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Continua의 운동량 보존

1827
  • Augustin-Louis Cauchy
Fluid mechanics experiment demonstrating momentum conservation principles in a laboratory setting.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

유체나 고체와 같은 연속 시스템의 경우, 운동량 보존 미분 형태로 표현됩니다. 한 지점에서의 운동량 밀도 [latex]rho vec{v}[/latex]의 변화율은 발산에 의해 결정됩니다. 코시 응력 텐서 [latex]sigma[/latex]와 체력 [latex]vec{f}[/latex]이 작용합니다. 이는 코시 운동량 방정식 [latex]frac{partial (rho vec{v})}{partial t} + nabla cdot (rho vec{v} otimes vec{v}) = nabla cdot sigma + vec{f}[/latex]로 설명됩니다.

When dealing with a continuum, such as a fluid or a deformable solid, it is impractical to track individual particles. Instead, we describe the system using fields like density ([latex]\rho[/latex]), velocity ([latex]\vec{v}[/latex]), and stress ([latex]\sigma[/latex]) that vary continuously in space and time. The principle of momentum conservation is applied to an infinitesimal volume element within the continuum.

코시 운동량 방정식은 본질적으로 뉴턴의 방정식과 같습니다. 두 번째 법칙 이 체적 요소에 적용되는 항은 다음과 같습니다. 항 [latex]frac{partial (rho vec{v})}{partial t}[/latex]는 체적 내 운동량의 변화율을 나타냅니다. 항 [latex]nabla cdot (rho vec{v} otimes vec{v})[/latex]는 체적에서 외부로 흐르는 순 운동량 흐름(이류)의 속도를 나타냅니다. 항 [latex]nabla cdot sigma[/latex]는 주변 물질로부터 발생하는 응력으로 인해 체적 요소에 작용하는 표면력을 나타냅니다. 코시 응력 텐서 [latex]sigma[/latex]는 한 점에서의 응력 상태를 나타내는 2차 텐서입니다. 마지막으로, [latex]vec{f}[/latex]는 체적에 작용하는 체력(중력과 같은)을 나타냅니다.

이 방정식은 연속체 역학의 초석입니다. 연속성 방정식과 결합하면 (질량 보존) 그리고 상태 방정식을 통해 유체 역학의 기본이 되는 나비에-스토크스 방정식의 기초를 형성합니다.

UNESCO Nomenclature: 2209
역학

유형

추상 시스템

분열

기초적인

용법

널리 사용됨

전구체

  • 아이작 뉴턴의 운동 법칙
  • 레온하르트 오일러의 유체 역학 연구
  • 다니엘 베르누이의 원칙
  • 벡터 미적분학과 텐서 해석학의 발전

응용 프로그램

  • 전산 유체 역학(CFD)
  • 항공우주공학 (날개 설계)
  • 구조공학 (응력 해석)
  • 지구물리학(맨틀 대류)
  • 기상학 (날씨 예측)

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

  • real-time weather forecasting models with higher accuracy
  • design of silent submarine propulsion systems
  • development of artificial hearts with optimized blood flow
  • simulation of volcanic eruptions and lava flows
  • optimization of industrial mixing processes in chemical engineering
  • design of more efficient internal combustion engines
  • modeling of blood flow in arteries to predict aneurysms
  • creation of realistic special effects in movies and 비디오 게임
  • analysis of building stability during earthquakes
  • design of advanced heat sinks for electronics cooling
Related to: continuum mechanics, Cauchy momentum equation, stress tensor, fluid dynamics, momentum density, divergence, body force, Navier-Stokes equations, solid mechanics, advection.

역사적 맥락

Continua의 운동량 보존

1820
1822
1824
1827
1831
1831
1832
1820
1821
1822
1827
1829
1831
1831
1833

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

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