Үрэлт бол бидний өдөр тутмын амьдралд байнга тулгардаг үзэгдэл юм. Үрэлт нь хортой эсвэл ашигтай эсэхийг тодорхойлох боломжгүй юм. Халтиргаатай мөсөн дээр алхам ч хийх нь хэцүү ажил юм шиг санагдаж, барзгар асфальтан гадаргуу дээр алхах нь таашаал юм. Тосолгоогүй машины эд анги илүү хурдан элэгддэг.
Үрэлтийн судалгаа, түүний үндсэн шинж чанарыг мэдэх нь хүн үүнийг ашиглах боломжийг олгодог.
Физик дэх үрэлтийн хүч
Хөдөлгөөний чиглэлийн эсрэг чиглэсэн нэг биеийг нөгөө биений гадаргуу дээр хөдөлгөх буюу хөдөлгөх оролдлогоос үүсэх хүчийг үрэлтийн хүч гэнэ. Томъёо нь олон параметрээс хамаардаг үрэлтийн хүчний модуль нь эсэргүүцлийн төрлөөс хамаарч өөр өөр байдаг.
Дараах үрэлтийн төрлүүд ялгагдана:
• амрах;
• гулсуур;
• өнхрөх.
Хүнд зүйлийг (шүүгээ, чулуу) байрнаас нь хөдөлгөх гэсэн аливаа оролдлого нь хүний хүчийг хурцатгахад хүргэдэг. Үүний зэрэгцээ объектыг хөдөлгөөнд оруулах нь үргэлж боломжгүй байдаг. Амрах үеийн үрэлт үүнд саад болдог.
Амралтын төлөв
Статик үрэлтийн хүчийг тооцоолох томъёохангалттай нарийвчлалтай тодорхойлох боломжийг бидэнд олгодоггүй. Ньютоны гурав дахь хуулийн дагуу статик эсэргүүцлийн хүчний хэмжээ нь хэрэглэсэн хүчнээс хамаарна.
Хүч ихсэх тусам үрэлтийн хүч нэмэгддэг.
0 < Fамрах асуудал < Fmax
Амралтын үрэлт нь модонд хатгасан хадаас унахаас сэргийлнэ; утсаар оёсон товчлуурууд нь бат бөх бэхлэгдсэн байдаг. Сонирхолтой нь энэ нь хүнийг алхах боломжийг олгодог амралтын эсэргүүцэл юм. Түүгээр ч барахгүй хүн төрөлхтний хөдөлгөөний чиглэлд чиглэж байгаа нь ерөнхий нөхцөл байдалтай зөрчилдөж байна.
Гулсах үзэгдэл
Биеийг хөдөлгөж буй гадаад хүч нь хамгийн их статик үрэлтийн хүчний утга хүртэл өсөхөд бие хөдөлж эхэлдэг. Нэг биеийг нөгөөгийн гадаргуу дээгүүр гулсуулах явцад гулсах үрэлтийн хүчийг авч үздэг. Үүний утга нь харилцан үйлчлэх гадаргуугийн шинж чанар болон гадаргуу дээрх босоо үйл ажиллагааны хүчээс хамаарна.
Гулсалтын үрэлтийн хүчийг тооцоолох томьёо: F=ΜP, энд Μ нь пропорциональ байдлын коэффициент (гулсах үрэлтийн), P нь босоо (хэвийн) даралтын хүч.
Хөдөлгүүрийн нэг хүч нь гулсах үрэлтийн хүч бөгөөд түүний томъёог тулгуурын урвалын хүчийг ашиглан бичдэг. Ньютоны 3-р хууль биелсэнтэй холбоотойгоор хэвийн даралтын хүч ба тулгуурын урвалын хэмжээ ижил, чиглэлийн эсрэг байна: Р=N.
Та томьёо нь өөр хэлбэртэй (F=M N) үрэлтийн хүчийг олохын өмнө урвалын хүчийг тодорхойл.
