При переходе через У. в. энтропия вещества Sменяется, причём скачок энтропии S 1 - S 0для данного вещества определяется только законами сохранения (1), которые допускают существование двух режимов: скачка сжатия (r 1> r 0, p 1> p 0) и скачка разрежения (r 1< r 0, p 1< p 0). Однако в соответствии со реально осуществляется только тот режим, при котором энтропия возрастает. В обычных веществах энтропия возрастает только в У. в. сжатия, поэтому У. в. разрежения не реализуется (теорема Цемплена).
У. в. распространяется по невозмущённому веществу со сверхзвуковой скоростью u 0 > a 0(где a 0- скорость звука в невозмущённом веществе) тем большей, чем больше интенсивность У. в., то есть чем больше ( p 1- p 0) / p 0. При стремлении интенсивности У. в. к 0 скорость её распространения стремится к a 0. Скорость У. в. относительно сжатого газа, находящегося за ней, является дозвуковой: u 1 < a 1( a 1- скорость звука в сжатом газе за У. в.).
У. в. в идеальном газе с постоянной теплоёмкостью. Это наиболее простой случай распространения У. в., так как уравнение состояния имеет предельно простой вид: e = р/r(g-1), р= Rr T/m, где g = c p /c v -отношение теплоёмкостей при постоянных давлении и объёме (так называемый показатель адиабаты), R -универсальная газовая постоянная, m - молекулярный вес. уравнение ударной адиабаты можно получить в явном виде:
. (3)
Ударная адиабата, или адиабата Гюгоньо Н,отличается от обычной адиабаты Р(адиабаты Пуассона), для которой p 1 /p 0 =( V 0 /V 1) g( рис. 2 ). При ударном сжатии вещества для данного изменения Vнеобходимо большее изменение р,чем при адиабатическом сжатии. Это является следствием необратимости нагревания при ударном сжатии, связанного, в свою очередь, с переходом в тепло кинетической энергии потока, набегающего на фронт У. в. В силу соотношения
u 0 2= V 0 2( р 1- р 0) / ( V 0- V 1) ,следующего из уравнений (1), скорость У. в. определяется наклоном прямой, соединяющей точки начального и конечного состояний ( рис. 2 ).
Параметры газа в У. в. можно представить в зависимости от М= u в/а 0
,
, (4)
.
В пределе для сильных У. в. при М® Ґ; p 1 /p 0® Ґ получается:
,
,
,
Таким образом, сколь угодно сильная У. в. не может сжать газ более чем в (g + 1)/(g - 1) раз. Например, для одноатомного газа g =и предельное сжатие равно 4, а для двухатомного (воздух) - g = и предельное сжатие равно 6. Предельное сжатие тем выше, чем больше теплоёмкость газа (меньше g) .
Вязкий скачок уплотнения. Необратимость ударного сжатия свидетельствует о наличии диссипации механической энергии во фронте У. в. Диссипативные процессы можно учесть, приняв во внимание вязкость и теплопроводность газа. При этом оказывается, что сам скачок энтропии в У. в. не зависит ни от механизма диссипации, ни от вязкости и теплопроводности газа. Последние определяют лишь внутреннюю структуру фронта волны и его толщину. В У. в. не слишком большой интенсивности все величины - u , р,r и Тмонотонно изменяются от своих начальных до конечных значений ( рис. 3 ). Энтропия же Sменяется не монотонно и внутри У. в. достигает максимума в точке перегиба скорости, то есть в центре волны. Возникновение максимума Sв волне связано с существованием теплопроводности. Вязкость приводит только к возрастанию энтропии, так как благодаря ей происходит рассеяние импульса направленного газового потока, набегающего на У. в., и превращение кинетической энергии направленного движения в энергию хаотического движения, то есть в тепло. Благодаря же теплопроводности тепло необратимым образом перекачивается из более нагретых слоев газа в менее нагретые.
У. в. в реальных газах. В реальном газе при высоких температурах происходят возбуждение молекулярных колебаний, диссоциация молекул, химические реакции, ионизация и т.д., что связано с затратами энергии и изменением числа частиц. При этом внутренняя энергия e сложным образом зависит от ри r и параметры газа за фронтом У. в. можно определить только численными расчётами по уравнениям (1), (2).
Для перераспределения энергии газа, сжатого и нагретого в сильном скачке уплотнения, по различным степеням свободы требуется обычно очень много соударений молекул. Поэтому ширина слоя D х,в котором происходит переход из начального в конечное термодинамически равновесное состояние, то есть ширина фронта У. в., в реальных газах обычно гораздо больше ширины вязкого скачка и определяется временем наиболее медленного из процессов: возбуждения колебаний, диссоциации, ионизации и т.д. Распределения температуры и плотности в У. в. при этом имеют вид, показанный на рис. 4 , где вязкий скачок уплотнения изображен в виде разрыва.
