Физикийн тэнцвэрт байдал нь хүрээлэн буй биетүүдтэй харьцангуй тайван байх системийн төлөв юм. Статик бол тэнцвэрт байдлын судалгаа юм. Үйл ажиллагааны тэнцвэрт байдлын талаархи мэдлэг нь үндсэн ач холбогдолтой механизмуудын нэг бол хөшүүрэг юм. Ямар төрлийн хөшүүрэг байдгийг нийтлэлээс авч үзье.
Физикт энэ юу вэ?
Хөшүүргийн төрлүүдийн талаар ярихаасаа өмнө (физикийн хувьд 7-р анги энэ сэдвийг дамжуулдаг) энэ төхөөрөмжийг тодорхойлъё. Хөшүүрэг нь хүчийг зай болгон хувиргах, эсрэгээр нь өөрчлөх боломжийг олгодог энгийн механизм юм. Хөшүүрэг нь энгийн төхөөрөмжтэй бөгөөд энэ нь тодорхой урттай цацраг (самбар, саваа), нэг тулгуураас бүрдэнэ. Тулгуурын байрлал нь тогтмол биш тул цацрагийн дунд болон түүний төгсгөлд хоёуланд нь байрлуулж болно. Тулгуурын байрлал нь хөшүүргийн төрлийг ерөнхийд нь тодорхойлдог гэдгийг бид шууд тэмдэглэж байна.
Сүүлийнхийг хүмүүс эрт дээр үеэс хэрэглэж ирсэн. Тиймээс эртний Месопотами эсвэл Египтэд түүний тусламжтайгаар гол мөрний ус өргөх эсвэл асар том чулуунуудыг хөдөлгөж байсан нь мэдэгдэж байна.төрөл бүрийн барилга байгууламж барих. Эртний Грекд хөшүүргийг идэвхтэй ашиглаж байсан. Энэхүү энгийн механизмыг ашигласнаас хойш үлдсэн цорын ганц бичмэл нотолгоо бол Плутархын "Зэрэгцээ амьдрал" ном бөгөөд философич Архимед блок, хөшүүргийн системийг ашигласан жишээг өгсөн байдаг.
Моментийн тухай ойлголт
Хүчний моментийн тухай ойлголттой нягт холбоотой авч үзэж буй механизмын тэнцвэрт байдлын асуудлыг судалбал физикийн янз бүрийн төрлийн хөшүүргийн ажиллах зарчмыг ойлгох боломжтой.
Хүчийг хэрэглэх цэгээс эргэлтийн тэнхлэг хүртэлх зайд үржүүлж олох утгыг хүчний момент гэнэ. Энэ зайг "хүчний мөр" гэж нэрлэдэг. F ба d - хүч ба түүний мөрийг тус тус тэмдэглэе:
M=Fd
Хүчний момент нь бүхэл системийн энэ тэнхлэгийг тойрон эргэх боломжийг олгодог. Түлхүүрээр самарыг тайлах эсвэл хаалганы нугаснаас хол байгаа бариултай хаалгыг онгойлгох нь хүч хэрэглэх мөчийг ажиглаж болох тод жишээ юм.
Момент нь вектор хэмжигдэхүүн юм. Асуудлыг шийдэхдээ ихэвчлэн түүний шинж тэмдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Биеийн системийг цагийн зүүний эсрэг эргүүлэхэд хүргэдэг аливаа хүч нь + тэмдгээр хүчний момент үүсгэдэг гэдгийг санах нь зүйтэй.
Хөшүүрэгний тэнцвэр
Дээрх зурагт ердийн хөшүүргийг харуулсан ба түүн дээр үйлчлэх хүчийг тэмдэглэсэн байна. Дараа нь нийтлэлд үүнийг хэлэх болно -эхний төрлийн хөшүүрэг. Энд F ба R үсэг нь гадны хүч ба ачааны тодорхой жинг тус тус илэрхийлдэг. Та мөн тулгуур нь төвөөс нүүлгэж байгааг харж болно, тиймээс dF болон dR гарны урт нь хоорондоо тэнцүү биш байна.
Статикт хөшүүрэг нь бүхэл бүтэн механизмаар хөдөлдөггүй, түүнд үйлчлэх бүх хүчний нийлбэр тэгтэй тэнцүү байх ёстойг харуулсан. Бид зөвхөн хоёрыг нь л тэмдэглэсэн. Үнэн хэрэгтээ энэ хоёрын эсрэг, тэдгээрийн нийлбэртэй тэнцэх гурав дахь нь бас байдаг - энэ бол дэмжлэг үзүүлэх хариу үйлдэл юм.
Хөшүүргийг эргүүлэх хөдөлгөөн хийхгүйн тулд бүх хүчний моментуудын нийлбэр тэгтэй тэнцүү байх шаардлагатай. Дэмжлэгийн урвалын хүчний мөр нь тэг учраас энэ нь мөчийг үүсгэдэггүй. F ба R хүчний моментуудыг бичихэд л үлдлээ:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
Хөшүүргийн тэнцвэрийн нөхцөлийг томьёо болгон тэмдэглэсэн, мөн өгсөн:
dR/dF=F/R
Энэ тэгш байдал нь хөшүүргийг эргүүлэхгүйн тулд гаднах хүч нь өргөж буй ачааны жингээс хэд дахин их (бага) байх ёстой, энэ хүчний гар нь хэд дахин бага (их) ачааны ачааг ачаалах гарнаас илүү.
