| ### Условие | | ### Условие |
| | | |
| $3.6.22.$ а. Область продольной деформации $\varepsilon$ движется по стержню со скоростью $c$ вправо. Площадь сечения стержня $S$, плотность материала $\rho$. Какова скорость изменения импульса частиц стержня в области справа от выделенного сечения? | | $3.6.22.$ а. Область продольной деформации $\varepsilon$ движется по стержню со скоростью $c$ вправо. Площадь сечения стержня $S$, плотность материала $\rho$. Какова скорость изменения импульса частиц стержня в области справа от выделенного сечения? |
| | | |
| б. Импульс, переносимый за единицу времени через единицу площади поперечного сечения, называется плотностью потока импульса. Почему плотность потока импульса должна быть равна нормальному напряжению $\sigma$ в этом сечении? Выразив $\sigma$ через деформацию, определите отсюда $c$ через $E$ и $\rho$. | | б. Импульс, переносимый за единицу времени через единицу площади поперечного сечения, называется плотностью потока импульса. Почему плотность потока импульса должна быть равна нормальному напряжению $\sigma$ в этом сечении? Выразив $\sigma$ через деформацию, определите отсюда $c$ через $E$ и $\rho$. |
| | | |
|  | |  |
| | | |
| | | |
| ### Решение | | ### Решение |
| | | |
| | | |
| #### Пункт а | | #### Пункт а |
| | | |
| Видим сжатие, значит, численно по соглашению $\varepsilon < 0$. | | Видим сжатие, значит, численно по соглашению $\varepsilon < 0$. |
| | | |
| Прирост импульса $dp$ справа за время $dt$ при перемещении возмущения вправо | | Прирост импульса $dp$ справа за время $dt$ при перемещении возмущения вправо |
| | | |
| $$ | | $$ |
| dp = Sc\,dt\rho v, | | dp = Sc\,dt\rho v, |
| $$ | | $$ |
| | | |
| где $v$ есть скорость частиц в возмущении. | | где $v$ есть скорость частиц в возмущении. |
| | | |
| Значит, | | Значит, |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \frac{dp}{dt} = Sc\rho v.\tag{1} | | \frac{dp}{dt} = Sc\rho v.\tag{1} |
| $$ | | $$ |
| | | |
| В бегущей | | В бегущей |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \sigma = \rho сv, | | \sigma = \rho сv, |
| $$ | | $$ |
| | | |
| и | | и |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \sigma = -E \varepsilon, | | \sigma = -E \varepsilon, |
| $$ | | $$ |
| | | |
| где $E$ есть модуль Юнга. | | где $E$ есть модуль Юнга. |
| | | |
| Предыдущие две формулы в $(1)$ | | Предыдущие две формулы в $(1)$ |
| | | |
| $$ | | $$ |
| \frac{dp}{dt} = -\rho c^2\varepsilon S. | | \frac{dp}{dt} = -\rho c^2\varepsilon S. |
| $$ | | $$ |
| | | |
| | | |
| #### Пункт б | | #### Пункт б |
| | | |
| Нормальное напряжение меняет импульс единицы площади за малое время по второму закону Ньютона. | | Нормальное напряжение меняет импульс единицы площади за малое время по второму закону Ньютона. |
| | | |
| С учетом пункта а | | С учетом пункта а |
| | | |
| $$ | | $$ |
| с = \sqrt{\frac{E}{\rho}}. | | с = \sqrt{\frac{E}{\rho}}. |
| $$ | | $$ |
| | | |