Quruq ishqalanish kuchi nimaga teng. Ishqalanish kuchlarining turlari

Agar siz narsalar bilan to'la og'ir shkafni ko'chirishga harakat qilsangiz, unda hamma narsa unchalik oddiy emasligi va narsalarni tartibga solishning yaxshi sababiga nimadir xalaqit berayotgani darhol ayon bo'ladi.

• Va harakatga to'sqinlik boshqa hech narsa bo'lmaydi ishqalanish kuchining ishi, bu ettinchi sinf fizika kursida o'rganiladi.

Biz har qadamda ishqalanishga duch kelamiz. So'zning to'g'ri ma'nosida. Ishqalanishsiz biz bir qadam ham borolmaymiz, deyish to'g'riroq bo'lar edi, chunki oyog'imizni sirtda ushlab turadigan ishqalanish kuchlaridir.

Har birimiz juda silliq yuzada - muz ustida yurish nima ekanligini biladi, agar bu jarayonni umuman yurish deb atash mumkin bo'lsa. Ya'ni, biz ishqalanish kuchining aniq afzalliklarini darhol ko'ramiz. Biroq, ishqalanish kuchlarining foydasi yoki zarari haqida gapirishdan oldin, avvalo, fizikada ishqalanish kuchi nima ekanligini ko'rib chiqaylik.

Fizikada ishqalanish kuchi va uning turlari

Ikki jismning aloqa nuqtasida yuzaga keladigan va ularning nisbiy harakatiga to'sqinlik qiladigan o'zaro ta'sirga ishqalanish deyiladi. Va bu o'zaro ta'sirni tavsiflovchi kuchga ishqalanish kuchi deyiladi.

• Ishqalanishning uch turi mavjud: toymasin ishqalanish, statik ishqalanish va dumalab ishqalanish.

Statik ishqalanish

Bizning holatda, biz kabinetni harakatga keltirmoqchi bo'lganimizda, biz xirilladik, itarib yubordik va qizarib ketdik, lekin kabinetni bir dyuym ham qimirlatmadik. Kabinetni nima ushlab turadi? Statik ishqalanish kuchi. Endi yana bir misol: agar biz qo'limizni daftarga qo'ysak va uni stol bo'ylab harakatlantirsak, u holda daftar bir xil statik ishqalanish kuchi bilan ushlab turgan qo'limiz bilan birga harakatlanadi.

Statik ishqalanish devorga mixlangan mixlarni ushlab turadi, poyabzal bog'ichlarining o'z-o'zidan yechilishiga yo'l qo'ymaydi, shuningdek, biz tasodifan yelkalarimizni unga suyanib, to'satdan tinchlikda uxlash uchun yotgan sevimli mushukimizni bosib o'tmasligimiz uchun shkafimizni joyida ushlab turadi. va shkaf va devor o'rtasida jim.

Sürgülü ishqalanish

Keling, maqol shkafimizga qaytaylik. Nihoyat, biz uni yolg'iz ko'chira olmasligimizni angladik va qo'shnini yordamga chaqirdik. Oxir-oqibat, butun polni chizib, terlash, mushukni qo'rqitish, lekin hali ham shkafdan narsalarni tushirmaslik, biz uni boshqa burchakka ko'chirdik.

Biz chang bulutlari va devor qog'ozi bilan qoplanmagan devor bo'lagidan boshqa nimani topdik? Biz statik ishqalanish kuchidan oshib ketadigan kuchni qo'llaganimizda, shkaf nafaqat o'rnidan siljidi, balki (albatta, bizning yordamimiz bilan) bizga kerak bo'lgan joyga harakat qilishni davom ettirdi. Va uni ko'chirish uchun sarflanishi kerak bo'lgan kuch butun sayohat davomida taxminan bir xil edi.

• Bu holatda bizga to'sqinlik qilishdi surma ishqalanish kuchi. Sürgülü ishqalanish kuchi, xuddi statik ishqalanish kuchi kabi, qo'llaniladigan kuchga teskari yo'nalishda yo'naltiriladi.

Aylanma ishqalanish

Agar jism sirtda sirpanmasdan, aylansa, teginish nuqtasida paydo bo'ladigan ishqalanish dumalab ishqalanish deyiladi. Aylanadigan g'ildirak yo'lga bir oz bosiladi va uning oldida kichik zarba hosil bo'ladi, uni engish kerak. Bu dumalab ishqalanishni keltirib chiqaradi.

