ЖИШЭЭ 2

Сургуулийн жилүүдэд, долоо, наймдугаар ангид байхдаа хүн бүр динамик физикийн шинэ ойлголт болох үрэлтийн тухай мэддэг болсон. Гэсэн хэдий ч олон хүн боловсорч гүйцсэний дараа энэ хүч хэрхэн ажилладагийг мартдаг. Энэ сэдвийг ойлгохыг хичээцгээе.

Үзэл баримтлалын тодорхойлолт

Үрэлт гэдэг нь дараах утгыг агуулсан үзэгдэл юм: хоёр бие бие биетэйгээ шүргэлцэх үед тэдгээрийн хүрэлцэх цэг дээр тусгай харилцан үйлчлэл үүсч, бие биенээсээ бие биетэйгээ харьцуулахад үргэлжлүүлэн хөдлөхөөс сэргийлдэг. Эдгээр биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн утгыг тооцоолох боломжтой гэдэг нь тодорхой байна. Энэ нь энэхүү харилцан үйлчлэлийн тоон хувьд яг тодорхойлогддог зүйл юм. Хэрэв хатуу биетүүдийн хооронд үрэлт үүсвэл (жишээлбэл, номын тавиуртай ном эсвэл ширээтэй алимны харилцан үйлчлэл) ийм харилцан үйлчлэлийг хуурай үрэлт гэж нэрлэдэг.

Үрэлт нь цахилгаан соронзон шинж чанартай хүч гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Энэ нь энэ хүчний шалтгаан нь тодорхой биеийг бүрдүүлдэг бөөмсийн харилцан үйлчлэл юм гэсэн үг юм.

Үрэлт ямар байдаг вэ?

Манай дэлхий дээр байгаа олон янзын объектуудын ачаар тэдгээр нь тус бүр өөрийн гэсэн бүтэцтэй, бие даасан шинж чанартай болохыг тодорхойлж болно. Энэ нь өөр өөр объектуудын харилцан үйлчлэл өөр өөр байх болно гэсэн үг юм. Физикийн олон асуудлын мөн чанарыг зөв ойлгох, чадварлаг шийдвэрлэхийн тулд гурван төрлийн үрэлтийг хуваах нь заншилтай байдаг. Тиймээс тус бүрийг тусад нь авч үзье:

• Эхний үрэлтЭнэ нь хоёр биеийн харьцангуй хөдөлгөөн байхгүй үед үүсдэг статик үрэлт юм. Үүний жишээг бид хаа сайгүй харж болно, учир нь энэ үрэлтийн улмаас үүссэн хүч нь биетүүдийг тэнцвэртэй байлгадаг. Жишээлбэл, хөдөлж буй туузан дамжуургын бараа, хананд хатгасан хадаас, шалан дээр зогсож буй хүн.
• Гулсах үрэлт- энэ бол нөхцөлт байдлаар хоёр дахь үрэлт юм. Гулсахын утгыг дараах байдлаар тодорхойлно: тэнцвэрт байдалд байгаа биед статик үрэлтийн хүчнээс их хүч үйлчлэхэд гулсах үрэлтийн хүч үйлчилж, бие нь байрнаасаа хөдөлдөг.
• Мөн эцэст нь, гулсмал үрэлт, хоёр биеийн харилцан үйлчлэлийг тайлбарлаж, нэг нь нөгөөгийн гадаргуу дээгүүр эргэлддэг. Гулсах ба гулсах хоорондын ялгаа нь аливаа хөдөлгөөнөөр биеийн хэсгүүд контактын гадаргуугийн уртын дагуу шилжиж, эвдэрсэн молекул хоорондын бондуудын оронд шинээр үүсдэгтэй холбон тайлбарладаг. Мөн дугуй нь гулсахгүйгээр эргэлдэж байгаа тохиолдолд дугуйны хэсгүүдийг өргөх үед молекулын холбоо нь гулсахаас хамаагүй хурдан тасардаг. Өнхрөх үрэлтийн хүч нь гулсах хүчнээс бага байна.

Үрэлтийг хаана, хэрхэн ашиглах вэ?