Гулгах эсэргүүцлийн коэффициентийг хоёр үрэлтийн гадаргууд туршилтаар нэвтрүүлсэн бөгөөд тэдгээрийн боловсруулалтын чанар, материалын чанараас хамаарна.
Хүснэгт. Төрөл бүрийн гадаргуугийн эсэргүүцлийн коэффициентийн утга
| хх | Харилцаж буй гадаргуу | Гулсалтын үрэлтийн коэффициентийн утга |
| 1 | Ган+мөс | 0, 027 |
| 2 | Царс+царс | 0, 54 |
| 3 | Арьс+ширэм | 0, 28 |
| 4 | Хүрэл+төмөр | 0, 19 |
| 5 | Хүрэл+цутгамал | 0, 16 |
| 6 | Ган+ган | 0, 15 |
Томьёог нь дээр бичсэн статик үрэлтийн хамгийн том хүчийг гулсалтын үрэлтийн хүчний нэгэн адил тодорхойлж болно.
Энэ нь жолоодлогын эсэргүүцлийн хүчийг тодорхойлох асуудлыг шийдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой болно. Жишээлбэл, дээрээс дарагдсан гараар хөдөлж буй ном нь гар болон номын хооронд үүссэн амралтын эсэргүүцлийн хүчний нөлөөн дор гулсдаг. Эсэргүүцлийн хэмжээ нь ном дээрх босоо даралтын хүчний утгаас хамаарна.
Өнхрөх үзэгдэл
Өвөг дээдсийн маань чирэгчээс сүйх тэргэнд шилжсэн үеийг хувьсгалт гэж үздэг. Дугуйг зохион бүтээсэн нь хүн төрөлхтний хамгийн том бүтээл юм. Дугуй гадаргуу дээгүүр хөдөлж байх үед үүсдэг өнхрөх үрэлт нь гулсалтын эсэргүүцлээс мэдэгдэхүйц бага байна.
Өнхрөх үрэлтийн хүч үүсэх нь дугуйны гадаргуу дээрх хэвийн даралтын хүчтэй холбоотой бөгөөд түүнийг гулсахаас ялгах шинж чанартай байдаг. Дугуйны бага зэрэг хэв гажилтын улмаас үүссэн талбайн төв болон түүний ирмэгийн дагуу янз бүрийн даралтын хүч үүсдэг. Хүчний энэ ялгаа нь гулсмал эсэргүүцлийн илрэлийг тодорхойлдог.
Өнхрөх үрэлтийн хүчийг тооцоолох томьёог ихэвчлэн гулсах үйл явцтай адил авдаг. Ялгаа нь зөвхөн чирэх коэффициентийн утгуудаас л харагдана.
Эсэргүүцлийн мөн чанар
Үрэлтийн гадаргуугийн тэгш бус байдал өөрчлөгдөхөд үрэлтийн хүчний утга мөн өөрчлөгддөг. Өндөр томруулсан үед контактын хоёр гадаргуу нь хурц оргилтой овойлт шиг харагдана. Давхардсан үед энэ нь бие биенээсээ цухуйсан хэсгүүд юм. Холбоо барих нийт талбай нь ач холбогдолгүй юм. Биеийг хөдөлгөх эсвэл хөдөлгөхийг оролдох үед "оргилууд" нь эсэргүүцэл үүсгэдэг. Үрэлтийн хүчний хэмжээ нь контактын гадаргуугийн талбайгаас хамаардаггүй.
Хоёр төгс гөлгөр гадаргуу нь ямар ч эсэргүүцэл үзүүлэхгүй байх шиг байна. Практикт энэ тохиолдолд үрэлтийн хүч хамгийн их байдаг. Энэ зөрүүг хүчний гарал үүслийн шинж чанараар тайлбарладаг. Эдгээр нь харилцан үйлчлэгч биетүүдийн атомуудын хооронд ажилладаг цахилгаан соронзон хүч юм.
