihi ki tenei, i whiwhi matou i te kakau pai ka taea te pupuri i to ringaringa, ka piri ranei ki te tripod. Ko te ahua o tetahi o nga kape hanga o te wira autÅ a Maxwell e whakaatu ana WHAKAMAHI. 1.
Hei whakahohe i te wira autÅ a Maxwell, whakanohohia nga pito o tana toki ki nga mata o runga o nga reera tata ki te hono. Kia mau ki te kakau o nga kaiarahi, whakapaa hauroki ki nga pito porotaka. Na ka timata te wira ki te huri haere i runga i nga kaiarahi, me te mea kei runga i te waka rererangi. Ka tae ki nga pito porohita o nga kaiarahi, kare te wira e taka, engari ka huri ki runga, ka
Lynx. kotahi. Ko nga korero mo te hoahoa o te wira autÅ a Maxwell e whakaatuhia ana i te waahanga axial:
1 - wira me te momeniti teitei o te inertia, 2 - toki ngongo konumohe, 3 - aukume neodymium porotakaroa, 4 - kÅpae konumohe.
he whanaketanga whakamiharo - ka huri i nga papa o raro o nga kaiarahi. He maha nga wa e korerohia ana te huringa o nga nekehanga, penei i te putanga puÄwaitanga o te wira a Maxwell. Ka taea e taatau te whakanoho poutÅ« nga reera ka rite tonu te ahua o te wira. Ka taea te pupuri i te wira ki runga i nga papa kaiarahi na te kukume o te toki me nga aukume neodymium kei roto.
Mena, i te koki nui o nga kaiarahi, ka paheke te wira i a raatau, katahi ka takai nga pito o tona tuaka ki tetahi paparanga o te kirikiri kirikiri pai ka pania ki te kÄpia Butapren. Ma tenei ara, ka piki ake te waku e tika ana hei whakarite i te okeoke me te kore e paheke. Ina neke te putanga autÅ o te wira Maxwell, ka puta nga huringa rite o te kaha miihini, penei i te ahua o te putanga puÄwaitanga. Heoi, ka nui ake pea te ngaronga o te kaha na te waku me te hurihanga aukumetanga o nga kaiarahi. Mo tenei putanga o te wira, ka taea hoki e tatou te whakatau i te pai o te mahi pera me te korero o mua mo te putanga matarohia. He rawe ki te whakatairite i nga uara kua whiwhi. He ngawari te whakaaro kaore nga kaiarahi kia tika (ka taea, hei tauira, he ngaru) katahi ka pai ake te neke o te wira.
me te rokiroki pūngao
Ko nga whakamatautau i mahia me te wira Maxwell ka taea e maatau te whakatau i etahi whakatau. Ko te mea nui o enei ko nga huringa o te hiko he tino noa i roto i te taiao. He maha nga wa e kiia nei ko te ngaronga o te kaha, he tino hurihanga hei ahua o te kaha e kore e whai hua mo tatou i roto i tetahi ahuatanga. Mo tenei take, he iti ake i te 100% te kaha o nga miihini tuuturu, nga taputapu me nga tukanga. No reira karekau e taea te hanga i tetahi taputapu, ina nekehia ana, ka neke ake ake me te kore e puta he hiko o waho hei kapi i nga mate. Engari, i te rautau XNUMXth, kaore nga tangata katoa e mohio ki tenei. Koinei te take, i ia wa, i ia wa, ka whakawhiwhia e te Tari Patent o te Republic of Poland tetahi kaupapa o te ahua o te momo "Whakaahua mo te taraiwa miihini", ma te whakamahi i te kaha "kore" o nga aukume (pea, ka tupu i etahi atu whenua. hoki). Ko te tikanga, ka whakaheehia enei purongo. He poto te take: kaore te taputapu e mahi me te kore e pai mo te mahi ahumahi (no reira kaore e tutuki nga tikanga e tika ana mo te whiwhi patent), na te mea kaore i te rite ki te ture taketake o te taiao - te kaupapa o te tiaki i te kaha.
Whakaahua 1. Te ahua o tetahi o nga wira autÅ a Maxwell.
Ka kite pea nga kaipanui i etahi whakataurite i waenga i te wira a Maxwell me te taakaro rongonui e kiia nei ko te yo-yo. I roto i te take o te yo-yo, ko te ngaronga o te kaha ka whakakiia e te mahi a te kaiwhakamahi o te taakaro, nana nei i whakaara ake me te whakaheke i te pito o runga o te miro. He mea nui ano te whakatau ko te tinana he nui te momeniti o te inertia he uaua ki te huri me te uaua ki te whakamutu. Na reira, ka tere te tere o te wira a Maxwell i te wa e heke iho ana, ka ata heke ano i a ia e piki ana. Ko nga huringa ki runga me te heke ka tukuna ano mo te wa roa i mua i te whakamutu o te wira. Ko enei mea katoa na te mea kei te rongoa he hiko hiko nui ki roto i taua wira. Na reira, kei te whakaarohia nga kaupapa mo te whakamahi i nga wira me te waa nui o te inertia me te kawe mai i mua ki te hurihuri tere, hei ahua o te "accumulator" o te kaha, e kii ana, hei tauira, mo etahi atu nekehanga o nga waka. I nga wa o mua, i whakamahia nga wira rere kaha i roto i nga miihini mamaoa kia pai ake te hurihanga, a i enei ra he waahanga nui o nga miihini whakangao o roto.