Үрэлт бол орлуулашгүй үзэгдэл бөгөөд үүнгүйгээр бид үндсэн зүйлийг хийх боломжгүй: алхах, суух, эсвэл зүгээр л гартаа объект барих. Тиймээс үрэлтийн ач холбогдлыг дутуу үнэлж болохгүй. Францын физикч Гийом хэлэхдээ: "Хэрэв үрэлт байхгүй байсан бол манай дэлхий нэг ч барзгаргүй, шингэн дусал шиг байх байсан."

Магадгүй үрэлтийг хамгийн зөв тодорхойлдог хамгийн сайн жишээ бол дугуйны ажиллагаа юм. Эрт дээр үед ч гэсэн өнхрөх үрэлтийн хүч нь гулсах үрэлтийн хүчнээс хамаагүй бага байдаг нь анзаарагдсан. Хүнд, том ачааг зөөхийн тулд гуалин эсвэл бул ашиглахад хүргэсэн нь гулсмал үрэлтийн маргаангүй ашиг тус байсан юм. Цаг хугацаа өнгөрөхөд хүмүүс өнхрөх үрэлтийн гайхалтай шинж чанаруудын талаархи мэдлэгээ сайжруулж, үрэлтийн хүчний нөлөөн дор объектуудын хөдөлгөөнийг ажиглаж, эцэст нь дугуйг зохион бүтээжээ! Орчин үеийн ертөнцөд эдгээр орлуулшгүй хэсгүүдгүйгээр амьдралыг төсөөлөхийн аргагүй юм, учир нь дугуй нь аливаа тээврийн хэрэгслийн хоёр дахь "хөдөлгүүр" юм!

Үрэлтийн хүчийг хэрхэн тооцоолох вэ?

Бусадтай адил бүхэл тоон утгатай. Хөдөлгөөн болон бусад төрлийн ажилд хэр их хүч шаардагдахыг нарийн тодорхойлохын тулд статик үрэлтийн хүчийг тооцоолох шаардлагатай. Жишээлбэл, үйлдвэр барих эсвэл шинэ төхөөрөмж зохион бүтээх үед инженерүүд үүнийг ихэвчлэн хийдэг. Гэсэн хэдий ч жирийн сургуулийн сурагчид хүртэл үрэлтийн хүчийг тооцоолох шаардлагатай тодорхой ажлуудтай тулгардаг. Тиймээс түүний утгыг тооцоолохын тулд та энгийн томъёог ашиглах хэрэгтэй: F үрэлтийн = K * N, энд k нь үрэлтийн коэффициент юм. Бүх коэффициентийн утга нь бие хөдөлж буй объектын гадаргуугаас үргэлж хамаардаг. Манай томьёоны "N" нь биед үзүүлэх хүчийг илэрхийлдэг. Энэ нь үндсэндээ тулгуур гадаргуутай харьцах биеийн массаас хамаарна.

Бодлогын хүчний утгыг тооцоол

m = 3 кг масстай биеийг хэвтээ самбар дээр байна гэж үзье. модон хавтан ба биеийн хооронд 0.3 байна. Үрэлтийн хүчний утгыг хэрхэн олох вэ? Энэ нь маш энгийн, таны хийх ёстой зүйл бол бидний утгыг томъёонд орлуулах явдал юм. Энэ тохиолдолд N нь биеийн жинтэй тэнцүү гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй (Ньютоны 3-р хуулийн дагуу). Тиймээс шаардагдах хүч нь (м * г) * k = (3 кг * 10 м/с 2) * 0.3 = 9 Н.

Хүнд зүйлийг ямар ч гадаргуу дээр хөдөлгөх нь хичнээн хэцүү болохыг хүн бүр мэддэг. Энэ нь хатуу биетийн гадаргуу нь төгс гөлгөр биш, олон ховил агуулсан байдагтай холбоотой юм (тэдгээр нь өөр өөр хэмжээтэй, нунтаглах явцад багасдаг). Хоёр биетэй холбогдох үед шүд нь хоорондоо холбогддог. Биеийн аль нэгэнд нь шүргэгч гадаргуу руу чиглэсэн бага хүч (F) үйлчил. Энэ хүчний нөлөөн дор ховил нь хэв гажилт (нугалах) болно. Тиймээс харьцах гадаргуугийн дагуу уян харимхай хүч гарч ирнэ. F хүчийг үзүүлэх биед үйлчилж буй уян харимхай хүч нь түүнийг нөхөж, бие нь тайван байдалд үлддэг.

