Үрэлт бол бидний ертөнцийн хөдөлгөөнгүйгээр бие махбодийн үйл явц юм. Физикийн хувьд үрэлтийн хүчний үнэмлэхүй утгыг тооцоолохын тулд авч үзэж буй үрэлтийн гадаргуугийн тусгай коэффициентийг мэдэх шаардлагатай. Үрэлтийн коэффициентийг хэрхэн олох вэ? Энэ нийтлэл нь энэ асуултад хариулах болно.
Физик дэх үрэлт
Үрэлтийн коэффициентийг хэрхэн олох вэ гэсэн асуултад хариулахаасаа өмнө үрэлт гэж юу болох, ямар хүчээр тодорхойлогддогийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Физикт хатуу биетүүдийн хооронд явагддаг ийм үйл явц нь гурван төрөл байдаг. Энэ бол амрах, гулсах, өнхрөх үрэлт юм. Гадны хүч объектыг хөдөлгөхийг оролдох үед үрэлт үргэлж тохиолддог. Нэрнээс нь харахад гулсах үрэлт нь нэг гадаргуу нөгөө гадаргуу дээр гулсах үед үүсдэг. Эцэст нь дугуй биет (дугуй, бөмбөлөг) гадаргуу дээр өнхрөх үед өнхрөх үрэлт үүсдэг.
Бүх төрлийн нийтлэг зүйл бол хэнийг ч урьдчилан сэргийлэх явдал юмХөдөлгөөн ба тэдгээрийн хүчийг хэрэглэх цэг нь хоёр объектын гадаргуугийн хоорондох холбоо барих хэсэгт байрладаг. Мөн эдгээр бүх төрлийн механик энергийг дулаан болгон хувиргадаг.
Гулсах ба статик үрэлтийн хүч нь үрэлтэнд өртөж буй гадаргуу дээрх микроскопийн барзгар байдлаас үүсдэг. Нэмж дурдахад эдгээр төрөл нь диполь-диполь болон үрэлтийн биеийг үүсгэдэг атом ба молекулуудын харилцан үйлчлэлийн бусад төрлөөс шалтгаална.
Өнхрөх үрэлтийн шалтгаан нь өнхрөх объект болон гадаргуутай шүргэлцэх цэгт үүссэн уян харимхай хэв гажилтын гистерезистэй холбоотой.
Үрэлтийн хүч ба үрэлтийн коэффициент
Бүх гурван төрлийн хатуу үрэлтийн хүчийг ижил хэлбэртэй илэрхийллээр дүрсэлсэн. Тэр бол:
Ft=µtN.
Энд N нь биеийн гадаргууд перпендикуляр үйлчлэх хүч юм. Үүнийг дэмжих урвал гэж нэрлэдэг. µt- утгыг харгалзах үрэлтийн төрлийн коэффициент гэнэ.
Гулгах ба амрах үрэлтийн коэффициентууд нь хэмжээсгүй хэмжигдэхүүнүүд юм. Үүнийг үрэлтийн хүч ба үрэлтийн коэффициентийн тэгш байдлыг харвал ойлгож болно. N нь хүч тул тэгшитгэлийн зүүн талыг Ньютоноор, баруун талыг мөн Ньютоноор илэрхийлнэ.
Өнхрөх үрэлтийн хувьд түүний коэффициент нь мөн хэмжээсгүй утга байх боловч уян хатан хэв гажилтын шугаман шинж чанарыг гулсмал объектын радиустай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог.
Гулсах ба амрах үрэлтийн коэффициентүүдийн ердийн утгууд нь нэгжийн аравны нэг юм гэж хэлэх хэрэгтэй. Үрэлтийн хувьдгулсмал үед энэ коэффициент нэгжийн зуу, мянгаттай тохирч байна.
Үрэлтийн коэффициентийг хэрхэн олох вэ?
Итгэлцүүр µt нь математикийн хувьд тооцоход хэцүү хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаарна. Бид тэдгээрийн заримыг жагсаав:
- үрэлтийн гадаргуугийн материал;
- гадаргуугийн чанар;
- шороо, ус гэх мэт зүйлс байгаа эсэх;
- гадаргуугийн температур.
Тиймээс µt-ийн томьёо байхгүй бөгөөд үүнийг туршилтаар хэмжих шаардлагатай. Үрэлтийн коэффициентийг хэрхэн олохыг ойлгохын тулд үүнийг Ft томъёогоор илэрхийлэх хэрэгтэй. Бидэнд:
µt =Ft/N.
µtмэдэхийн тулд үрэлтийн хүч ба урвалыг дэмжих шаардлагатай болдог.
Харгалзах туршилтыг дараах байдлаар гүйцэтгэнэ:
- Жишээ нь модоор хийсэн их бие болон онгоцыг ав.
- Динамометрийг биед нааж, гадаргуу дээгүүр жигд хөдөлгө.
Үүний зэрэгцээ динамометр нь Ft-тэй тэнцэх хэмжээний хүчийг харуулж байна. Газрын урвал нь хэвтээ гадаргуу дээрх биеийн жинтэй тэнцүү байна.
Тодруулсан арга нь статик ба гулсах үрэлтийн коэффициент гэж юу болохыг ойлгох боломжийг танд олгоно. Үүнтэй адилаар та µt өнхрөхийг туршилтаар тодорхойлж болно.
µt тодорхойлох өөр нэг туршилтын аргыг дараагийн догол мөрөнд бодлогын хэлбэрээр өгсөн болно.
µt-г тооцоолох асуудал
Модон дам нуруу нь шилэн гадаргуу дээр байна. Гадаргууг жигд хазайлснаар цацрагийн гулсалт нь 15o налуу өнцгөөс эхэлдэг болохыг олж мэдсэн. Модон шилний статик үрэлтийн коэффициент хэд вэ?
Цацраг налуу хавтгай дээр 15o байх үед түүний үлдсэн үрэлтийн хүч хамгийн их утгатай байсан. Энэ нь тэнцүү байна:
Ft=mgsin(α).
N хүчийг дараах томъёогоор тодорхойлно:
N=mgcos(α).
µt томъёог ашигласнаар бид дараахийг авна:
µt=Ft/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=tg(α).
α өнцгийг орлуулбал µt=0, 27 гэсэн хариултад хүрнэ.
