Есть ли что-то вроде вектора Пойнтинга для гидравлических контуров?

Вектор Пойнтинга — это представление потока энергии в электромагнетизме, показывающее количество и направление потока энергии в разных точках пространства. В электрических цепях энергия переносится не внутри проводов (имеется в виду, что вектор внутри них просто равен 0?), а электрическими и магнитными полями, окружающими провода. Цепь постоянного тока является простейшим случаем:

введите описание изображения здесь

Существует ли эквивалентная концепция потока энергии для эквивалентной гидравлической схемы?

введите описание изображения здесь

Течет ли в этом случае энергия внутри труб? Я предполагаю, что поток энергии имеет какой-то параболический профиль внутри труб, пропорциональный скорости потока?

Ответы (1)

Есть такая диаграмма --- это поток энергии в линеаризованном гравитационном поле (если использовать полную ОТО, то возникают сложности с определением энергии). В отличие от электромагнитного случая, где электрическое поле несет основную часть энергии, а импульс носителей заряда ничтожен, в гравитационном случае все наоборот.

Вы также можете представить электромагнитные цепи, в которых вы ускоряете очень массивные сферы, которые очень слабо заряжены, и используете их в качестве носителей тока, и в этом случае импульс носителей тока не будет пренебрежимо мал.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Чтобы уточнить, существуют гравитационные поля, создаваемые движущейся водой, окружающей трубу, подобно электрическим и магнитным полям, окружающим провод с током. В этих гравитационных полях существует поток энергии, переносящий энергию, как и поток Пойнтинга. Эти эффекты незначительны для обычных материалов при обычной плотности. Почти весь поток энергии (весь, кроме незначительной части гравитационного поля) переносится водой в трубе, но импульс в воде не аналогичен вектору Пойнтинга, он аналогичен импульсу электрона, который также несет небольшое количество энергии в проводнике с током.

Хм... Гидравлика не требует гравитации для работы. Я думаю о простой системе труб с поршнями.
@endolith--- прямым аналогом электромагнитных полей, несущих сигналы токов, является гравитационное поле, несущее сигналы потока сыпучего материала. Этот импульс поля окружает трубы и поршни и качественно похож на поток Пойнтинга в цепи. В реальной жизни им можно пренебречь, потому что гравитационный импульс пренебрежимо мал.
Понизить? В чем проблема с ответом? Верно, что вектор Пойнтинга гравитационного поля является прямым аналогом для объемных механических течений и давлений вектора Пойнтинга в ЭМ для объемного течения зарядов.
Я проголосовал за это. Разница в импульсе, переносимом текущими частицами, звучит как суть того, о чем я спрашиваю. Однако я до сих пор не уверен, почему здесь задействована гравитация. Можешь нарисовать схему? Я добавил схему гидравлического аналога, о котором я думаю.
@Georg: вопрос задан для механического аналога вектора Пойнтинга. Такой аналог есть только в гравитационном поле и никак иначе. Это правильный ответ --- нет лучшего.
@endolith: гравитационные аналоги магнитных полей в общей теории относительности окружают трубу и переносят дополнительный импульс через пространство способом, очень похожим на вектор Пойнтинга в EM. Нет другого заполняющего пространство поля, созданного гидрологическими потоками.
@RonMaimon: Извините, я все еще не понимаю. Энергия может течь в гидравлической системе независимо от того, приводится ли она в действие силой тяжести или насосом. Поскольку нет полей, создаваемых источником энергии, я бы предположил, что поток энергии существует только внутри труб, но я не понимаю этого на 100%.
@endolith: существуют гравитационные поля, создаваемые движущейся водой, окружающей трубу, подобно тому, как электрические и магнитные поля окружают провод с током. В этих гравитационных полях существует поток энергии, переносящий энергию, как и поток Пойнтинга. Эти эффекты незначительны для обычных материалов при обычной плотности. Почти весь поток энергии (весь, кроме ничтожно малой доли гравитационного поля) переносится водой в трубе, но этот поток не аналогичен вектору Пойнтинга, он аналогичен импульсу электрона.
@RonMaimon: Аааа, я понимаю, что ты сейчас говоришь. Вы говорите о гравитационном поле, создаваемом массой воды, движущейся по трубам, а не о внешнем гравитационном поле, которое перемещает воду в гравитационной гидравлической системе. Я думаю, что это хороший ответ, и я не знаю, почему другие голосуют за него. Не могли бы вы отредактировать его, чтобы сделать это более понятным?
Кроме того, эти разные потоки энергии распространяются с разной скоростью, не так ли? Гравитационные волны распространяются со скоростью света, а волны давления распространяются со скоростью звука. В электрических цепях энергия в основном переносится электромагнитными волнами, которые распространяются со скоростью света в диэлектрике, а небольшое ее количество переносится импульсом электронов, которые распространяются с гораздо меньшей дрейфовой скоростью? И в электрических цепях гравитационными волнами тоже будет унесено крайне ничтожное количество?
@endolith: Импульс и энергия в электрических цепях переносятся не электромагнитными волнами, а статическим электромагнитным полем (не волной). Это стационарный поток энергии, который устанавливается со скоростью света, когда вы впервые включаете ток. Гравитационная система точно такая же. В гравитационном поле существует поток статического импульса, который быстро устанавливается, когда вы впервые запускаете поток, и он существует все время, потому что это поток импульса в статическом поле.
@RonMaimon: Да, я имею в виду, что начальному началу энергии требуется время, чтобы добраться от источника до нагрузки. В электрической цепи эта скорость определяется свойствами линии, их соединяющей, и обычно меньше с.
Я проголосовал против, потому что вопрос был сформулирован в относительно простых терминах и касался простой темы, но ответ был о GR. Связь между чем-то приземленным и GR, безусловно, интересна, но бесполезно и грубо по отношению к спрашивающему отвечать на каждый вопрос самым сложным образом.
Уточним: если бы вопрос продемонстрировал понимание физики на уровне, подразумевающем хотя бы некоторое знакомство с ОТО, это был бы отличный ответ. Ценность ответа зависит от вопроса. Если кто-нибудь спросит, как работает лампа накаливания, и ответ будет дан в терминах квантовой электродинамики, то ответ, вероятно, будет бесполезен для спрашивающего.
@ColinK: Ну, я задал вопрос, и я думаю, что ответ в основном хороший. Это можно было бы сформулировать лучше, но проведение аналогий между электромагнитными и гравитационными полями, а также между импульсом каждой частицы — хороший способ объяснить разницу.
@ColinK: Я не думаю, что GR так уж сложна, и этот вопрос требовал ответа GR. Снисходительно предполагать, что спрашивающий не может понять что-то столь же простое, как «энергия-импульс — источник гравитации». Я не уважаю ярлыки «элементарный» и «продвинутый», потому что они просто предупреждающие ярлыки для публики: «изучите это» и «не учите это». Любой взрослый человек в здравом уме может изучить ОТО, особенно в линейном режиме.
Есть ли что-то вроде вектора Пойнтинга для гидравлических контуров?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v