Одинаковое ускорение

Повторяющиеся элементы из материала, структурные схемы которых образованы системой двух нитей, выделяются эквидистантными плоскостями у = const, проходящими между противофазно искривленными волокнами (рис. 3.4). Каждый из элементов содержит арматуру двух взаимно ортогональных направлений. Волокна, лежащие в плоскости деления, искривлены по заданному закону, перпендикулярные плоскости — прямолинейны. Смежные элементы имеют одинаковое содержание волокон и отличаются

с искривленными волокнами прямолинейные, разбиваются на структурные элементы эквидистантными плоскостями у = const (рис. 3.5). Смежные элементы имеют одинаковое содержание волокон только в направлении у, а в плоскости слоя содержание и расположение арматуры могут быть различными.

модулей сдвига и увеличение разброса их значений для стеклопластиков с матрицей ФН обусловлено относительно рысокой пористостью. Пористость оказывает заметное влияние и на модуль упругости в трансверсальном направлении, где содержание волокон мало, а влияние матрицы на формирование жесткости указанного направления весьма значительно. Это подтверждается сравнением значений модуля ?j рассматриваемых материалов. Все исследуемые стеклопластики в направлении оси z имеют практически одинаковое содержание арматуры (см. табл. 5.13), но значения модуля упругости их в этом направлении существенно расходятся. Минимальное значение Ez имеет стеклопластик на, фенолоформальдегидном связующем, 'пористость которого составляет 13,9 %, а максимальное принадлежит стеклопластику с содержанием пор 6,5 %. С увеличением содержания арматуры влияние матрицы на модуль упругости снижается, а сле-

Повторяющиеся элементы из материала, структурные схемы которых образованы системой двух нитей, выделяются эквидистантными плоскостями у = const, проходящими между противофазно искривленными волокнами (рис. 3.4). Каждый из элементов содержит арматуру двух взаимно ортогональных направлений. Волокна, лежащие в плоскости деления, искривлены по заданному закону, перпендикулярные плоскости — прямолинейны. Смежные элементы имеют одинаковое содержание волокон и отличаются

с искривленными волокнами прямолинейные, разбиваются на структурные элементы эквидистантными плоскостями у = const (рис. 3.5). Смежные элементы имеют одинаковое содержание волокон только в направлении у, а в плоскости слоя содержание и расположение арматуры могут быть различными.

модулей сдвига и увеличение разброса их значений для стеклопластиков с матрицей ФН обусловлено относительно рысокой пористостью. Пористость оказывает заметное влияние и на модуль упругости в трансверсальном направлении, где содержание волокон мало, а влияние матрицы на формирование жесткости указанного направления весьма значительно. Это подтверждается сравнением значений модуля ?j рассматриваемых материалов. Все исследуемые стеклопластики в направлении оси z имеют практически одинаковое содержание арматуры (см. табл. 5.13), но значения модуля упругости их в этом направлении существенно расходятся. Минимальное значение Ez имеет стеклопластик на, фенолоформальдегидном связующем, 'пористость которого составляет 13,9 %, а максимальное принадлежит стеклопластику с содержанием пор 6,5 %. С увеличением содержания арматуры влияние матрицы на модуль упругости снижается, а сле-

чугунах более 2%. Наплавки № 71 и 72 по составу соответствуют стали Г13Л или стали Гадфильда. Операция наплавки производилась под разными флюсами. Сталь Гадфильда, обладающая невысокой твердостью, в определенных условиях эксплуатации (при нагрузках, вызывающих пластическое деформирование) показывает высокую износостойкость. В данном случае при абразивном изнашивании их износостойкость невысокая. По структуре наплавки состоят из крупных зерен легированного марганцем аустенита. Твердость наплавки № 73 благодаря введению хрома при меньшем содержании марганца выше, чем у наплавок № 71 и 72, а износостойкость отличается незначительно. Структура наплавки — перлитная, основа с карбидной сеткой по границам зерен. Сплавы № 76 (У17Г16) и 77 (У18Г16Т) имеют одинаковое содержание углерода и марганца и различаются тем, что в сплаве № 77 имеется 0,72% Ti. Введение титана привело к некоторому повышению микротвердости светлой фазы при понижении макротвердости и ударной вязкости и к небольшому повышению износостойкости. Структура этих сплавов —• аустенитные зерна и карбиды. Наличие титана в сплаве № 77, по-видимому, изменило характер карбидной фазы.