В У. в., за фронтом которых газ сильно ионизован или которые распространяются по ,ионная и электронная температуры не совпадают. В скачке уплотнения нагреваются только тяжёлые частицы, но не электроны, а обмен энергии между ионами и электронами происходит медленно вследствие большого различия их масс. Релаксация связана с выравниванием температур. Кроме того, при распространении У. в. в плазме существенную роль играет электронная теплопроводность, которая гораздо больше ионной и благодаря которой электроны прогреваются перед скачком уплотнения. В электропроводной среде в присутствии внешнего магнитного поля распространяются магнитогидродинамические У. в. Их теория строится на основе уравнений магнитной гидродинамики аналогично теории обычных У. в.
При температурах выше нескольких десятков тысяч градусов на структуру У. в. существенно влияет лучистый теплообмен. Длины пробега световых квантов обычно гораздо больше газокинетических пробегов, и именно ими определяется толщина фронта. Все газы непрозрачны в более или менее далёкой ультрафиолетовой области спектра, поэтому высокотемпературное излучение, выходящее из-за скачка уплотнения, поглощается перед скачком и прогревает несжатый газ. За скачком газ охлаждается за счёт потерь на излучение. В этом случае ширина фронта - порядка длины пробега излучения (~ 10 2- 10 -1 смв воздухе нормальной плотности). Чем выше температура за фронтом, тем больше поток излучения с поверхности скачка и тем выше температура газа перед скачком. Нагретый газ перед скачком не пропускает видимый свет, идущий из-за фронта У. в., экранируя фронт. Поэтому яркостная температура У. в. не всегда совпадает с истинной температурой за фронтом.
У. в. в твёрдых телах. Энергия и давление в твёрдых телах имеют двоякую природу: они связаны с тепловым движением и с взаимодействием частиц (тепловые и упругие составляющие). Теория между частичных сил не может дать общей зависимости упругих составляющих давления и энергии от плотности в широком диапазоне для разных веществ и, следовательно, теоретически нельзя построить функцию e( р/r). Поэтому ударные адиабаты для твёрдых (и жидких) тел определяются из опыта или полуэмпирически. Для значительного сжатия твёрдых тел нужны давления в миллионы атмосфер, которые сейчас достигаются при экспериментальных исследованиях. На практике большое значение имеют слабые У. в. с давлениями 10 4- 10 5 атм.Это давления, которые развиваются при детонации, взрывах в воде, ударах продуктов взрыва о преграды и т.д. Повышение энтропии в У. в. с такими давлениями невелико, и для расчёта распространения У. в. обычно пользуются эмпирическим уравнением состояния типа р = А[(r/r 0) n- 1], где величина А, вообще говоря, зависящая от энтропии, так же, как и n,считается постоянной. В ряде веществ - железе, висмуте и др. в У. в. происходят фазовые переходы - полиморфные превращения. При небольших давлениях в твёрдых телах возникают , распространение которых, как и распространение слабых волн сжатия в газах, можно рассматривать на основе законов акустики.
Лит.:Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1953; Зельдович Я. Б., Райзер Ю. П., Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, 2 изд., М., 1966; Ступоченко Е. В., Лосев С. А., Осипов А. И., Релаксационные процессы в ударных волнах, М., 1965.
Ю. П. Райзер.
Рис. 4. Распределение а - температуры и б - плотности в ударной волне, распространяющейся в реальном газе.
Рис. 2. Ударная адиабата Н и адиабата Пуассона Р, проходящие через общую начальную точку А исходного состояния.
Рис. 3. Распределение а - скорости, б - давления, в - энтропии в вязком скачке уплотнения с числом М = 2 в газе.
Рис. 1. Схема движения поршня П, распределения плотности r и местоположения фронта ударной волны Ф.
Ударная вязкость
Уда'рная вя'зкость,способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки. Обычно оценивается работой, необходимой для деформации и разрушения призматического образца с односторонним поперечным надрезом при испытании на ударный изгиб, условно отнесённой к сечению образца в основании надреза ( дж/м 2 , нм/м 2 , кгсЧ м/см 2); обозначается символом а н. У. в. - одна из наиболее важных прочностных характеристик металла. Резкое падение У. в. при понижении температуры испытания (при так называемых сериальных испытаниях) определяет порог материала; надёжная эксплуатация его возможна лишь при температурах, лежащих выше порога хладноломкости. Получили также распространение испытания на ударный изгиб образца, у которого в основании надреза предварительно «выращивается» небольшая (длиной 1,5 мм) трещина усталости. В этом случае оценивается главным образом удельная работа разрушения, обозначаемая символом а ту. По сравнению с а н, а ту- более чувствительная характеристика для выявления хрупкости высокопрочных материалов. См. также .
