Рефераты
Движение внутри и снаружи
Мы помним картинку из школьного учебника — лодка на воде, мальчик идёт по лодке, а лодка под ним из-за закона сохранения импульса перемещается в обратную сторону. Если бы не было взаимодействия с водой, то центр тяжести оставался бы на месте, а если бы мальчик вернулся в исходное положение, то и лодка вернулась бы туда же. При наличии сопротивления среды ситуация в корне меняется. Задача о поступательном перемещении тела, внутри которого движется другой объект, интересна во многих случаях, например, если мы хотим сделать робота для действий внутри нефтепровода, внутри человека (доставка лекарств, диагностика) и, между прочим, для исследования поверхности Венеры и вообще в космосе.
В Институте проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН построена аналитическая модель движения в жидкости тела с периодически перемещающейся внутри него массой. В ней учтена несимметричность формы внешнего объекта, которая приводит к различию коэффициентов сопротивления среды для движения вперёд и назад. Это и делает возможным постоянное поступательное движение системы. Принципиально важна при решении данной задачи квадратичная зависимость силы сопротивления от скорости. Проведена оптимизация, то есть определены параметры, позволяющие получить максимальную среднюю скорость перемещения всей системы. Учтено ограничение на скорость перемещения внутреннего тела.
Черноусько Ф. Л. Оптимизация движения тела с внутренней массой при квадратичном сопротивлении. Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2023, т. 513, № 1, с. 81.