Үрэлтийн хүч нь биеийн аливаа хөдөлгөөнөөс сэргийлдэг физик хэмжигдэхүүн юм. Энэ нь дүрмээр бол бие нь хатуу, шингэн, хийн бодист шилжих үед тохиолддог. Төрөл бүрийн үрэлтийн хүч нь хүний амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд тэдгээр нь биеийн хурдыг хэт ихэсгэхээс сэргийлдэг.
Үрэлтийн хүчний ангилал
Ерөнхий тохиолдолд бүх төрлийн үрэлтийн хүчийг гулсах, өнхрөх, амрах үрэлтийн хүч гэсэн гурван төрлөөр тодорхойлдог. Эхнийх нь статик, нөгөө хоёр нь динамик. Амрах үед үрэлт нь биеийг хөдөлж эхлэхээс сэргийлдэг бөгөөд гулсах үед бие нь хөдөлгөөний явцад өөр биений гадаргуу дээр үрэгдэх үед үрэлт үүсдэг. Дугуй биет хөдөлж байх үед өнхрөх үрэлт үүсдэг. Нэг жишээ татъя. Энэ төрлийн (өнхрөх үрэлтийн хүч) тод жишээ бол асфальтан дээрх машины дугуйны хөдөлгөөн юм.
Үрэлтийн хүчний мөн чанар нь хоёр биеийн үрэлтийн гадаргуугийн хооронд бичил харуурын согогтой байх явдал юм. Энэ шалтгааны улмаас үүссэн хүч дээр ажиллаж байнахөдөлж байгаа буюу хөдөлж эхэлж буй биет нь шүргэж буй биетүүдийн гадаргууд перпендикуляр чиглэсэн N тулгуурын хэвийн урвалын хүч ба F үрэлтийн хүчний нийлбэрээс бүрдэнэ. хүрэлцэх гадаргуутай бөгөөд биеийн хөдөлгөөний эсрэг байдаг.
Хоёр хатуу биетийн хоорондох үрэлт
Өөр өөр төрлийн үрэлтийн хүчний асуудлыг авч үзэхдээ хоёр хатуу биетийн хувьд дараах зүй тогтол ажиглагдсан:
- Үрэлтийн хүч нь тулгуур гадаргуутай параллель чиглэнэ.
- Үрэлтийн коэффициент нь хүрэлцэх гадаргуугийн шинж чанар, түүнчлэн тэдгээрийн нөхцөл байдлаас хамаарна.
- Хамгийн их үрэлтийн хүч нь контактын гадаргуугийн хооронд үйлчилдэг хэвийн хүч эсвэл дэмжих урвалтай шууд пропорциональ байна.
- Ижил биетүүдийн хувьд үрэлтийн хүч нь бие хөдөлж эхлэхээс өмнө их байдаг ба дараа нь бие хөдөлж эхлэхэд багасдаг.
- Үрэлтийн коэффициент нь контактын хэсгээс хамаарахгүй бөгөөд гулсах хурдаас бараг хамаардаггүй.
Хууль
Хөдөлгөөний хуулиудын туршилтын материалыг нэгтгэн дүгнэж үзвэл бид үрэлтийн тухай дараах үндсэн хуулиудыг бий болгосон:
- Хоёр биеийн хооронд гулсах эсэргүүцэл нь тэдгээрийн хооронд үйлчилж буй ердийн хүчтэй пропорциональ байна.
- Үрж буй биений хоорондох хөдөлгөөнийг эсэргүүцэх нь тэдгээрийн хоорондын хүрэлцэх хэсгээс хамаарахгүй.
Хоёр дахь хуулийг харуулахын тулд бид дараах жишээг өгч болно: хэрэв та блок аваад гадаргуу дээр гулсуулж хөдөлгөвөл ийм хөдөлгөөн хийхэд шаардлагатай хүч байна.блок нь гадаргуу дээр урт талтайгаа, мөн төгсгөлтэй нь зогсоход ижил байх болно.
Физик дэх янз бүрийн төрлийн үрэлтийн хүчний тухай хуулиудыг 15-р зууны төгсгөлд Леонард да Винчи нээсэн. Дараа нь тэд удаан хугацаанд мартагдсан бөгөөд зөвхөн 1699 онд Францын инженер Амонтон дахин нээжээ. Түүнээс хойш үрэлтийн хуулиуд түүний нэрийг авчээ.
Үрэлтийн хүч яагаад тайван үед гулсах хүчнээс их байдаг вэ?