При последующем увеличении расхода воды (w"0 =0,0325; 0,0465 и 0,0551 м/сек) наблюдается рост на одной и той же высоте колонки доли живого сечения, занятого легкой жидкостью. Однако выше уровня смеси течет вода, т. е. выноса тяжелой жидкости еще нет. При w"0 =0,083 м/сек идет уже равномерный вынос. По всей колонке наблюдается почти одинаковое содержание тяжелой и легкой жидкости в смеси примерно ф! = 50—65%.

на одной и той же высоте колонки доли живого сечения, занятого легкой жидкостью. При w'o — 0,083 м/сек идет уже равномерный вынос, о чем говорит и кривая на графике. По всей колонке наблюдается почти одинаковое содержание тяжелой и легкой жидкости в смеси, примерно ср = 50-М35%.

Третьей особенностью является пониженная теплота сгорания летучих веществ, которые, воспламеняясь первыми, выделяют сравнительно небольшое количество тепла. При сжигании, например, окисленных каменных углей с содержанием летучих более 20% воспламенение их может оказаться столь же затруднительным, как при сжигании добытых в шахтах тощих углей, могут потребоваться высокий зажигательный пояс в топочной камере, более тонкий размол угля и пр. Если при переводе котлов с шахтных углей на окисленные, имеющие одинаковое содержание летучих веществ, не изменить условий сжигания топлива, то потеря тепла от его механического недожога может намного уве-.личиться. -114

Повышение содержания углерода в стали этого типа приводит к заметному увеличению эрозионной стойкости. Это происходит вследствие того, что в исходном состоянии увеличивается количество мартенситной составляющей. В связи с этим вполне понятно, что стойкость стали 2X13 выше, чем сталей 0X13 и 1X13. Характерно отметить также, что стойкость прокатанной стали 2X13 более чем в 2 раза превышает стойкость литой стали 20Х13НЛ, хотя они имеют примерно одинаковое содержание углерода. Здесь сказывается не только -различие в фазовом составе, но и наличие значительной неоднородности структуры и свойств в отдельных микрообъемах литой стали 20Х13НЛ.

При t = 0 обе системы отсчета S' и S" получают одинаковое ускорение а вдоль оси х (рис. 3.26).

Если измерять ускорение падающих тел в различных точках у поверхности земного шара (на различных широтах) и пользоваться при этом «неподвижной» системой отсчета, то ускорение падающих тел оказывается несколько различным. Это обусловлено тем, что Земля по форме несколько отличается от шара: она имеет слегка сплюснутую в направлении полюсов форму, так что расстояние от поверхности Земли до ее центра меньше у полюсов, чем на экваторе. Вследствие этого притяжение тел Землей на уровне моря уменьшается от полюсов к экватору приблизительно на 0,002 своей величины. Если бы Земля имела точно сферическую форму и была бы совершенно однородна 'имела везде одинаковую плотность), то она сообщала бы всем находящимся у ее поверхности телам одинаковое ускорение относительно «неподвижной» системы отсчета.

обоих случаях направлено вниз). Равновесие на рычажных (как и на пружинных) весах дает право считать массы равными только при условии, что обе сравниваемые массы имеют одинаковое ускорение по отношению к «неподвижной» системе отсчета, а при движении диска это условие не соблюдено.

тело, помещенное в ту же точку. Если мы разделим тело на части, то все эти части будут испытывать одинаковое ускорение — такое же, какое они испытывали, когда были соединены между собой. Отсюда видно, что отдельные части тела, движущегося под действием силы тяготения, не сообщают друг другу никаких ускорений. В случае же сил, возникающих при непосредственном соприкосновении, всегда одна часть тела ускоряет другую. Именно это различие в характере действия сил тяготения и сил, возникающих при непосредственном соприкосновении, и приводит к существенному различию в картине деформаций.