С. И. Кишкина.
Ударная ионизация
Уда'рная иониза'ция,образование ионов из нейтральных частиц в процессах столкновений частиц; подробнее см. в ст. .
Ударники коммунистического труда
Уда'рники коммунисти'ческого труда',см. .
Ударничество
Уда'рничество,ударное движение, одна из первых и наиболее массовых форм трудящихся СССР за повышение производительности труда, снижение себестоимости продукции, за высокие (ударные) темпы в труде. На разных этапах социалистического и коммунистического строительства У. обогащалось творческой инициативой рабочих, колхозников, научной и инженерно-технической интеллигенции в соответствии с задачами, выдвигаемыми Коммунистической партией. У. нашло также распространение в ряде др. социалистических стран.
Возникновение У. относится к середине 20-х гг., когда на промышленных предприятиях передовые рабочие создавали ударные группы, а затем бригады. В числе первых - ударные бригады в вагонных мастерских станции Москва Казанской железной дороги (июль 1926), на Ленинградском заводе «Красный треугольник» (сентябрь 1926), на Урале - Лысьвенский металлургический завод, Златоустовский механический завод (1927), «юношеские артели» в Донбассе (1927) и др. В 1928 число ударных бригад множится по почину рабочих Ленинградской прядильной фабрики «Равенство». Ударное движение становится массовым с опубликованием 20 января 1929 статьи В. И. Ленина «Как организовать соревнование?» и принятием XVI Всесоюзной партийной конференцией 29 апреля 1929 Обращения об организации социалистического соревнования за выполнение 1-го пятилетнего плана (1929-32). В Обращении указывалось, что «ударные бригады, созданные на предприятиях и в учреждениях, являются продолжателями лучших традиций коммунистических субботников».
Главный признак У. - перевыполнение производственной нормы. Первоначально в годы восстановления и реконструкции народного хозяйства это достигалось главным образом путём интенсификации труда, внедрения простейших элементов научной организации труда (НОТ). Состоявшийся в декабре 1929 1-й съезд ударных бригад в своей резолюции указал: «Ударник - первый рационализатор и революционер в производственной работе, в общественной жизни и в быту. Ударник - пример сознательного отношения к производству и борец за социалистическую дисциплину труда». Задачи У. были определены в постановлении ЦК ВКП (б) от 28 апреля 1930: «Основной целью ударного движения является, наряду с повышением интенсивности труда, всемерное улучшение всего процесса производства: лучшая организация труда, рационализация производства и управления, максимальное развитие изобретательства, внедрение культурных навыков в производстве (поднятие технической квалификации, тщательный уход за машиной, станком, инструментом и т.д.)» .В процессе У. возникли многие патриотические почины - встречное планирование, движение хозрасчётных бригад, изотовцев (см. Н. А.) и др. С особенной силой У. развернулось на стройках - первенцах социалистической индустриализации (Днепрострой, Сталинградский и Харьковский тракторные заводы, Магнитогорский и Кузнецкий металлургические комбинаты, Московский и Горьковский автозаводы и многие др.). У., возглавляемое Коммунистической партией, при активном участии комсомола и профсоюзов, явилось решающей силой в выполнении 1-й пятилетки за 4 года. В годы 2-й пятилетки (1933-37) возникло .В период Великой Отечественной войны 1941-45 получили распространение новые формы У. (двухсотники, тысячники, многостаночники и др.). С началом движения за коммунистическое отношение к труду (конец 50-х гг.) У. поднялось на более высокую ступень: борьба за наивысшую производительность труда, за повышение эффективности производства, за ускорение темпов научно-технического прогресса органически сочетается с повышением морально-нравственных требований к участникам соревнования, к уровню коммунистической сознательности трудящихся (см. ) .
Лит.:В. И. Ленин, КПСС о социалистическом соревновании, М., 1973; Резолюции и постановления 1 Всесоюзного съезда ударных бригад, М., 1930; Рогачевская Л. С., Из истории рабочего класса СССР в первые годы индустриализации. 1926-1927 гг., М., 1959; Гершберг С. Р., Движение коллективов и ударников коммунистического труда, М., 1961.
С. Р. Гершберг.