Хэд хэдэн төрлийн үрэлтийн хүчийг (амрах ба гулсах) авч үзэхдээ статик үрэлтийн хүч нь үргэлж статик үрэлтийн коэффициент ба тулгуурын урвалын хүчний үржвэрээс бага буюу тэнцүү байдгийг анхаарах хэрэгтэй. Эдгээр үрэлтийн материалын үрэлтийн коэффициентийг туршилтаар тодорхойлж, зохих хүснэгтэд оруулсан болно.
Динамик хүчийг статик хүчний нэгэн адил тооцоолно. Зөвхөн энэ тохиолдолд үрэлтийн коэффициентийг гулгахад тусгайлан ашигладаг. Үрэлтийн коэффициентийг ихэвчлэн Грекийн Μ (mu) үсгээр тэмдэглэдэг. Тиймээс үрэлтийн хүчний хоёрын ерөнхий томъёо нь: Ftr=ΜN, энд N нь тулгуурын урвалын хүч юм.
Эдгээр төрлийн үрэлтийн хүчний ялгааны мөн чанарыг нарийн тогтоогоогүй байна. Гэсэн хэдий ч ихэнх эрдэмтэд статик үрэлтийн хүч нь гулсах үеийнхээс их байдаг гэж үздэг, учир нь биесүүд бие биентэйгээ харьцангуй удаан хугацаанд тайван байх үед тэдгээрийн гадаргуугийн хооронд ионы холбоо эсвэл гадаргуугийн бие даасан цэгүүдийн микрофьюси үүсч болно. Эдгээр хүчин зүйлүүд нь статик өсөлтийг үүсгэдэгүзүүлэлт.
Хэд хэдэн төрлийн үрэлтийн хүч ба тэдгээрийн илрэлийн жишээ бол машины хөдөлгүүрийн цилиндр дэх бүлүүр бөгөөд хөдөлгүүр удаан хугацаанд ажиллахгүй бол цилиндрт "гагнаж" байдаг.
Хэвтээ гулсах их бие
Гадны хүчний F-д -ийн үйлчлэлээр гадаргуугийн дагуу гулсах замаар хөдөлж эхэлсэн биеийн хөдөлгөөний тэгшитгэлийг авъя. Энэ тохиолдолд биед дараах хүч үйлчилнэ:
- Fv – гадаад хүч;
- Ftr – Fv хүчний эсрэг чиглэлтэй үрэлтийн хүч;
- N нь туйлын утгаараа P биеийн жинтэй тэнцүү ба гадаргуу руу чиглэсэн, өөрөөр хэлбэл түүн рүү тэгш өнцөгт чиглэсэн тулгуурын урвалын хүч юм.
Бүх хүчний чиглэлийг харгалзан бид энэ хөдөлгөөний тохиолдолд Ньютоны 2-р хуулийг бичнэ: Fv - Ftr=ma, энд m - биеийн жин, a - хөдөлгөөний хурдатгал. Ftr=ΜN, N=P=mg, энд g нь чөлөөт уналтын хурдатгал гэдгийг мэдэж, бид дараахийг авна: Fv – Μмг=ма. Эндээс гулсаж буй биеийн хөдөлж буй хурдатгалыг илэрхийлэхэд бид дараахийг олж авна: a=F -д / m – Μg.
Шингэн дэх хатуу биетийн хөдөлгөөн
Ямар төрлийн үрэлтийн хүч байдгийг авч үзэхдээ физикийн нэгэн чухал үзэгдлийг дурдах хэрэгтэй бөгөөд энэ нь хатуу биет шингэн дотор хэрхэн хөдөлж байгааг тайлбарладаг. Энэ тохиолдолд бид шингэн дэх биеийн хурдаас хамаарч тодорхойлогддог аэродинамик үрэлтийн тухай ярьж байна. Хоёр төрлийн хөдөлгөөн байдаг:
- Хэзээхатуу бие бага хурдтай хөдөлдөг бол ламинар хөдөлгөөний тухай ярьдаг. Ламинар хөдөлгөөн дэх үрэлтийн хүч нь хурдтай пропорциональ байна. Үүний нэг жишээ бол бөмбөрцөг биетүүдэд зориулсан Стоксын хууль юм.