Чтобы пояснить это рассуждение, введем силу тяготения Солнца, которая сообщает лежащему на Земле телу и самой Земле приблизительно одинаковое ускорение. Если бы сила земного тяготения отсутствовала, а действовала только сила тяготения Солнца, сообщающая примерно одинаковые ускорения телу и Земле, то в первом приближении лежащее на Земле тело и сама Земля не были бы деформированы и между ними не действовали бы силы. (Роль силы тяготения Солнца в задачах о равновесии и движении на поверхности Земли более подробно будет рассмотрена в § 83.)

Помимо характерной черты состояния невесомости, которая подчеркивается в названии (отсутствие деформаций и обусловленных ими сил веса), это состояние обладает и другой характерной чертой, касающейся движений в системе тел, находящихся в состоянии невесомости. Так как единственная действующая на систему тел сила тяготения сообщает всем телам одинаковое ускорение, не вызывая при этом деформации тел, т. е. не вызывая появления упругих сил, то тела движутся друг относительно друга так, как будто сила тяготения вооб-

Когда происходит соударение тел, возникают деформации и силы, принципиально ничем не отличающиеся от тех, которые возникают во всех случаях, когда при непосредственном соприкосновении тел эти тела сообщают друг другу ускорения; однако эти силы действуют только кратковременно. Между тем лишь длительное отсутствие деформаций и упругих сил является характерным признаком состояния невесомости. Если происходит соударение тел, находящихся в состоянии невесомости, между соударяющимися телами действуют упругие силы только до тех пор, пока тела не вышли из соприкосновения (при абсолютно упругом ударе) или не стали двигаться как одно целое (при абсолютно неупругом ударе); только в течение очень короткого времени соударяющиеся тела при соприкосновении сообщают друг другу различные ускорения. Но все же, строго говоря, для состояния невесомости характерно, что все тела испытывают одинаковое ускорение не все время, а исключая те короткие промежутки времени, когда происходят соударения, которые приводят к деформациям соприкасающихся тел, вызывающим появление упругих сил взаимодействия.

Итак, в состоянии невесомости сила тяготения сообщает всем телам одинаковые ускорения, но при этом не изменяет состояния тел (тела не испытывают деформации) и не изменяет характера движения одного тела относительно другого (тела движутся одно относительно другого без ускорений). Словом, в состоянии невесомости сила тяготения сообщает всем телам одинаковое ускорение, но во всем остальном (деформации, относительные движения) тела ведут себя так, как будто сила тяготения отсутствует; происходит так не потому, что «сила тяготения перестает действовать», а именно потому, что сила тяготения «делает свое дело» — сообщает всем телам одинаковое ускорение.

Свойством сообщать всем телам одинаковое ускорение обладают только поля тяготения. Например, для электрического поля зарядов мы выше (§ 19) рассматривали величину, характеризующую поле, — напряженность электрического поля, которая совершенно аналогична (11.7). Однако ускорение, которое сообщает заряженному телу электрическое поле напряженности Е,

Однако силы инерции, обусловленные вторым ускорением, обычно не приходится учитывать, и вот почему. Так как размеры Земли малы по сравнению с расстоянием до Солнца, то всем телам на Земле Солнце сообщает примерно одинаковое ускорение — такое же, какое оно сообщает самой Земле. Другими словами, Солнце действует на всякое тело массы т на Земле с силой, примерно равной mj, где J— центростремительное ускорение Земли в ее годовом движении.

Двоякая возможность объяснения движений свободных тел в системе К' позволяет сформулировать общее положение, которое получило название принципа эквивалентности: коперникова система отсчета, в которой действует однородное поле тяготения, сообщающее всем свободным телам одинаковое ускорение а, эквивалентна системе отсчета, свободной от поля тяготения, но движущейся относительно копернико-вой поступательно с ускорением —а. Из принципа эквивалентности сразу следует сделать важный вывод. Можно расширить границы теории относительности и ввести в рассмотрение системы отсчета, движущиеся равноускоренно относительно коперниковой; но при этом окажется необходимым рассматривать поля тяготения, эквивалентные полям инерции равноускоренных систем отсчета.