Өгөгдсөн үг хэллэг нь бид хэлэлцэж буй механизмын тусламжтайгаар замдаа хичнээн удаа ялсан ч тэр хэмжээгээрээ хүчээ алддаг гэсэн үг.
Анхны төрлийн хөшүүрэг
Өмнөх догол мөрөнд харуулсан. Энэ төрлийн хөшүүргийн хувьд дэмжлэг нь F ба R хүчнүүдийн хооронд байрладаг гэдгийг бид зүгээр л хэлж байна. Гарны уртын харьцаанаас хамааран ийм хөшүүрэг ньжин өргөх болон биеийг хурдасгахад аль алинд нь хэрэглэнэ.
Механик жинлүүр, хайч, хадаас татагч, катапульт зэрэг нь эхний төрлийн хөшүүргийн жишээ юм.
Тэнцвэрийн хувьд бид ижил урттай хоёр гартай тул хөшүүргийн тэнцвэрт байдал нь зөвхөн F ба R хүчнүүд хоорондоо тэнцүү байх үед л хүрдэг. Энэ баримт нь үл мэдэгдэх масстай биеийг жишиг утгатай харьцуулан жинлэхэд ашиглагддаг.
Хайч болон хумс чирэгч нь хүч чадлаа олж авах боловч замдаа алдах гол жишээ юм. Цаасан хуудсыг хайчны тэнхлэгт ойртох тусам түүнийг огтлоход хялбар байдаг гэдгийг хүн бүр мэддэг. Эсрэгээр, хэрэв та хайчны үзүүрээр цаас хайчлах гэж оролдвол тэд үүнийг "зажилж" эхлэх магадлал өндөр байна. Хайч эсвэл хумс чирэгчийн бариул урт байх тусам холбогдох үйлдлийг хийхэд хялбар болно.
Катапультын тухайд гэвэл энэ нь замдаа хөшүүргийн тусламжтайгаар олж авсан, улмаар мөрөн нь суманд өгч буй хурдатгалын тод жишээ юм.
Хоёр дахь төрлийн хөшүүрэг
Хоёр дахь төрлийн бүх хөшүүргүүдэд тулгуур нь дам нурууны нэг үзүүрийн ойролцоо байрладаг. Энэ зохицуулалт нь хөшүүрэг дээр зөвхөн нэг мөр байхад хүргэдэг. Энэ тохиолдолд ачааны жин үргэлж тулгуур ба гадаад хүчний F хооронд байрладаг. Хоёр дахь төрлийн хөшүүрэг дэх хүчний зохицуулалт нь цорын ганц ашигтай үр дүнд хүргэдэг: хүч чадал нэмэгдэх.
Ийм төрлийн хөшүүргийн жишээ бол хүнд ачаа зөөх зориулалттай түрдэг тэрэг, самар бутлуур юм. Энэ хоёр тохиолдолд зам дээрх алдагдал нь сөрөг утгатай байдаггүй. Тиймээс, гарын авлагын хувьдтэргэнцэр, энэ нь зөвхөн хөдөлж байх үед ачааллыг хадгалах нь чухал юм. Энэ тохиолдолд үзүүлэх хүч нь ачааны жингээс хэд дахин бага байна.
Гурав дахь төрлийн хөшүүрэг
Энэ төрлийн хөшүүргийн загвар нь өмнөхтэй олон талаараа төстэй юм. Энэ тохиолдолд тулгуур нь мөн цацрагийн төгсгөлүүдийн аль нэгэнд байрладаг бөгөөд хөшүүрэг нь нэг гартай байдаг. Гэсэн хэдий ч түүний доторх үйл ажиллагааны хүчний байршил нь хоёр дахь төрлийн хөшүүргээс огт өөр юм. F хүч хэрэглэх цэг нь ачааны жин ба тулгуурын хооронд байна.
Хүрз, хаалт, саваа, хясаа нь энэ төрлийн хөшүүргийн гайхалтай жишээ юм. Энэ бүх тохиолдолд бид замдаа хожиж байгаа ч хүч чадал ихээхэн алдагддаг. Жишээлбэл, хүнд ачааг хясаагаар барихын тулд их хэмжээний F хүч хэрэглэх шаардлагатай тул энэ хэрэгслийг ашиглах нь хүнд юм барина гэсэн үг биш юм.
Дүгнэж хэлэхэд бүх төрлийн хөшүүрэг ижил зарчмаар ажилладаг гэдгийг бид тэмдэглэж байна. Тэд ачаа зөөвөрлөх ажилд ашиг өгөхгүй бөгөөд зөвхөн энэ ажлыг илүү тохиромжтой хэрэгжүүлэх чиглэлд дахин хуваарилах боломжийг танд олгоно.