- Шингэн дэх биеийн хөдөлгөөн нь тодорхой босго хэмжээнээс өндөр хурдтай явагдах үед шингэний урсгалаас үүссэн эргүүлэгүүд биеийн эргэн тойронд гарч эхэлдэг. Эдгээр эргүүлэг нь хөдөлгөөнд саад болох нэмэлт хүчийг бий болгодог бөгөөд үр дүнд нь үрэлтийн хүч нь хурдны квадраттай пропорциональ байна.
Өнхрөх үрэлтийн хүчний мөн чанар
Үрэлтийн хүчний төрлүүдийн тухай ярихдаа өнхрөх үрэлтийн хүчийг гурав дахь төрөл гэж нэрлэдэг заншилтай. Энэ нь бие нь тодорхой гадаргуу дээр эргэлдэж, энэ биеийн хэв гажилт, гадаргуу нь өөрөө тохиолддог үед илэрдэг. Энэ нь туйлын хэв гажилтгүй бие ба гадаргуугийн хувьд гулсмал үрэлтийн хүчний талаар ярих нь утгагүй юм. Илүү дэлгэрэнгүй харцгаая.
Өнхрөх үрэлтийн коэффициент гэсэн ойлголт нь гулсахтай төстэй. Өнхрөх явцад биеийн гадаргуугийн хооронд гулсалт байхгүй тул гулсалтын үрэлтийн коэффициент нь гулсахаас хамаагүй бага байна.
Итгэлцүүрт нөлөөлдөг гол хүчин зүйл бол гулсмал үрэлтийн хүчний төрөлд хамаарах механик энергийн гистерезис юм. Ялангуяа дугуй нь ямар материалаар хийгдсэн, ямар ачаалалтай байгаагаас хамааран хөдөлгөөний явцад уян хатан гажигтай байдаг. Уян хэв гажилтын давтагдах мөчлөг нь механик энергийн нэг хэсгийг дулааны энерги болгон шилжүүлэхэд хүргэдэг. Үүнээс гадна, улмаасгэмтэл, дугуй болон гадаргууд хүрэх хэсэг аль хэдийн хязгаарлагдмал хүрээтэй байна.
өнхрөх үрэлтийн хүчний томъёо
Хэрэв бид дугуйг эргүүлэх хүчний моментийг илэрхийлбэл, өнхрөх үрэлтийн хүч нь Ftr.k.=Μ k N / R, энд N нь тулгуурын урвал, R нь дугуйны радиус, Μк – гулсмал үрэлтийн коэффициент. Иймд өнхрөх үрэлтийн хүч нь радиустай урвуу хамааралтай бөгөөд энэ нь том дугуйнуудын жижиг дугуйнаас давуу талыг тайлбарладаг.
Энэ хүчний дугуйны радиустай урвуу харьцаа нь ижил масстай, ижил материалаар хийгдсэн өөр радиустай хоёр дугуйны хувьд том радиустай дугуйг ашиглахад хялбар болохыг харуулж байна. бага.
Өнхрөх харьцаа
Энэ төрлийн үрэлтийн хүчний томъёоны дагуу бид өнхрөх үрэлтийн коэффициент Μk нь уртын хэмжээтэй байна. Энэ нь голчлон холбоо барих байгууллагуудын шинж чанараас хамаардаг. Өнхрөх үрэлтийн коэффициентийг радиустай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог утгыг гулсмал коэффициент гэж нэрлэдэг, өөрөөр хэлбэл Ck=Μk / R нь хэмжээсгүй хэмжигдэхүүн.
Өнхрөх коэффициент Ck нь гулсалтын үрэлтийн коэффициент Μtr-аас хамаагүй бага байна. Тиймээс, ямар төрлийн үрэлтийн хүч хамгийн бага вэ гэсэн асуултанд хариулахдаа бид гулсмал үрэлтийн хүчийг найдвартай нэрлэж болно. Энэ баримтын ачаар дугуйг зохион бүтээх нь технологийн дэвшлийн чухал алхам гэж тооцогддог.хүн чанар.
Өнхрөх харьцаа нь системийн онцлог бөгөөд дараах хүчин зүйлээс хамаарна:
- дугуй ба гадаргуугийн хатуулаг (хөдөлгөөний явцад үүсэх биеийн хэв гажилт бага байх тусам гулсалтын коэффициент бага байх болно);
- дугуйны радиус;
- дугунд үйлчилдэг жин;
- харьцах гадаргуугийн талбай ба түүний хэлбэр;
- дугуй ба гадаргуу хоорондын хүрэлцэх хэсгийн зуурамтгай чанар;
- биеийн температур
