Ishqalanish kuchi - bu tananing har qanday harakatiga xalaqit beradigan jismoniy miqdor. Bu, qoida tariqasida, jismlar qattiq, suyuq va gazsimon moddalarda harakat qilganda sodir bo'ladi. Har xil turdagi ishqalanish kuchlari inson hayotida muhim rol o'ynaydi, chunki ular jismlar tezligining haddan tashqari oshishini oldini oladi.
Ishqalanish kuchlarining tasnifi
Umumiy holatda barcha turdagi ishqalanish kuchlari uch turga bo'linadi: sirpanish, dumalash va dam olishning ishqalanish kuchi. Birinchisi statik, qolgan ikkitasi dinamik. Dam olish holatidagi ishqalanish tananing harakatlana boshlashiga to'sqinlik qiladi, o'z navbatida, sirpanish paytida, ishqalanish tana harakati paytida boshqa jismning yuzasiga ishqalanganda mavjud. Aylanma ishqalanish dumaloq jism harakat qilganda sodir bo'ladi. Keling, bir misol keltiraylik. Bu turning yorqin misoli (aylanma ishqalanish kuchi) avtomobil g'ildiraklarining asf altda harakatlanishidir.
Ishqalanish kuchlarining tabiati ikki jismning ishqalanish yuzalarida mikroskopik nuqsonlarning mavjudligidir. Shu sababli, hosil bo'lgan kuch ta'sir qiladiharakatlanuvchi yoki harakatlana boshlagan jism, kontakt jismlar yuzasiga perpendikulyar yo‘n altirilgan N tayanchning normal reaksiyasi kuchi va ishqalanish kuchi F yig‘indisidan iborat. aloqa yuzasi va tananing harakatiga qarama-qarshidir.
Ikki qattiq jism orasidagi ishqalanish
Har xil turdagi ishqalanish kuchlari masalasini ko'rib chiqishda ikkita qattiq jism uchun quyidagi naqshlar kuzatildi:
- Ishqalanish kuchi tayanch yuzasiga parallel ravishda yo'n altiriladi.
- Ishqalanish koeffitsienti kontakt yuzalarining tabiatiga, shuningdek ularning holatiga bog'liq.
- Maksimal ishqalanish kuchi kontakt yuzalar orasidagi ta'sir qiluvchi normal kuch yoki tayanch reaktsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
- Bir xil jismlar uchun ishqalanish kuchi tananing harakatlanishidan oldin kattaroq boʻladi, keyin esa tana harakatlana boshlaganda kamayadi.
- Ishqalanish koeffitsienti aloqa maydoniga bog'liq emas va u deyarli sirpanish tezligiga bog'liq emas.
Qonunlar
Harakat qonunlari boʻyicha eksperimental materialni umumlashtirib, biz ishqalanish boʻyicha quyidagi asosiy qonunlarni oʻrnatdik:
- Ikki jism oʻrtasida sirpanish qarshiligi ular oʻrtasida taʼsir etuvchi normal kuchga mutanosibdir.
- Ishqaladigan jismlar orasidagi harakatga qarshilik ular orasidagi aloqa maydoniga bog'liq emas.
Ikkinchi qonunni namoyish qilish uchun quyidagi misolni keltirishimiz mumkin: agar siz blokni olib, uni sirt ustida siljitish orqali harakatlantirsangiz, unda bunday harakat uchun zarur kuchblok yuzasida uzun tomoni bilan yotganda ham, uchi bilan turganda ham xuddi shunday bo'ladi.
Fizikadagi ishqalanish kuchlarining har xil turlari haqidagi qonunlar 15-asr oxirida Leonard da Vinchi tomonidan kashf etilgan. Keyin ular uzoq vaqt unutildi va faqat 1699 yilda frantsuz muhandisi Amonton tomonidan qayta kashf qilindi. O'shandan beri ishqalanish qonunlari uning nomini oldi.
Nima uchun ishqalanish kuchi tinch holatda sirpanish kuchidan kattaroq?