Байгалийн үрэлт дагалддаггүй механик процессууд боломжгүй, учир нь "унтраах" чадварцэнэглэгдсэн биетүүдийн хооронд цахилгаан харилцан үйлчлэл байхгүй. Эсэргүүцлийн хүчний бие биенүүдийн харилцан байрлалаас хараат бус байх нь тэднийг потенциалгүй гэж нэрлэх боломжийг бидэнд олгодог.
Харилцаж буй биетүүдийн хурдаас хамаарч томъёо нь өөрчлөгддөг үрэлтийн хүч нь харгалзах хурдны квадраттай пропорциональ байдаг нь сонирхолтой юм. Энэ хүч нь шингэний наалдамхай эсэргүүцлийн хүчийг агуулдаг.
Шингэн ба хий дэх хөдөлгөөн
Хатуу биеийн шингэн эсвэл хий, шингэн дэх хатуу гадаргуугийн ойролцоо хөдөлгөөн нь наалдамхай эсэргүүцэл дагалддаг. Үүний илрэл нь хөдөлгөөний явцад хатуу биетээр шингэсэн шингэний давхаргын харилцан үйлчлэлтэй холбоотой юм. Давхаргын янз бүрийн хурд нь наалдамхай үрэлтийн эх үүсвэр болдог. Энэ үзэгдлийн онцлог нь шингэний статик үрэлт байхгүй байх явдал юм. Гадны нөлөөллийн хэмжээнээс үл хамааран бие нь шингэнд байхдаа хөдөлж эхэлдэг.
Хөдөлгөөний хурдаас хамааран эсэргүүцлийн хүчийг хөдөлгөөний хурд, хөдөлж буй биеийн хэлбэр, шингэний зуурамтгай чанараар тодорхойлно. Нэг биеийн ус, тос дахь хөдөлгөөн нь өөр өөр агуу эсэргүүцэл дагалддаг.
Бага хурдны хувьд: F=kv, энд k нь биеийн шугаман хэмжээс ба орчны шинж чанараас хамаарах пропорциональ хүчин зүйл, v нь биеийн хурд юм.
Шингэний температур нь түүний үрэлтэд мөн нөлөөлдөг. Хүйтэн цаг агаарт машиныг дулаацуулж, тосыг дулаацуулж (түүний зуурамтгай чанар буурдаг) хөдөлгүүрийн эд ангиудын холбоо барих эвдрэлийг багасгахад тусалдаг.
Хурдыг нэмэгдүүлэх
Биеийн хурдыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх нь турбулент урсгалын харагдах байдлыг үүсгэдэг бол эсэргүүцэл нь эрс нэмэгддэг. Утга нь: хөдөлгөөний хурдны квадрат, орчны нягтрал, биеийн гадаргуугийн талбай. Үрэлтийн хүчний томъёо нь өөр хэлбэртэй байна:
F=kv2, энд k нь биеийн хэлбэр ба орчны шинж чанараас хамаарах пропорциональ хүчин зүйл, v нь биеийн хурд.
Хэрэв биеийг жигдрүүлбэл үймээн самууныг багасгаж болно. Дельфин, халимны биеийн хэлбэр нь амьтдын хурдад нөлөөлдөг байгалийн хуулиудын төгс жишээ юм.
Эрчим хүчний хандлага
Биеийг хөдөлгөх ажлыг хийхэд хүрээлэн буй орчны эсэргүүцэл саад болдог. Эрчим хүч хадгалагдах хуулийг ашиглахдаа механик энергийн өөрчлөлт нь үрэлтийн хүчний ажилтай тэнцүү гэж тэд хэлдэг.
Хүчний ажлыг дараах томъёогоор тооцоолно: A=Fscosα, энд F нь биеийн s зайг хөдөлгөх хүч, α нь хүчний чиглэл ба шилжилтийн хоорондох өнцөг юм.
Мэдээж эсэргүүцлийн хүч нь биеийн хөдөлгөөний эсрэг байдаг тул cosα=-1 байна. Үрэлтийн хүчний ажил, томъёо нь Atr=- Fs, утга нь сөрөг байна. Энэ тохиолдолд механик энерги нь дотоод энерги болж хувирдаг (деформаци, халаалт).