Статик үрэлтийн хүч – Харьцангуй хөдөлгөөн байхгүй үед холбогдох биетүүдийн хил дээр үүсэх хүч.

Статик үрэлтийн хүч нь F хүчний эсрэг чиглэлд шүргэгч биетүүдийн гадаргуу руу (Зураг 10) чиглэгддэг ба үүнтэй тэнцүү байна: Ftr = - F.

Хүчний модуль F нэмэгдэхийн хэрээр дэгээтэй ховилын гулзайлтын хэмжээ нэмэгдэж, эцэст нь тэдгээр нь тасарч, бие нь хөдөлж эхэлнэ.

Гулсах үрэлтийн хүч – Энэ нь биетүүдийн харьцангуй хөдөлгөөний үед тэдгээрийн хил дээр үүсдэг хүч юм.

Гулсах үрэлтийн хүчний вектор нь гулсаж буй гадаргуутай харьцуулахад биеийн хурдны векторын эсрэг чиглэнэ.

Хатуу гадаргуу дээр гулсаж буй биеийг хэвийн дагуу чиглэсэн P таталцлын хүчээр дардаг. Үүний үр дүнд гадаргуу нугалж, уян харимхай хүч N гарч ирдэг (хэвийн даралтын хүч эсвэл дэмжлэг үзүүлэх урвал), энэ нь дарах хүчийг P (N = - P) нөхдөг.

N хүч их байх тусам ховилын атгах гүн гүнзгийрч, тэдгээрийг таслахад хэцүү болно. Туршлагаас харахад гулсах үрэлтийн хүчний модуль нь хэвийн даралтын хүчинтэй пропорциональ байна.

Хэмжээгүй μ коэффициентийг гулсах үрэлтийн коэффициент гэж нэрлэдэг. Энэ нь холбоо барих гадаргуугийн материал, тэдгээрийн нунтаглалтын зэргээс хамаарна. Жишээлбэл, цанаар аялахдаа үрэлтийн коэффициент нь тосолгооны материалын чанар (орчин үеийн үнэтэй тосолгооны материал), цанын замын гадаргуу (зөөлөн, сул, нягтаршсан, мөс), цасны төлөв байдлаас хамаарна. агаарын температур, чийгшил гэх мэт олон тооны хувьсах хүчин зүйлүүд нь тогтмол биш коэффициентээр тодорхойлогддог. Хэрэв үрэлтийн коэффициент 0.045 - 0.055 хооронд байвал гулсах нь сайн гэж тооцогддог.

Хүснэгтэнд янз бүрийн холбоо барих биетүүдийн гулсах үрэлтийн коэффициентийн утгыг харуулав.

Төрөл бүрийн тохиолдлын хувьд гулсах үрэлтийн коэффициент

Үрэлтийн хүчний үүрэг олон тохиолдолд эерэг байдаг. Чухамхүү энэ хүчний ачаар хүн, амьтан, газрын тээвэр явах боломжтой болсон. Тиймээс, алхаж байх үед хүн хөлний булчингаа чангалж, улыг буцааж хөдөлгөхийг оролддог. Энэ нь эсрэг чиглэлд чиглэсэн статик үрэлтийн хүчээр сэргийлдэг - урагшаа (Зураг 11).

Үрэлтийн хүч (Ftr.) нь хоёр биеийн гадаргууд хүрэх үед үүсэх хүч бөгөөд тэдгээрийн харьцангуй хөдөлгөөнд саад болдог. Энэ нь эдгээр хоёр объектын холбоо барих цэг дээр атом ба молекулуудын үүсгэсэн цахилгаан соронзон хүчний улмаас үүсдэг.

