The solution at revision #20420 of , by Valter. This is not the current version.

Условие

5.4.9. [Вставьте условие задачи]

Решение

Условие

Между двумя длинными коаксиальными цилиндрами радиуса и находится разреженный газ. Внутренний цилиндр вращается с постоянной угловой скоростью . Оцените угловую скорость внешнего цилиндра.

Решение

В разреженном газе молекулы не сталкиваются друг с другом, а только со стенками. В состоянии теплового равновесия при диффузном отражении от стенки молекула **в среднем** приобретает тангенциальную скорость этой стенки.

Пусть установившаяся угловая скорость внешнего цилиндра равна .
Средний момент импульса молекулы (относительно оси цилиндров), отлетающей от внутреннего цилиндра:

Средний момент импульса молекулы, отлетающей от внешнего цилиндра:

Некоторые молекулы, отлетающие от внешнего цилиндра, пролетают по хорде мимо внутреннего и снова ударяются о внешний. Такие молекулы уносят момент и при следующем ударе возвращают точно такой же момент . Их суммарный вклад во вращение внешнего цилиндра строго равен нулю.

Поэтому баланс моментов определяется только «транзитными» молекулами. В стационарном состоянии поток частиц от внутреннего цилиндра к внешнему равен потоку частиц от внешнего к внутреннему.
Чтобы суммарный момент сил, действующий на внешний цилиндр, был равен нулю, средний приносимый момент импульса должен равняться уносимому:

Отсюда находим угловую скорость внешнего цилиндра:

Ответ

Ответ

[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]