Силовые поля
Почти все силовые поля, встречающиеся в физике, за исключением магнитных полей, вызванных электрическим током, имеют потенциал, поэтому приведенное выше условие о существовании потенциала практически не вносит никакого ограничения. Но другое условие — постоянство плотности на каждой поверхности равного потенциала — практически весьма важно. Оно может но соблюдаться, например, в том случае, когда жидкость или газ в каком-нибудь месте нагревается. Это приводит к уменьшению плотности в этом месте, вследствие чего равновесие становится невозможным, так как нагретая жидкость приходит в движение и увлекает за собой соседние части жидкости.

Только после того, как наиболее нагретые части жидкости расположатся выше других частей, устанавливается состояние покоя. Свободная поверхность жидкости или поверхность раздела двух между собой несмешивающихся жидкостей разной плотности всегда совпадает с поверхностью равного потенциала. Поэтому поверхности равного потенциала называются также поверхностями уровня. В геодезии поверхность моря является основной поверхностью уровня; относительно этой поверхности производится отсчет всех высот.

Поясним применение установленных выше законов на простом примере. Рассмотрим равновесие весомой однородной жидкости, покоящейся относительно сосуда, равномерно вращающегося вокруг вертикальной оси. Прежде всего найдем потенциал силового поля. Он, очевидно, складывается из двух потенциалов: потенциала поля тяжести и потенциала поля центробежной силы.
Возьмем цилиндрические координаты r,z, причем ось z направим вертикально вверх. Потенциал поля центробежной силы определяется ускорением ш2г где ш есть угловая скорость вращения, общая для сосуда и жидкости.
Реклама
Copyright © 2008