Yo'l qanchalik qiyin bo'lsa, dumaloq ishqalanish shunchalik kam bo'ladi. Shuning uchun katta yo'lda haydash qumda haydashdan ko'ra ancha oson. Aksariyat hollarda dumaloq ishqalanish toymasin ishqalanishdan sezilarli darajada kamroq bo'ladi. Shuning uchun g'ildiraklar, podshipniklar va boshqalar keng qo'llaniladi.

Ishqalanish kuchlarining sabablari

Birinchidan sirt pürüzlülüğü hisoblanadi. Bu zamin taxtalari yoki Yer yuzasi misolida yaxshi tushuniladi. Yumshoqroq yuzalar, masalan, muz yoki metall plitalar bilan qoplangan tom bo'lsa, pürüzlülük deyarli ko'rinmaydi, ammo bu ularning yo'qligini anglatmaydi. Bu pürüzlülük va tartibsizliklar bir-biriga yopishib, harakatga xalaqit beradi.

Ikkinchi sabab ishqalanuvchi jismlarning aloqa nuqtalarida harakat qiluvchi molekulalararo tortishishdir. Biroq, ikkinchi sabab, asosan, juda yaxshi jilolangan jismlarda paydo bo'ladi. Asosan, biz ishqalanish kuchlarining birinchi sababi bilan shug'ullanamiz. Va bu holda, ishqalanish kuchini kamaytirish uchun ko'pincha moylash materiallari ishlatiladi.

• Yog 'qatlami, ko'pincha suyuq, ishqalanish yuzalarini ajratib turadi va suyuqlik qatlamlari bir-biriga ishqalanadi, ishqalanish kuchi bir necha baravar kamroq.

"Ishqalanish kuchi" mavzusidagi insho

Ettinchi sinf fizika kursida maktab o'quvchilari beriladi "Ishqalanish kuchi" mavzusida insho yozish topshirig'i. Ushbu mavzu bo'yicha inshoning namunasi quyidagicha bo'lishi mumkin:

“Deylik, ta’til paytida buvimiznikiga poyezdda borishga qaror qildik. Va ular bilmaydilarki, aynan shu vaqtda, to'satdan, hech qanday sababsiz, ishqalanish kuchi g'oyib bo'ldi. Biz uyg'onamiz, yotoqdan turamiz va yiqilib tushamiz, chunki pol va oyoqlar o'rtasida ishqalanish kuchi yo'q.

Biz oyoq kiyimlarimizni kiyishni boshlaymiz va ishqalanish yo'qligi sababli ushlab turmaydigan dantellarni bog'lay olmaymiz. Zinalar odatda qiyin, lift ishlamaydi - u uzoq vaqtdan beri podvalda edi. Dum suyagim bilan barcha qadamlarni hisoblab, qandaydir tarzda to'xtash joyiga emaklab borganimizda, biz yangi muammoni aniqladik: bekatda bironta ham avtobus to'xtamadi.

Biz mo''jizaviy tarzda poezdga o'tirdik, biz bu qanchalik go'zal deb o'yladik - bu erda yaxshi, kamroq yoqilg'i sarflanadi, chunki ishqalanish yo'qotishlari nolga kamayadi, biz u erga tezroq etib boramiz. Ammo bu erda muammo bor: g'ildiraklar va relslar o'rtasida ishqalanish kuchi yo'q va shuning uchun poezdni itarib yuboradigan hech narsa yo'q! Shunday qilib, umuman olganda, buvining oldiga ishqalanish kuchisiz borish qandaydir taqdir emas."

Ishqalanishning foydalari va zarari

Albatta, bu fantaziya va u lirik soddalashtirishlarga boy. Hayotda hamma narsa biroz boshqacha. Ammo, aslida, ishqalanish kuchining hayotda biz uchun bir qator qiyinchiliklar tug'diradigan aniq kamchiliklari borligiga qaramay, ishqalanish kuchlari mavjud bo'lmaganda, yana ko'p muammolar paydo bo'lishi aniq. Shunday qilib, biz ishqalanish kuchlarining zarari va bir xil ishqalanish kuchlarining foydalari haqida gapirishimiz kerak.

Ishqalanish kuchlarining foydali tomonlariga misollar Aytishimiz mumkinki, biz yerda yura olamiz, kiyimlarimiz parchalanmaydi, chunki matodagi iplar bir xil ishqalanish kuchlari tufayli joyida ushlab turiladi, muzli yo'lga qum quyib, biz tortishish qobiliyatini tartibda yaxshilaymiz. baxtsiz hodisadan qochish uchun.

Xo'sh ishqalanish kuchlarining zarari katta yuklarni ko'chirish muammosi, ishqalanish yuzalarining eskirish muammosi, shuningdek, doimiy harakat mashinasini yaratishning mumkin emasligi, chunki ishqalanish tufayli har qanday harakat ertami-kechmi to'xtaydi va doimiy tashqi ta'sirni talab qiladi.