Ударное бурение
Уда'рное буре'ние,процесс проведения шпуров и скважин путём ударного разрушения горной породы внедряющимся инструментом, рабочие лезвия которого, как правило, имеют форму клина (см. ст. ) .Ударно-канатное бурение вертикальных (взрывных, разведочных, гидрогеологических и вентиляционных) скважин диаметром 150-600 мм,глубиной 20-500 ми более производится буровыми станками при помощи падающего на забой инструмента массой 0,5-3,0 т;частота ударов 40-60 в 1 мин.Ударно-поворотное бурение шпуров диаметром 36-85 ммпроизводится перфораторами с зависимым (прерывистым) вращением бура при частоте ударов 1800-2000 в мин,осевом усилии 0,5-1,2 кн(50-120 кгс) .Ударно-вращательное бурение шпуров и скважин осуществляется перфораторами с независимым вращением бура диаметром 36-85 мми погружными пневмоударниками (см. ) .Частота вращения инструмента 20-75 об 1 мин,удельная энергия удара 10-25 дж/смдиаметра, осевое усилие подачи 1-3 кн(100-300 кгс) .Вращательно-ударное бурение шпуров производится специальными машинами на каретках при частоте ударов 1500-4000 в мин,удельной энергии удара 5-20 дж/смдиаметра, частоте вращения 100-150 об/мин,осевом усилии 10-15 кн(1000-1500 кгс) .
Применяются также гидроударные машины и погружные гидроударники. Разрабатываются (1977) электроперфораторы.
Б. Н. Кутузов.
Ударные музыкальные инструменты
Уда'рные музыка'льные инстру'менты,см. .
Ударный
Уда'рный,посёлок городского типа в Углегорском районе Сахалинской области РСФСР. Расположен на острове Сахалин, в 8 кмк С.-В. от г. Углегорска и в 158 кмк С. от ближайшей железнодорожной станции Ильинск (на линии Шахта - Ильинск). Добыча каменного угля.
Ударный генератор
Уда'рный генера'тор, (как правило, трёхфазного тока), предназначенный для кратковременной работы в режиме короткого замыкания (КЗ). Обычно У. г. выполняется в виде двухполюсного с воздушным охлаждением. Применяется при испытаниях высоковольтной аппаратуры на включающую-отключающую способность, термическую и электродинамическую устойчивость. Испытываемую аппаратуру подключают к У. г. непосредственно или через трансформатор. КЗ длится 0,06-0,15 сек,после чего У. г. в течение нескольких минохлаждают. Генерируемое напряжение обычно составляет 6-20 кв;мощность наиболее крупных У. г. 3-7,5 Гва.Приводом У. г. служит асинхронный двигатель с фазным ротором (мощностью до 6 Гвт) ;его возбуждение осуществляется от независимого источника питания. Трудности в создании У. г. связаны с большими электродинамическими (ударными) усилиями, которые испытывает обмотка его статора во время КЗ.
Ударный импульс
Уда'рный и'мпульс,импульс ударной силы, действующий на каждое из соударяющихся тел при
.Величина У. и. определяется равенством
или
, где
Р -ударная сила,
P
cp- её среднее значение за время удара, t - время удара. В общей теории удара У. и. рассматривают как меру механического взаимодействия тел при ударе. Иногда У. и. называют ударом.
Удары второго рода
Уда'ры второ'го ро'да,то же, что .
Удачный
Уда'чный,посёлок городского типа в Мирнинском районе Якутской АССР. Расположен в 550 кмк С.-З. от г. Мирный. Возник в 1968 в связи с открытием алмазной трубки «Удачная». Добыча алмазов. Горно-обогатительные предприятия.
Удвоение куба
Удвое'ние ку'ба,классическая задача древности о построении куба, имеющего объём вдвое больший, чем данный куб. Задачу об У. к. нередко называют делийской (иногда - делосской) задачей, так как, по преданию, для избавления от эпидемии на острове Делос (Эгейское море) оракул потребовал вдвое увеличить кубический жертвенник, не меняя его формы. Задача сводится к построению отрезка, численно равного
, что (как доказано в 19 в.) не может быть выполнено при помощи только циркуля и линейки. Задача становится разрешимой, если для её решения привлечь, например, конические сечения.
Уддевалла
У'ддевалла(Uddevalla), город и порт на западном побережье Швеции, в вершине небольшого фьорда, в лене Гётеборг-Бохус. 48 тыс. жителей (1974). Крупная судостроительная верфь; текстильная и швейная промышленность.
Удджайн
Удджа'йн,город в Индии, в штате Мадхья-Прадеш, в северных предгорьях гор Виндхья, у истоков р. Чамбал. 209 тыс. жителей (1971). Транспортный узел. Хлопкоочистительная и хлопчатобумажная, пищевая, металлообрабатывающая промышленность. У. - один из древних городов Индии, центр религиозного паломничества индусов. Возник около 7 в. до н. э. Через У. древнеиндийские географы условно проводили Начальный меридиан. Город известен астрономической обсерваторией Джай-Сингх (построена около 1730), к югу от У.
