Хүн төрөлхтөн бие махбодийн хөдөлмөрийг хөнгөвчлөх, хялбар болгохын тулд энгийн машин механизмуудыг эртнээс ашиглаж ирсэн. Эдгээр механизмуудын нэг нь хөшүүрэг юм. Физикийн хөшүүрэг гэж юу вэ, түүний тэнцвэрийг ямар томъёогоор тодорхойлдог, ямар төрлийн хөшүүрэг байдаг вэ - эдгээр бүх асуултыг нийтлэлд харуулсан болно.
Үзэл баримтлал
Физикийн хөшүүрэг нь дам нуруу эсвэл самбар, нэг тулгуураас бүрдэх механизм юм. Дэмжлэг нь ерөнхийдөө цацрагийг хөшүүргийн гар гэж нэрлэдэг тэгш бус хоёр хэсэгт хуваадаг. Сүүлийнх нь тулгуур цэгийн эргэн тойронд эргэлт хийх боломжтой.
Энгийн механизмын хувьд хөшүүрэг нь эрчим хүч эсвэл дамжин өнгөрөх үед ашиг тустай физик ажил гүйцэтгэх зориулалттай. Хэрэглэсэн хүч нь хөшүүргийг ажиллуулах явцад гар дээр ажилладаг. Тэдний нэг нь эсэргүүцлийн хүч юм. Энэ нь зөөх (өргөх) шаардлагатай ачааны жингээс үүсдэг. Хоёрдахь хүч нь ихэнх тохиолдолд хүний гараар хөшүүргийн гарт үйлчилдэг гадны зарим хүч юм.
Дээрх зураг нь ердийн хөшүүргийг харуулж байнахоёр мөр. Энэ нь яагаад хоёр дахь төрлийн хөшүүрэгтэй холбоотой болохыг өгүүллийн сүүлд тайлбарлах болно.
Хөшүүргийн дүрэм дараах байдалтай байна:
ХүчХүчлэх гар=АчааАчаалах гар
Хүчний момент
Физикийн хөшүүргийн сэдвээс бага зэрэг ухарч, түүний үйл ажиллагааг ойлгоход чухал физик хэмжигдэхүүнийг авч үзье. Энэ бол хүчний агшны тухай юм. Энэ нь хүч ба түүний хэрэглээний гарны уртын үржвэр бөгөөд математикийн хувьд дараах байдлаар бичигдсэн болно:
M=Fd
Хүчний гар г ба хөшүүргийн гарыг андуурч болохгүй, ерөнхийдөө эдгээр нь өөр өөр ойлголт юм.
Хүчний момент нь сүүлийнх нь системд эргэлт хийх чадварыг харуулдаг. Тиймээс хаалгыг нугас руу ойртуулахаас илүү бариулаар онгойлгох нь хамаагүй хялбар, эсвэл боолт дээрх самарыг богино эрэг чангалах түлхүүрээр тайлах нь илүү хялбар гэдгийг олон хүн мэддэг.
Хүчний момент нь вектор юм. Физикийн энгийн хөшүүргийн механизмын ажиллагааг ойлгохын тулд хүч нь хөшүүргийн гарыг цагийн зүүний эсрэг эргүүлэх хандлагатай байвал тухайн мөчийг эерэг гэж үзнэ гэдгийг мэдэхэд хангалттай. Хэрэв энэ нь цагийн зүүний дагуу эргэх хандлагатай байвал тухайн мөчийг хасах тэмдгээр авах хэрэгтэй.
Физик дэх хөшүүргийн тэнцвэр
Хөшүүрэг ямар нөхцөлд тэнцвэртэй байхыг ойлгоход хялбар болгохын тулд дараах зургийг анхаарч үзээрэй.
Хоёр хүчийг энд харуулав: R ачаалал ба гадны хүч F үүнийг даван туулахачаалал. Эдгээр хүчний гар нь dR ба dF-тэй тэнцүү байна. Үнэн хэрэгтээ өөр нэг хүч байдаг - хөшүүргийн тулгуур ба дам нурууны хоорондох холбоо барих цэг дээр босоо чиглэлд дээшээ үйлчилдэг тулгуурын урвал. Энэ хүчний мөр тэгтэй тэнцүү тул тэнцвэрийн нөхцөлийг тодорхойлохдоо цаашид авч үзэхгүй.
