Хоёр хатуу гадаргууд хүрэлцэх үед үрэлтийн хүч гэж нэрлэгддэг хүчин зүйл үүсдэгийг оюутан бүр мэддэг. Энэ нийтлэлд үрэлтийн хүчийг ашиглах цэг дээр анхаарлаа хандуулж юу болохыг авч үзье.
Ямар төрлийн үрэлтийн хүч байдаг вэ?
Үрэлтийн хүчийг хэрэглэх цэгийг авч үзэхийн өмнө байгаль, технологид ямар төрлийн үрэлт байдгийг товч санах хэрэгтэй.
Статик үрэлтийг авч үзье. Энэ төрөл нь зарим гадаргуу дээр амарч буй хатуу биеийн төлөв байдлыг тодорхойлдог. Амралтын үрэлт нь биеийг тайван байдлаасаа нүүлгэхээс сэргийлдэг. Жишээлбэл, яг энэ хүчний үйлдлээс болж шалан дээр зогсож буй шүүгээг хөдөлгөхөд хэцүү байдаг.
Гулсалтын үрэлт нь өөр төрлийн үрэлт юм. Энэ нь бие биенээсээ гулсаж буй хоёр гадаргуугийн хооронд харьцах тохиолдолд илэрдэг. Гулсах үрэлт нь хөдөлгөөнийг эсэргүүцдэг (үрэлтийн хүчний чиглэл нь биеийн хурдны эсрэг байдаг). Үүний тод жишээ бол цасан дээр мөсөн дээр гулгаж буй цаначин эсвэл тэшүүрчин юм.
Эцэст нь гурав дахь төрлийн үрэлт нь эргэлдэж байна. Нэг бие нь нөгөөгийн гадаргуу дээр өнхрөхөд энэ нь үргэлж байдаг. Жишээлбэл, дугуй эсвэл холхивчийн өнхрөх нь өнхрөх үрэлтийн чухал жишээ юм.
Тайлбарласан эхний хоёр төрөл нь үрэлтийн гадаргуу дээрх барзгар байдлаас болж үүсдэг. Гурав дахь төрөл нь гулсмал биеийн деформацийн гистерезисийн улмаас үүсдэг.
Гулсах ба сул үрэлтийн хүчний хэрэглээний цэгүүд
Хөдөлгөөнгүй үрэлт нь биетийг контактын гадаргуугийн дагуу хөдөлгөх хандлагатай гадны нөлөөллөөс сэргийлдэг гэж дээр хэлсэн. Энэ нь үрэлтийн хүчний чиглэл нь гадаргуутай параллель гадны хүчний чиглэлийн эсрэг байна гэсэн үг юм. Үзсэн үрэлтийн хүчийг хэрэглэх цэг нь хоёр гадаргуугийн контактын хэсэгт байна.
Статик үрэлтийн хүч нь тогтмол утга биш гэдгийг ойлгох нь чухал. Энэ нь хамгийн их утгатай бөгөөд үүнийг дараах томъёогоор тооцдог:
Ft=µtN.
Гэхдээ энэ дээд утга нь зөвхөн бие хөдөлгөөнөө эхлэх үед л гарч ирдэг. Бусад тохиолдолд статик үрэлтийн хүч нь гадаад хүчний параллель гадаргуутай үнэмлэхүй утгаараа яг тэнцүү байна.
Гулсалтын үрэлтийн хүчийг хэрэглэх цэгийн хувьд статик үрэлтийнхээс ялгаагүй. Статик ба гулсах үрэлтийн хоорондох ялгааны талаар ярихдаа эдгээр хүчний үнэмлэхүй ач холбогдлыг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тиймээс өгөгдсөн хос материалын гулсах үрэлтийн хүч нь тогтмол утга юм. Түүнчлэн, энэ нь статик үрэлтийн хамгийн их хүчнээс үргэлж бага байдаг.
Таны харж байгаагаар үрэлтийн хүчний үйлчлэх цэг нь биеийн хүндийн төвтэй давхцдаггүй. Энэ нь авч үзэж буй хүчнүүд нь гулсаж буй биеийг урагш хөмрөх момент үүсгэдэг гэсэн үг юм. Сүүлийнх нь дугуйчин урд дугуйгаараа хүчтэй тоормослох үед ажиглагдаж болно.
Өнхрөх үрэлт ба түүний хэрэглээний цэг
Өнхрөх үрэлтийн физик шалтгаан нь дээр дурдсан үрэлтийн төрлүүдийнхээс өөр байдаг тул өнхрөх үрэлтийн хүчийг хэрэглэх цэг нь арай өөр шинж чанартай байна.
Машины дугуй хучилт дээр байна гэж бодъё. Энэ дугуй нь гажигтай байгаа нь илт байна. Түүний асфальттай харьцах талбай нь 2dл-тэй тэнцүү бөгөөд l нь дугуйны өргөн, 2d нь дугуй ба асфальтын хажуугийн контактын урт юм. Өнхрөх үрэлтийн хүч нь бие махбодийн мөн чанараараа дугуйны эргэлтийн эсрэг чиглэсэн тулгуурын урвалын момент хэлбэрээр илэрдэг. Энэ мөчийг дараах байдлаар тооцно:
M=Nd
Хэрэв бид үүнийг хувааж R дугуйны радиусаар үржүүлбэл:
болно.
M=Nd/RR=FtR энд Ft=Nd/R
Тиймээс, өнхрөх үрэлтийн хүч Ft нь үнэндээ тулгуурын хариу үйлдэл бөгөөд дугуйны эргэлтийг удаашруулах хандлагатай хүчний агшинг үүсгэдэг.
Энэ хүчний үйлчлэх цэг нь хавтгайн гадаргуутай харьцуулахад босоо дээшээ чиглэсэн бөгөөд массын төвөөс баруун тийш d-ээр шилжсэн (дугуй зүүнээс баруун тийш хөдөлдөг гэж үзвэл).
Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ
ҮйлдэлЯмар ч төрлийн үрэлтийн хүч нь биеийн механик хөдөлгөөнийг удаашруулж, кинетик энергийг дулаан болгон хувиргадаг. Дараах асуудлыг шийдье:
бар нь налуу гадаргуу дээр гулсдаг. Хэрэв гулсах коэффициент нь 0.35, гадаргуугийн налуу өнцөг нь 35o гэдгийг мэдэж байвал түүний хөдөлгөөний хурдатгалыг тооцоолох шаардлагатай.
Бадан дээр ямар хүч үйлчлэхийг авч үзье. Нэгдүгээрт, таталцлын бүрэлдэхүүн хэсэг нь гулсах гадаргуугийн дагуу доошоо чиглэнэ. Энэ нь тэнцүү байна:
F=mgsin(α)
Хоёрт, биеийн хурдатгалын векторын эсрэг чиглэсэн тогтмол үрэлтийн хүч хавтгайн дагуу дээшээ үйлчилдэг. Үүнийг дараах томъёогоор тодорхойлж болно:
Ft=µtN=µtмгcos (α)
Тэгвэл a хурдатгалтай хөдөлж буй баарны Ньютоны хууль дараах хэлбэртэй болно:
ma=mgsin(α) - µtmgcos(α)=>
a=gsin(α) - µtgcos(α)
Өгөгдлийг тэгш байдалд орлуулбал a=2.81 м/с2 болно. Олдсон хурдатгал нь баарны массаас хамаарахгүй гэдгийг анхаарна уу.
