Сургуулийн жилүүдэд ч гэсэн долоо, наймдугаар ангид байхдаа хүн бүр динамик физикийн шинэ ойлголт болох үрэлттэй танилцдаг. Гэсэн хэдий ч олон хүн боловсорч гүйцсэний дараа үрэлт гэж юу болох, энэ хүч хэрхэн ажилладагийг мартдаг. Энэ сэдвийг ойлгохыг хичээцгээе.
Үзэл баримтлалын тодорхойлолт
Үрэлт гэдэг нь дараах утгыг агуулсан үзэгдэл юм: хоёр бие бие биетэйгээ шүргэлцэх үед тэдгээрийн хүрэлцсэн газарт тусгай харилцан үйлчлэл үүсч, бие биенээсээ харьцангуй хөдөлгөөнийг үргэлжлүүлэхээс сэргийлдэг. Эдгээр биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн утгыг тооцоолох боломжтой гэдэг нь ойлгомжтой. Үрэлтийн хүч нь энэхүү харилцан үйлчлэлийг тоон байдлаар тодорхойлдог. Хэрэв хатуу биетүүдийн хооронд үрэлт үүсвэл (жишээлбэл, номын тавиуртай ном, ширээтэй алимны харилцан үйлчлэл) бол энэ харилцан үйлчлэлийг хуурай үрэлт гэж нэрлэдэг.
Үрэлт нь цахилгаан соронзон шинж чанартай хүч гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Энэ нь энэ хүчний шалтгаан нь тухайн биеийг бүрдүүлэгч хэсгүүдийн харилцан үйлчлэл юм.
Үрэлт гэж юу вэ?
Манай дэлхийд байдаг олон төрлийн эд зүйлсийн улмаас та боломжтойтус бүр өөрийн гэсэн бүтэцтэй, бие даасан шинж чанартай болохыг тодорхойлох. Энэ нь өөр өөр зүйлүүдийн харилцан үйлчлэл өөр өөр байх болно гэсэн үг юм. Физикийн олон асуудлын мөн чанарыг зөв ойлгох, чадварлаг шийдвэрлэхийн тулд гурван төрлийн үрэлтийг нөхцлөөр тусгаарлах нь заншилтай байдаг. Тиймээс тус бүрийг тусад нь шинжилье:
- Эхний үрэлт нь хоёр биеийн харьцангуй хөдөлгөөн байхгүй үед үүсдэг статик үрэлт юм. Түүний жишээг бид хаа сайгүй харж болно, учир нь энэ үрэлтийн улмаас үүссэн хүч нь объектыг тэнцвэртэй байлгадаг. Жишээлбэл, зөөгч туузан дээрх бараа, хананд хатгасан хадаас эсвэл шалан дээр зогсож буй хүн.
- Нөхцөлтөөр гулсах үрэлт нь хоёр дахь үрэлт юм. Гулсалтын утгыг дараах байдлаар тодорхойлно: тэнцвэрт байдалд байгаа биед статик үрэлтийн хүчнээс их хүч үйлчлэхэд гулсах үрэлтийн хүч үйлчилж, бие хөдөлдөг.
- Эцэст нь нэг нь нөгөөгийнх нь гадаргуу дээгүүр эргэлддэг хоёр биеийн харилцан үйлчлэлийг тайлбарладаг өнхрөх үрэлт. Өнхрөх ба гулсах үрэлтийн ялгаа нь аливаа хөдөлгөөнд биеийн хэсгүүд нь контактын гадаргуугийн уртын дагуу шилжиж, эвдэрсэн молекул хоорондын бондуудын оронд шинээр үүсдэгтэй холбон тайлбарладаг. Дугуй гулсахгүйгээр эргэлдэж байгаа тохиолдолд дугуйны хэсгүүдийг өргөхөд молекулын холбоо нь гулсахаас хамаагүй хурдан тасардаг. Өнхрөх үрэлтийн хүч нь гулсах хүчнээс бага байна.
Үрэлтийг хаана, хэрхэн ашиглах вэ?
Үрэлт ньЭнэ бол орлуулашгүй үзэгдэл бөгөөд үүнгүйгээр бид энгийн зүйлийг хийх боломжгүй: алхах, суух эсвэл зүгээр л гартаа объект барих. Тиймээс үрэлтийн ач холбогдлыг дутуу үнэлж болохгүй. Францын физикч Гийом хэлэхдээ: "Хэрэв үрэлт байхгүй байсан бол манай дэлхий яг л шингэн дусал шиг байх байсан."
Үрэлтийг хамгийн зөв тодорхойлдог хамгийн сайн жишээ бол дугуйны ажиллагаа юм. Эрт дээр үед ч гэсэн өнхрөх үрэлтийн хүч нь гулсах үрэлтийн хүчнээс хамаагүй бага байдаг нь анзаарагдсан. Хүнд, том ачааг зөөхийн тулд гуалин эсвэл бул тавихад хүргэсэн нь гулсмал үрэлтийн маргаангүй ашиг тус байсан юм. Цаг хугацаа өнгөрөхөд хүмүүс өнхрөх үрэлтийн гайхалтай шинж чанаруудын талаархи мэдлэгээ сайжруулж, үрэлтийн хүчний нөлөөн дор объектуудын хөдөлгөөнийг ажиглаж, эцэст нь дугуйг зохион бүтээжээ! Орчин үеийн ертөнцөд эдгээр орлуулашгүй хэсгүүдгүйгээр амьдралыг төсөөлөхийн аргагүй юм, учир нь дугуй нь аливаа тээврийн хэрэгслийн хоёр дахь "хөдөлгүүр" юм!
Үрэлтийн хүчний утгыг хэрхэн тооцох вэ?
Бусад хүчний нэгэн адил үрэлтийн хүч нь бүхэл тоон утгатай. Хөдөлгөөн болон бусад төрлийн ажилд хэр их хүч шаардагдахыг нарийн тодорхойлохын тулд статик үрэлтийн хүчийг тооцоолох шаардлагатай. Инженерүүд ихэвчлэн үйлдвэр барих эсвэл шинэ төхөөрөмж зохион бүтээхдээ үүнийг хийдэг. Гэсэн хэдий ч жирийн сургуулийн сурагчид хүртэл үрэлтийн хүчийг тооцоолох шаардлагатай тодорхой ажлуудтай тулгардаг. Тиймээс тоолоходутгын хувьд та энгийн томъёог ашиглах хэрэгтэй: Ffriction=KN, энд k нь үрэлтийн коэффициент юм. Бүх коэффициентүүдийн утга нь бие хөдөлж, харилцан үйлчилж буй объектын гадаргуугаас үргэлж хамаардаг. Манай томьёоны "N" нь бие дээрх тулгуурын урвалын хүчийг илэрхийлдэг. Энэ нь үндсэндээ тулгуурын гадаргуутай харьцаж буй биеийн массаас хамаарна.
Бодлого дээрх хүчний утгыг тооцоолно
Хэвтээ самбар дээр m=3 кг жинтэй бие байна гэж бодъё. Модон хавтан ба их бие хоорондын үрэлтийн коэффициент 0.3. Үрэлтийн хүчний утгыг хэрхэн олох вэ? Энэ нь маш энгийн, таны хийх ёстой зүйл бол бидний утгыг томъёонд оруулах явдал юм. Энэ тохиолдолд N нь биеийн жинтэй тэнцүү гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй (Ньютоны 3-р хуулийн дагуу). Тиймээс хүссэн хүч нь (мг)k=(3 кг10 м/с2)0, 3=9 H.
