Диссипативные системы

механические системы, полная механическая энергия которых (т. е. сумма кинетической и потенциальной энергий) при движении убывает, переходя в другие формы энергии, например в теплоту. Этот процесс называется процессом диссипации (рассеяния) механической энергии; он происходит вследствие наличия различных сил сопротивления (трения), которые называются также диссипативными силами. Примеры Д. с.: твёрдое тело, движущееся по поверхности другого при наличии трения; жидкость или газ, между частицами которых при движении действуют силы вязкости (вязкое трение), и т.п.

Движение Д. с. может быть как замедленным, или затухающим, так и ускоренным. Например, колебания груза, подвешенного к пружине (рис., а), будут затухать вследствие сопротивления среды и внутреннего (вязкого) сопротивления, возникающего в материале самой пружины при её деформациях. Движение же груза вдоль шероховатой наклонной плоскости, происходящее, когда скатывающая сила больше силы трения (рис., б), будет ускоренным. При этом его скорость v, а следовательно, и кинетическая энергия Т = mv²/2, где m — масса груза, всё время возрастают, но это возрастание происходит медленнее, чем убывание потенциальной энергии П = mgh (g — ускорение силы тяжести, h — высота груза). В результате полная механическая энергия груза Т + П всё время убывает.

Понятие Д. с. употребляют в физике также и к немеханическим системам во всех случаях, когда энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счёте — в тепловую. Так, система контуров, в которой происходят колебания электрического тока, затухающие из-за наличия омического сопротивления, будет также Д. с.; в этом случае электрическая энергия переходит в джоулево тепло.

Практически в земных условиях из-за неизбежного наличия сил сопротивления все системы, в которых не происходит притока энергии извне, являются Д. с. Рассматривать их как консервативные, т. е. такие, в которых имеет место сохранение механической энергии, можно лишь приближённо, отвлекаясь от учёта сил сопротивления. Однако и неконсервативная система может не быть Д. с., если в ней диссипация энергии компенсируется притоком энергии извне. Например, отдельно взятый маятник часов из-за наличия сопротивлений трения будет Д. с. и его колебания (как и груза нарис., а) будут затухать. Но при периодическом притоке энергии извне за счёт заводной пружины или опускающихся гирь диссипация энергии компенсируется и маятник будет совершать Автоколебания.

С. М. Тарг.

Рис. к ст. Диссипативные системы.

ДИССИПАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ - механические системы, полная энергия которых (сумма кинетической и потенциальной энергий) при движении убывает, переходя в другие виды энергии, напр. в теплоту, т. е. происходит диссипация энергии. Примеры диссипативных систем: тело, движущееся по поверхности другого тела при наличии трения, движение тела в вязкой среде.

ДИССИПАТИВНЫЕ СИСТЕМЫ

механич. системы, полная механич. энергия к-рых (т. е. сумма кинетич. и потенц. энергии) при движении убывает, переходя в др. формы энергии, напр. в теплоту. Этот процесс наз. процессом диссипации (рассеяния) механич. энергии; он происходит вследствие наличия разл. сил сопротивления (трения), к-рые наз. также диссипативными силами. Примеры Д. с.: тв. тело, движущееся по поверхности другого при наличии трения; жидкость или газ, между ч-цами к-рых при движении действуют силы вязкости (вязкое трение).

Движение Д. с. может быть как замедленным, или затухающим, так и ускоренным. Напр., колебания груза т, подвешенного к пружине (рис., а), будут затухать вследствие сопротивления среды и внутреннего (вязкого) сопротивления, возникающего в материале самой пружины при её деформациях. Движение же груза т вдоль шероховатой наклонной плоскости, происходящее, когда скатывающая сила больше силы трения (рис., б), будет ускоренным. При этом его скорость v, а следовательно, и кинетич. энергия T=mv2/2 (где т — масса груза) всё время возрастают, но это возрастание происходит медленнее, чем убывание потенц. энергии П=mgh (g — ускорение свободного падения, h — высота положения груза). В результате полная механич. энергия груза T+П всё время убывает.

Понятие «Д. с.» применяют в физике также по отношению и к немеханич. системам во всех случаях, когда энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счёте — в энергию теплового (хаотического) движения молекул. Так, система контуров, в к-рой происходят колебания электрич. тока, затухающие из-за наличия омич. сопротивления, будет также Д. с.; в этом случае электрич. энергия переходит в джоулеву теплоту.

Практически в земных условиях из-за неизбежного наличия сил сопротивления все системы, в к-рых не происходит притока энергии извне, являются Д. с. Рассматривать их как консервативные, т. е. такие, в к-рых имеет место сохранение механич. энергии, можно лишь приближённо, отвлекаясь от учёта сил сопротивления. Однако и неконсервативная система может не быть Д. с., если в ней диссипация энергии компенсируется притоком энергии извне. Напр., отдельно взятый маятник часов из-за наличия сопротивлений трения будет Д. с., и его колебания (как и груза на рис., а) будут затухать. Но при периодич. притоке энергии извне за счёт заводной пружины или опускающихся гирь диссипация энергии компенсируется, и маятник будет совершать автоколебания. С. М. Таре.

диссипати́вные систе́мы

механические системы, полная энергия которых (сумма кинетической и потенциальной энергий) при движении убывает, переходя в другие виды энергии, например в теплоту, то есть происходит диссипация энергии. Примеры диссипативной системы: тело, движущееся по поверхности другого тела при наличии трения, движение тела в вязкой среде.

* * *

ДИССИПАТИ́ВНЫЕ СИСТЕ́МЫ, механические системы, полная энергия которых (сумма кинетической и потенциальной энергий) при движении убывает, переходя в другие виды энергии, напр. в теплоту, т. е. происходит диссипация энергии. Примеры диссипативных систем: тело, движущееся по поверхности другого тела при наличии трения, движение тела в вязкой среде.

(от лат. dissipatio - рассеяние, разрушение) динамич. системы, у к-рых полная механич. энергия (сумма кинетич. и потенц. энергий) при движении непрерывно уменьшается (рассеивается), переходя в др., немеханич. формы энергии (напр., в теплоту). Примерами Д. с. могут служить твёрдые тела, между к-рыми действуют силы сухого или жидкостного трения; вязкая среда, в к-рой напряжения зависят от скоростей деформации, и т. д. В физике понятие Д. с. часто распространяют на немеханич. системы, в к-рых происходит уменьшение энергии упорядоченного движения. Напр., в колебат. контуре, обладающем активным (омическим) сопротивлением, свободные колебания электрич. тока затухают вследствие расхода энергии на выделение джоулевой теплоты. Строго говоря, все системы в земных условиях следует считать Д. с.

механич. системы, полная энергия к-рых (сумма кинетич. и потенциальной энергий) при движении убывает, переходя в др. виды энергии, напр. в теплоту, т. е. происходит диссипация энергии. Примеры Д. с.: тело, движущееся по поверхности др. тела при наличии трения, движение тела в вязкой среде.