Odamlar moslashishni o'rgandilar va ishqalanish kuchlarini kamaytirish yoki oshirish, ehtiyojga qarab. Bularga g'ildiraklar, moylash, o'tkirlash va boshqalar kiradi. Misollar juda ko'p va aniqki, aniq aytish mumkin emas: ishqalanish yaxshi yoki yomon. Ammo u mavjud va bizning vazifamiz undan inson manfaati uchun qanday foydalanishni o'rganishdir.

O'qishlaringizda yordam kerakmi?

Oldingi mavzu: Gravitatsiya va tana massasi o'rtasidagi bog'liqlik: dinamometr.
Keyingi mavzu:   Tabiatdagi ishqalanish, kundalik hayot va texnologiya: bundan ham ko'proq MISULLAR

Ta'rif 1

Ishqalanish kuchi ikki jismning aloqa qilish vaqtida paydo bo'ladigan va ularning nisbiy harakatiga to'sqinlik qiladigan kuchni ifodalaydi.

Ishqalanishni qo'zg'atadigan asosiy sabab ishqalanish yuzalarining pürüzlülüğü va bu sirtlarning molekulyar o'zaro ta'siridadir. Ishqalanish kuchi aloqa qiladigan yuzalarning materialiga va ularning o'zaro bosish kuchiga bog'liq.

Ishqalanish kuchi haqida tushuncha

Ishqalanishning oddiy modellari asosida (Kulon qonuni asosida) ishqalanish kuchi aloqa qiladigan va ishqalanadigan yuzalarning normal reaktsiyasi darajasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional hisoblanadi. Agar uni bir butun sifatida ko'rib chiqsak, ishqalanish kuchi jarayonlarini faqat klassik mexanikaning oddiy modellari bilan tasvirlab bo'lmaydi, bu ishqalanish jismlarining o'zaro ta'sir zonasidagi reaktsiyalarning murakkabligi bilan izohlanadi.

Ishqalanish kuchlari, elastik kuchlar kabi, tabiatan elektromagnitdir. Ularning paydo bo'lishi aloqada bo'lgan jismlarning molekulalari va atomlari o'rtasidagi o'zaro ta'sir tufayli mumkin bo'ladi.

Eslatma 1

Ishqalanish kuchlari elastik va tortishish kuchlaridan farq qiladi, chunki ular nafaqat jismlarning konfiguratsiyasiga (ularning nisbiy pozitsiya), balki ularning o'zaro ta'sirining nisbiy tezligida ham.

Ishqalanish kuchlarining turlari

Bir-biriga tegib turgan ikkita jismning nisbiy harakati mavjud bo'lganda, bunday jarayonda paydo bo'ladigan ishqalanish kuchlari quyidagi turlarga bo'linadi:

1. Sürgülü ishqalanish (o'zaro ta'sir qiluvchi jismlardan birining ikkinchisiga nisbatan tarjima harakati natijasida paydo bo'ladigan kuchni ifodalaydi va bu jismga kerakli yo'nalishda ta'sir qiladi. qarama-qarshi yo'nalish sirpanish).
2. Aylanma ishqalanish (ikki jismdan birining ikkinchisi bilan aloqa qilishda aylanma jarayoni sharoitida paydo bo'lishi mumkin bo'lgan kuch momentini ifodalaydi).
3. Statik ishqalanish (oʻzaro taʼsir etuvchi ikki jism oʻrtasida paydo boʻladigan va u nisbiy harakatning yuzaga kelishiga jiddiy toʻsiq boʻladigan kuch hisoblanadi. Bunday kuchni bu teguvchi jismlarni bir-biriga nisbatan harakatga keltirish uchun yengib oʻtadi. Bu turdagi ishqalanish paydo boʻladi. Kuchlar kuchaygan sari ishqalanish kuchi ham ortadi.
4. Aylanadigan ishqalanish (birining ikkinchisiga nisbatan aylanishi sharoitida aloqa qiluvchi jismlar o'rtasida paydo bo'ladigan va aylanishga qarshi qaratilgan kuch momenti). Formula bilan aniqlanadi: $M=pN$, bu erda $N$ normal bosim, $p$ - uzunlik o'lchamiga ega bo'lgan aylanish ishqalanish koeffitsienti.

Ishqalanish kuchining jismlarning aloqasi kuzatiladigan sirt maydonidan mustaqilligi va bitta jism ikkinchisiga ta'sir qiladigan normal bosim kuchining mutanosibligi eksperimental tarzda aniqlandi.