Bir necha turdagi ishqalanish kuchlarini (dam olish va sirpanish) ko'rib chiqayotganda shuni ta'kidlash kerakki, statik ishqalanish kuchi har doim statik ishqalanish koeffitsienti va tayanchning reaktsiya kuchi mahsulotidan kichik yoki tengdir. Ushbu ishqalanish materiallari uchun ishqalanish koeffitsienti eksperimental tarzda aniqlanadi va tegishli jadvallarga kiritiladi.
Dinamik kuch statik kuch bilan bir xil tarzda hisoblanadi. Faqat bu holatda, ishqalanish koeffitsienti sirpanish uchun maxsus ishlatiladi. Ishqalanish koeffitsienti odatda yunoncha L (mu) harfi bilan belgilanadi. Shunday qilib, ikkala ishqalanish kuchining umumiy formulasi: Ftr=LN, bu erda N - tayanch reaksiya kuchi.
Bu turdagi ishqalanish kuchlari orasidagi farqning tabiati aniq aniqlanmagan. Biroq, ko'pchilik olimlarning fikricha, statik ishqalanish kuchi sirpanishdagiga qaraganda kattaroqdir, chunki jismlar bir-biriga nisbatan ma'lum vaqt tinch holatda bo'lganda, ularning sirtlari o'rtasida ion bog'lanishlari yoki sirtlarning alohida nuqtalarining mikrofüzyonları paydo bo'lishi mumkin. Bu omillar statik kuchayishiga olib keladiindikator.
Bir necha turdagi ishqalanish kuchi va ularning namoyon boʻlishiga misol sifatida avtomobil dvigateli silindridagi pistonni keltirish mumkin, agar dvigatel uzoq vaqt ishlamasa, silindrga "lehimlanadi".
Gorizontal surma korpus
Tashqi kuch Fin ta’sirida sirt bo’ylab sirg’alib harakatlana boshlagan jismning harakat tenglamasini olaylik. Bunday holda tanaga quyidagi kuchlar ta'sir qiladi:
- Fv - tashqi kuch;
- Ftr – Fv;
- N - tayanchning reaktsiya kuchi, u mutlaq qiymati bo'yicha tananing P vazniga teng va sirtga, ya'ni unga to'g'ri burchak ostida yo'n altirilgan.
kuchiga qarama-qarshi bo'lgan ishqalanish kuchi
Barcha kuchlarning yo’nalishini hisobga olib, bu harakat holati uchun Nyutonning ikkinchi qonunini yozamiz: Fv - Ftr=ma, bu erda m - tana massasi, a - harakatning tezlashishi. Ftr=LN, N=P=mg, bu erda g erkin tushish tezlanishi ekanligini bilib, biz quyidagilarni olamiz: Fv – Lmg=ma. Qayerdan, sirpanuvchi jismning harakat tezlanishini ifodalab, biz quyidagilarni olamiz: a=F in / m – Lg.
Qattiq jismning suyuqlikdagi harakati
Qaysi turdagi ishqalanish kuchlari mavjudligini ko'rib chiqayotganda, fizikadagi muhim hodisani eslatib o'tish kerak, bu qattiq jismning suyuqlikda qanday harakat qilishini tavsiflaydi. Bunday holda, biz suyuqlikdagi tananing tezligiga qarab belgilanadigan aerodinamik ishqalanish haqida gapiramiz. Harakatning ikki turi mavjud:
- Qachonqattiq jism past tezlikda harakat qiladi, biri laminar harakat haqida gapiradi. Laminar harakatdagi ishqalanish kuchi tezlikka proportsionaldir. Sferik jismlar uchun Stoks qonuniga misol.
- Jismning suyuqlikdagi harakati ma'lum chegara qiymatidan yuqori tezlikda sodir bo'lganda, suyuqlik oqimining girdoblari tana atrofida paydo bo'la boshlaydi. Bu girdoblar harakatga to‘sqinlik qiluvchi qo‘shimcha kuch hosil qiladi va natijada ishqalanish kuchi tezlik kvadratiga mutanosib bo‘ladi.
