Zamonaviy mashinalar ancha murakkab dizaynga ega. Biroq, ularning tizimlarining ishlash printsipi oddiy mexanizmlardan foydalanishga asoslangan. Ulardan biri tutqichdir. Fizika nuqtai nazaridan u nimani anglatadi, shuningdek, tutqich qanday holatda muvozanatda? Ushbu va boshqa savollarga maqolada javob beramiz.
Fizikadagi tutqich
Bu qanday mexanizm ekanligini hamma yaxshi biladi. Fizikada tutqich ikki qismdan - nur va tayanchdan tashkil topgan strukturadir. Nur taxta, tayoq yoki ma'lum bir uzunlikka ega bo'lgan boshqa qattiq narsa bo'lishi mumkin. Nurning ostida joylashgan qo'llab-quvvatlash mexanizmning muvozanat nuqtasidir. U tutqichning aylanish oʻqiga ega boʻlishini taʼminlaydi, uni ikki qoʻlga ajratadi va tizimning kosmosda oldinga siljishining oldini oladi.
Insoniyat qadim zamonlardan beri tutqichdan asosan ogʻir yuklarni koʻtarish ishini yengillashtirish uchun foydalanib keladi. Biroq, bu mexanizm kengroq qo'llanilishiga ega. Shunday qilib, yukga katta impuls berish uchun foydalanish mumkin. Bunday dasturning yorqin namunasiOʻrta asr katapultlari.
Tutqichga ta'sir qiluvchi kuchlar
Tutqichning qo'llariga ta'sir qiluvchi kuchlarni ko'rib chiqishni osonlashtirish uchun quyidagi rasmni ko'rib chiqing:
Biz bu mexanizmning turli uzunlikdagi qo'llari borligini ko'ramiz (dR<dF). Pastga yo'n altirilgan elkalarining chetlarida ikkita kuch harakat qiladi. Tashqi kuch F R yukini ko'tarishga va foydali ishlarni bajarishga intiladi. R yuki bu ko'tarilishda qarshilik ko'rsatadi.
Aslida bu tizimda uchinchi kuch – qoʻllab-quvvatlash reaksiyasi harakat qiladi. Biroq, bu tutqichning o'q atrofida aylanishiga to'sqinlik qilmaydi yoki hissa qo'shmaydi, faqat butun tizimning oldinga siljmasligini ta'minlaydi.
Shunday qilib, tutqichning muvozanati faqat ikkita kuchning nisbati bilan aniqlanadi: F va R.
Mexanizm muvozanat holati
Tutqich uchun muvozanat formulasini yozishdan oldin, keling, aylanish harakatining bir muhim jismoniy xususiyatini - kuch momentini ko'rib chiqaylik. U yelka d va F kuchining hosilasi sifatida tushuniladi:
M=dF.
Bu formula F kuchi tutqich qoʻliga perpendikulyar taʼsir qilganda amal qiladi. d qiymati tayanch nuqtasidan (aylanish o'qi) F kuch qo'llash nuqtasigacha bo'lgan masofani tavsiflaydi.
Statikani eslab, shuni ta'kidlaymizki, agar uning barcha momentlari yig'indisi nolga teng bo'lsa, tizim o'z o'qlari atrofida aylanmaydi. Ushbu summani topishda kuch momentining belgisini ham hisobga olish kerak. Agar ko'rib chiqilayotgan kuch soat yo'nalishi bo'yicha teskari burilishga moyil bo'lsa, u yaratgan moment ijobiy bo'ladi. Aks holda, kuch momentini hisoblashda uni salbiy belgi bilan qabul qiling.
Tutqich uchun yuqoridagi aylanish muvozanatining shartini qo'llasak, biz quyidagi tenglikka erishamiz:
dRR - dFF=0.
Ushbu tenglikni oʻzgartirib, uni quyidagicha yozishimiz mumkin:
dR/dF=F/R.
Oxirgi ifoda dastagi balansi formulasidir. Tenglik shuni aytadi: dF dR bilan solishtirganda d
F qanchalik katta boʻlsa, R yukini muvozanatlash uchun F kuchini kamroq qoʻllash kerak boʻladi.
Kuch momenti tushunchasidan foydalangan holda berilgan tutqichning muvozanat formulasini birinchi marta miloddan avvalgi III asrda Arximed eksperimental ravishda qo'lga kiritgan. e. Ammo u buni faqat tajriba orqali oldi, chunki o'sha paytda kuch momenti tushunchasi fizikaga kiritilmagan edi.
Tutqich balansining yozma holati, bu oddiy mexanizm nima uchun yo yo'lda yoki kuchda g'alaba qozonishini tushunishga imkon beradi. Gap shundaki, siz tutqichning qo'llarini aylantirsangiz, kattaroq masofa uzoqroq masofani bosib o'tadi. Shu bilan birga, unga qisqaroq kuchdan ko'ra kichikroq kuch ta'sir qiladi. Bunday holda, biz kuchga ega bo'lamiz. Agar elkaning parametrlari bir xil bo'lsa va yuk va kuch teskari bo'lsa, siz yo'lda daromad olasiz.
Muvozanat muammosi
Qoʻl nurining uzunligi 2 metr. Qo'llab-quvvatlashnurning chap uchidan 0,5 metr masofada joylashgan. Ma'lumki, tutqich muvozanat holatidadir va uning chap yelkasiga 150 N kuch ta'sir qiladi. Bu kuchni muvozanatlash uchun o'ng yelkaga qanday massa qo'yish kerak.
Bu muammoni hal qilish uchun biz yuqorida yozilgan balans qoidasini qoʻllaymiz, bizda:
dR/dF=F/R=>
1, 5/0, 5=150/R=>
R=50 N.
Shunday qilib, yukning og'irligi 50 N ga teng bo'lishi kerak (massa bilan adashtirmaslik kerak). Biz ushbu qiymatni tortish formulasi yordamida mos keladigan massaga aylantiramiz, bizda:
m=R/g=50/9, 81=5,1kg.
Og'irligi atigi 5,1 kg bo'lgan tana 150 N kuchni muvozanatlashtiradi (bu qiymat 15,3 kg og'irlikdagi tananing og'irligiga to'g'ri keladi). Bu kuchning uch baravar ortganini bildiradi.