Хөдөлж буй объектыг зогсоохын тулд хүч нь хөдөлгөөний чиглэлийн эсрэг чиглэлд ажиллах ёстой. Жишээлбэл, хэрэв та номыг ширээн дээгүүр шахвал тэр ном хөдөлж эхэлнэ. Таны номонд үзүүлэх хүч түүнийг хөдөлгөх болно. Ном гулсаж, дараа нь удааширч, үрэлтийн улмаас зогсдог.

Үрэлтийн хүчний онцлог

Дээр дурьдсан объектууд хөдөлж байх үед гарч ирдэг үрэлтийг гадны буюу хуурай гэж нэрлэдэг. Гэхдээ энэ нь нэг объектын хэсэг эсвэл давхаргын хооронд байж болно (шингэн эсвэл хийн хэлбэрийг дотоод гэж нэрлэдэг);
Гол онцлог нь үрэлтийн бие махбодийн харьцангуй хөдөлгөөний хурдаас хамаарах явдал юм.
Бусад онцлог шинж чанарууд байдаг:

• хоёр хөдөлгөөнт бие гадаргуутай шүргэх үед үүсэх;
• түүний үйлдэл нь холбоо барих талбайтай зэрэгцээ байна;
• биеийн хурдны векторын эсрэг чиглэсэн;
• гадаргуу (гөлгөр эсвэл барзгар) болон харилцан үйлчлэлийн объектын чанараас хамаарна;
• Хий эсвэл шингэнд хөдөлж буй объектын хэлбэр эсвэл хэмжээ нь үрэлтийн хүчний хэмжээнд нөлөөлдөг.

Үрэлтийн төрлүүд

Хэд хэдэн төрөл байдаг. Тэдний ялгааг харцгаая. Ширээн дээр гулсаж буй ном нь гулсалтын үрэлтэнд өртдөг.

Гулсах үрэлтийн хүч

Энд N нь газрын урвалын хүч юм.

Зарим нөхцөл байдлыг анхаарна уу:

Хэрэв хүн дугуй унадаг бол дугуйг замтай шүргэх үед үүсдэг үрэлт нь гулсмал үрэлт юм. Энэ төрлийн хүч нь гулсах үрэлтийн хүчнээс хамаагүй бага юм.

Өнхрөх үрэлтийн хүч

Энэ төрлийн хүчний мэдэгдэхүйц бага утгыг төхөөрөмжүүдийн янз бүрийн хөдөлгөөнт хэсгүүдэд дугуй, бул, бөмбөг холхивч ашигладаг хүмүүс ашигладаг.

Чарльз Августин Кулон үрэлтийн онолын ажилдаа өнхрөх үрэлтийн хүчийг дараах байдлаар тооцоолохыг санал болгосон.

,
μ - үрэлтийн коэффициент.
Тосолгооны материал нь ихэвчлэн шингэний нимгэн давхарга хэлбэрээр үрэлтийг бууруулдаг.
Шингэн эсвэл хий нь ийм төрлийн хүч илэрдэг тусгай орчин юм. Эдгээр орчинд үрэлт нь зөвхөн объект хөдөлж байх үед л үүсдэг. Эдгээр хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэлд статик үрэлтийн хүчний талаар ярих боломжгүй юм.

Шингэн ба хий дэх үрэлтийн хүч

Энэ төрлийн хүчийг орчны эсэргүүцлийн хүч гэж нэрлэдэг. Энэ нь объектын хөдөлгөөнийг удаашруулдаг. Объектын илүү оновчтой хэлбэр нь татах хүчний хэмжээнд нөлөөлдөг - энэ нь мэдэгдэхүйц буурдаг. Тиймээс усан онгоцны үйлдвэрлэлд усан онгоц эсвэл шумбагч онгоцны хялбаршуулсан их биеийг ашигладаг.
Дунд зэргийн эсэргүүцлийн хүч нь дараахь зүйлээс хамаарна.

• объектын геометрийн хэмжээ, хэлбэр;
• шингэн эсвэл хийн орчны зуурамтгай чанар;
• объектын гадаргуугийн төлөв байдал;
• тухайн объектын байрлаж буй орчинтой харьцуулахад хурд.