Dudmalash ishqalanish kuchining tabiati
Ishqalanish kuchlarining turlari haqida gapirganda, aylanma ishqalanish kuchini uchinchi tur deb atash odat tusiga kiradi. Bu tananing ma'lum bir sirt ustida dumalab ketishi va bu tananing deformatsiyasi va sirtning o'zi sodir bo'lganda o'zini namoyon qiladi. Ya'ni, mutlaqo deformatsiyalanmaydigan tana va sirt holatida, dumalab ishqalanish kuchi haqida gapirishning ma'nosi yo'q. Keling, batafsil ko'rib chiqaylik.
Dalma ishqalanish koeffitsienti tushunchasi sirpanishdagiga o'xshaydi. Prokat paytida jismlarning sirtlari o'rtasida sirpanish bo'lmagani uchun, dumalab ishqalanish koeffitsienti sirpanishdagiga qaraganda ancha past.
Koeffitsientga ta'sir etuvchi asosiy omil aylanma ishqalanish kuchi turi uchun mexanik energiyaning histerizisidir. Xususan, g'ildirak, u yasalgan materialga, shuningdek, u ko'taradigan yukga qarab, harakat paytida elastik deformatsiyalanadi. Elastik deformatsiyaning takrorlanuvchi davrlari mexanik energiyaning bir qismini issiqlik energiyasiga o'tkazishga olib keladi. Bundan tashqari, tufaylizarar, g'ildirak va sirtning aloqasi allaqachon cheklangan aloqa maydoniga ega.
aylanma ishqalanish kuchi formulasi
Agar gʻildirakni aylantiruvchi kuch momenti ifodasini qoʻllasak, u holda aylanma ishqalanish kuchi Ftr.k.=L ekanligini bilib olamiz. k N / R, bu erda N - tayanchning reaktsiyasi, R - g'ildirak radiusi, lk – dumalab ishqalanish koeffitsienti. Shunday qilib, aylanma ishqalanish kuchi radiusga teskari proportsionaldir, bu katta g'ildiraklarning kichiklardan ustunligini tushuntiradi.
Bu kuchning g'ildirak radiusiga teskari proportsionalligi shuni ko'rsatadiki, bir xil massaga ega va bir xil materialdan yasalgan turli radiusli ikkita g'ildirak bo'lsa, radiusi kattaroq bo'lgan g'ildirakni ishlatish osonroq. bud.
Yillanish nisbati
Bu turdagi ishqalanish kuchi formulasiga muvofiq, biz dumalab ishqalanish koeffitsienti Lk uzunlik o'lchamiga ega ekanligini olamiz. Bu asosan aloqa qiluvchi organlarning tabiatiga bog'liq. Aylanma ishqalanish koeffitsientining radiusga nisbati bilan aniqlanadigan qiymat prokat koeffitsienti deb ataladi, ya'ni Ck=Lk / R - o'lchamsiz kattalik.
Darajlanish koeffitsienti Ck sirpanish ishqalanish koeffitsienti Ltr dan sezilarli darajada kichik. Shuning uchun, qaysi turdagi ishqalanish kuchi eng kichik ekanligi haqidagi savolga javob berganda, biz aylanma ishqalanish kuchini ishonch bilan chaqirishimiz mumkin. Bu haqiqat tufayli g'ildirak ixtirosi texnologik taraqqiyotning muhim bosqichi hisoblanadi.insoniylik.
Yillanish nisbati tizimga xos va quyidagi omillarga bogʻliq:
- g'ildirak va sirtning qattiqligi (harakat paytida jismlarning deformatsiyasi qanchalik kichik bo'lsa, aylanish koeffitsienti shunchalik past bo'ladi);
- gʻildirak radiusi;
- gʻildirak ustida ishlaydigan ogʻirlik;
- kontakt yuzasi va uning shakli;
- g'ildirak va sirt o'rtasidagi aloqa sohasidagi yopishqoqlik;
- tana harorati