Статикийн дагуу гадны хүчний моментуудын нийлбэр тэгтэй тэнцүү байвал системийн эргэлт боломжгүй юм. Эдгээр мөчүүдийн нийлбэрийг тэмдэглэгээг харгалзан бичье:
RdR- FdF=0.
Бичсэн тэгш байдал нь хөшүүргийн хангалттай тэнцвэрийн нөхцлийг илэрхийлдэг. Хэрэв хөшүүрэг дээр хоёр хүч биш, харин илүү их хүч үйлчлэх юм бол энэ байдал хэвээр байх болно. Зөвхөн хоёр моментийн нийлбэрийн оронд үйлчлэгч хүчний бүх моментуудын нийлбэрийг олж, тэгтэй тэнцүүлэх шаардлагатай болно.
Ялалт хүчтэй бөгөөд замдаа байна
Өмнөх догол мөрөнд бичсэн физик дэх хөшүүргийн хүчний моментуудын илэрхийлэлийг дараах хэлбэрээр дахин бичнэ:
RdR=FdF
Дээрх томъёоны дагуу:
dR / dF=F / R.
Тэнцвэрийг хадгалахын тулд F хүч нь R ачааны жингээс хэд дахин их байх ёстойг, түүний гараас хэд дахин их байх шаардлагатайг F гараас бага d R. Хөшүүргийг хөдөлгөх явцад том гар нь жижиг гараас илүү урт замыг туулдаг тул бид хөшүүргийг ашиглан ижил ажлыг хоёр аргаар гүйцэтгэх боломжийг олж авдаг:
- илүү их хүч F-г хэрэглэж, мөрөө хөдөлгөбогино зай;
- бага зэрэг F хүч хэрэглэж, мөрөө хол зайд хөдөлгө.
Эхний тохиолдолд R ачааг хөдөлгөх явцад зам дээрх ашиг ололтын тухай ярьдаг бол хоёр дахь тохиолдолд F < R-ээс хойш хүч чадлын өсөлтийг олж авдаг.
Хөшүүргийг хаана ашигладаг вэ, тэдгээр нь юу вэ?
Физикт хөшүүргийн хүч хэрэглэх цэг болон тулгуурын байрлалаас хамааран хамгийн энгийн механизм нь гурван төрлийн байж болно:
- Энэ нь хоёр гартай хөшүүрэг бөгөөд тулгуур байрлал нь дам нурууны хоёр үзүүрээс тэнцүү хэмжээгээр арилдаг. Гарны уртын харьцаанаас хамааран энэ төрлийн хөшүүрэг нь зам, хүч чадлаараа ялах боломжийг олгодог. Түүний хэрэглээний жишээнд жинлүүр, бахө, хайч, хумс чирэгч, хүүхдийн савлуур орно.
- Хоёр дахь төрлийн хөшүүрэг нь нэг гартай, өөрөөр хэлбэл тулгуур нь түүний төгсгөлүүдийн нэгний ойролцоо байрладаг. Энэ тохиолдолд гаднах хүчийг цацрагийн нөгөө үзүүрт хэрэглэж, ачааны хүч нь тулгуур ба гадаад хүчний хооронд үйлчилдэг бөгөөд энэ нь яг энэ хүчээр ялах боломжийг олгодог. Энэ төрлийн хөшүүргийн гол жишээ бол түрдэг тэрэг эсвэл самар хаглагч юм.
- Гурав дахь төрлийн механизмыг загас бариул эсвэл хясаа гэх мэт жишээнүүдээр төлөөлдөг. Энэ хөшүүрэг нь бас нэг гартай, гэхдээ гаднаас үзүүлэх хүч нь ачааллыг хэрэглэх цэгээс аль хэдийн тулгуурт ойртсон байдаг. Энгийн механизмын энэхүү загвар нь зам дээр ялах боломжийг олгодог боловч хүч чадлаа алдах болно. Тийм ч учраас жижиг загасыг бариулын үзүүрт эсвэл хүнд зүйл дээр хясаагаар барихад хэцүү байдаг.
Дахин хэлэхэд физикийн хөшүүрэг л зөвшөөрнөачаа зөөх энэ болон бусад ажлыг гүйцэтгэхэд хялбар болгох боловч энэ ажилд ялах боломжийг танд олгохгүй.