Удельная влажность воздуха
Уде'льная вла'жность во'здуха,одна из характеристик ,отношение массы водяного пара в некотором объёме воздуха (в г) ко всей массе воздуха в этом объёме (в кг) .
Удельная масса двигателя
Уде'льная ма'сса дви'гателя,отношение массы двигателя к его мощности; показатель совершенства двигателя. У транспортных машин У. м. д. в среднем составляет 1-4 кг/квт,у тепловозов - 5-10 кг/квт,у судов - 15-50 кг/квт.У. м. д. - величина, обратная .
Удельная мощность
Уде'льная мо'щность,отношение мощности двигателя к его массе или др. параметру. Мощность поршневого двигателя, отнесённая к ,называется литровой мощностью; отнесённая к суммарной площади его поршней - поршневой мощностью и т.д. Например, литровая мощность карбюраторных двигателей автомобилей составляет 30-45 квт/л,у дизелей без -10-15 квт/л.Увеличение У. м. достигается применением лёгких сплавов, совершенствованием конструкций и форсировкой (увеличением быстроходности и ,применением наддува и т. д.).
Удельная поверхность
Уде'льная пове'рхность,см. .
Удельная рефракция
Уде'льная рефра'кция,величина, характеризующая электронную поляризуемость единицы массы вещества в высокочастотном электромагнитном поле световой волны. У. р. rвещества равна его ,деленной на .У. р. может быть выражена через nвещества несколькими способами; чаще всего её записывают в виде
где r - плотность вещества.
Удельная теплоёмкость
Уде'льная теплоёмкость,см. .
Удельная тяга
Уде'льная тя'гаракетного двигателя, отношение тяги, развиваемой ракетным двигателем, к секундному массовому расходу топлива; показатель эффективности двигателя в (нЧ сек)/кг [(кгсЧ сек)/кг].У. т. лучших жидкостных ракетных двигателей (1976) достигает 4,5 (кнЧ сек)/кг;твёрдотопливных - 2,5-3 (кнЧ сек)/кг.
Удельная электропроводность
Уде'льная электропрово'дность( s), физическая величина, равная цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения; У. э. связана с (соотношением s =1/ r. Принято измерять У. э. в единицах: (обратный ом - ом - 1) на метр или на сантиметр ( сим/мили сим/см) .
Удельное сопротивление
Уде'льное сопротивле'ниеэлектрическое ( r), физическая величина, равная цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения. Обычно У. с. выражают в омЧ смили омЧ м.
Удельные земли
Уде'льные зе'млив России (конец 18 - начало 20 вв.), земли, принадлежавшие императорской семье и управлявшиеся Департаментом уделов (с 1826 в составе министерства императорского двора; с 1892 - Главное управление уделов в том же министерстве). Название «У. з.» получили в 1797 бывшие дворцовые земли (см. ) на основании .Первоначально площадь У. з. была 4,2 млн. десятин и, кроме того, 3,5 млн. десятин находилось в общем владении с казной и помещиками. Путём покупок и обмена У. з. на казённые (государственные) их площадь возрастала. После выделения с 1863 земли в собственность У. з. составили 8 млн. десятин, значительная часть которых сдавалась в аренду. Были национализированы после Октябрьской революции 1917 на основе .
Лит.:История уделов за столетие их существования. 1797-1897, т. 1-3, СПБ, 1901-02.
Удельные княжества
Уде'льные кня'жества,уделы (от «дел» - доля, часть), феодальные владения на Руси 12-16 вв., образовавшиеся вследствие дробления крупных княжеств, возникших на месте Древнерусского государства. В дальнейшем У. к. стали в свою очередь распадаться на более мелкие уделы. Чаще всего новые У. к. появлялись в результате земельных переделов, захватов, дарений и передачи в наследство различных городов членами правящих княжеских династий. Номинально У. к. зависели от великих князей, «сидевших» в старых феодальных центрах, однако фактически были независимы, имея собственные войска, монету, судебные учреждения и т.п. Процесс дробления У. к. прекращался в связи с формированием Русского централизованного государства. Последнее У. к. - Угличское, принадлежавшее сыну Ивана IV Васильевича царевичу Дмитрию, было ликвидировано после его смерти в 1591.
Удельные крестьяне
Уде'льные крестья'не,феодально-зависимое сельское население Российской империи конца 18 - середины 19 вв., проживавшее на