Диссипативная функция (функция рассеяния) - функция, вводимая для учёта перехода энергии упорядоченного
движения в энергию неупорядоченного движения, в конечном счёте - в тепловую,
напр., для учёта влияния сил вязкого трения на движение механич. системы. Д.
ф. характеризует степень убывания механич. энергии этой системы. Д. ф., делённая
на абс. температуру, определяет скорость, с к-рой возрастает энтропия в системе
(т. н. производство энтропии). Д. ф. имеет размерность мощности.
Д. ф. может быть построена
для механич. систем, у к-рых скорости макроскопич. движений настолько малы,
что силы сопротивления движению можно считать линейно зависящими от скоростей.
Если положение такой системы определяется обобщёнными координатами q1,
q2, . . ., qS, то для неё Д. ф. является
квадратичной формой обобщённых скоростей :
где
- размерные коэфф., зависящие в общем случае от координат.
Величина F всегда положительна и численно равна половине полной механич.
энергии E системы, рассеивающейся в единицу времени:
Зная Д. ф., можно вычислить
соответствующую каждой координате
силу сопротивления
и составить дифференц. ур-ния движения системы в лагранжевой форме:
где
- Лагранжа функция для данной системы.
Д. ф. может также вводиться
для характеристики сил внутр. трения при движении сплошной среды (жидкости,
газа, деформируемого твёрдого тела). В этом случае Д. ф.- квадратичная форма
компонент тензора скоростей деформаций с коэф., характеризующими вязкость среды.
Напр., для изотропной среды Д. ф., отнесённая к единице объёма, имеет вид
где -
компоненты тензора скоростей деформации (деформаций удлинения при i=k и
деформаций сдвига при
), - скорость
объёмного расширения, -
коэф. вязкости, характеризующие соответственно вязкость при сдвиге и вязкость
при объёмном расширении. В частности, для несжимаемой вязкой жидкости (=0)
выражение Ф, если учесть, что
, имеет вид
где
- динамич. коэф. вязкости. Ур-ния
движения среды в компонентах напряжений имеют вид
где -плотность,
-координаты, -проекции
скорости, - проекции
силы, действующей на единицу объёма, -компоненты
тензора напряжений. Если для данной среды Д. ф. известна, то учесть влияние
внутр. трения можно, заменив в ур-ниях движения все
на , где -компоненты
"диссипативного" тензора напряжений, вычисляемые из равенств
. В частности, для изотропной среды
и т. д., и т.
д.
Понятие Д. ф. употребляется
в применении и к немеханич. системам, когда ур-ния движения могут быть записаны
в лагранжевой форме. Напр., колебания электрич. тока Ii в
i-м контуре системы контуров могут быть записаны как вышеприведённые
ур-ния Лагранжа, в к-рых под qi нужно понимать заряд еi на обкладках i-гo конденсатора, под -соответствующий
ток , а под Д.
ф. величину ,
где Ri-омическое сопротивление i-го контура. Тогда
диссипативный член в правой части ур-ния Лагранжа будет равен .
Он характеризует в данном случае переход энергии упорядоченного тока в джоулеву
теплоту.
Понятие о Д. ф. используется
при изучении движения диссипативных систем, в частности для учёта влияния сопротивлений
на малые колебания системы около её положения равновесия, для исследования затухания
колебаний в упругой среде, для учёта тепловых потерь при затухании колебаний
электрич. тока в системе контуров и др.
С. M. Тарг