Ta'rif 2

Doimiy ishqalanish koeffitsientini ifodalaydi, bu ishqalanish yuzalarining tabiati va holatiga bog'liq.

Muayyan holatlarda ishqalanish foydali bo'ladi. Insonning yurishi (ishqalanish bo'lmasa) va transport vositalarining harakatlanishi mumkin emasligiga misollar keltirish mumkin. Shu bilan birga, ishqalanish ham zararli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shunday qilib, bu mexanizmlarning aloqa qismlarining aşınmasını va transport vositalari uchun qo'shimcha yoqilg'i sarfini keltirib chiqaradi. Har xil moylash materiallari (havo yoki suyuq yostiqlar) bunga qarshi vosita bo'lib xizmat qiladi. Yana bitta samarali tarzda sirg'anishni prokat bilan almashtirish deb hisoblanadi.

Ishqalanish kuchini aniqlash uchun asosiy hisoblash formulalari

Sirpanish paytida ishqalanish kuchini hisoblash formulasi quyidagicha ko'rinadi:

• $m$-proportsionallik koeffitsienti (surma ishqalanishi),
• $R$ – vertikal (normal) bosim kuchi.

Sürgülü ishqalanish kuchi harakatni boshqaradigan kuchlardan birini ifodalaydi va uning formulasi tayanch reaktsiya kuchi yordamida yoziladi. Nyutonning uchinchi qonunining ta'siridan kelib chiqqan holda, normal bosim kuchlari, shuningdek, qo'llab-quvvatlash reaktsiyasi kattaligi bo'yicha teng va yo'nalish bo'yicha qarama-qarshi bo'lib chiqadi:

Ishqalanish kuchini aniqlashdan oldin formulasi quyidagicha yoziladi: $F=mN$, reaksiya kuchi aniqlanadi.

Eslatma 2

Surma jarayonida qarshilik koeffitsienti sirtni ishqalash uchun eksperimental ravishda kiritilgan va u materialga va ishlov berish sifatiga bog'liq bo'ladi.

Maksimal statik ishqalanish kuchi toymasin ishqalanish kuchiga o'xshash tarzda aniqlanadi. Bu haydash qarshiligining kuchini aniqlash muammolarini hal qilish uchun muhimdir. Kitobning bosilgan qo'l bilan harakatlanishiga misol keltirish mumkin. Shunday qilib, bu kitobni siljitish kitob va qo'l o'rtasidagi statik qarshilik kuchi ta'sirida amalga oshiriladi. Bunday holda, qarshilik miqdori kitobdagi vertikal bosim kuchiga bog'liq bo'ladi.

Qizig'i shundaki, ishqalanish kuchi mos keladigan tezlikning kvadratiga proportsionaldir va uning formulasi o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning harakat tezligiga qarab o'zgaradi. Bu kuch suyuqlikdagi yopishqoq qarshilik kuchini o'z ichiga oladi.

Harakat tezligiga qarab qarshilik kuchi harakat tezligi, harakatlanuvchi jismning shakli yoki suyuqlikning yopishqoqligi bilan aniqlanadi. Yog 'va suvda bir xil jismning harakati turli kattalikdagi qarshilik bilan birga keladi. Past tezlikda u quyidagicha ko'rinadi:

• $k$ - tananing chiziqli o'lchamlari va atrof-muhit xususiyatlariga qarab mutanosiblik koeffitsienti;
• $v$ - tananing tezligi.

Ishqalanish kuchi bir jism boshqasining yuzasi ustida harakat qilganda yuzaga keladigan kuch. Har doim harakat yo'nalishiga qarama-qarshi yo'naltiriladi. Ishqalanish kuchi ishqalanadigan yuzalarga normal bosim kuchiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir va bu sirtlarning xususiyatlariga bog'liq. Ishqalanish qonunlari jismlar o'rtasida mavjud bo'lgan elektromagnit o'zaro ta'sir bilan bog'liq.

Ishqalanishni farqlang tashqi Va ichki.

Tashqi ishqalanish aloqada bo'lgan ikkita qattiq jismning nisbiy harakati (surma ishqalanishi yoki statik ishqalanish) mavjud bo'lganda paydo bo'ladi.

Ichki ishqalanish bir xil qattiq jism qismlarining (masalan, suyuqlik yoki gaz) nisbiy harakati paytida kuzatiladi.

Farqlash quruq va suyuqlik (yoki yopishqoq) ishqalanish.

Quruq ishqalanish soqol bo'lmaganda qattiq jismlarning sirtlari orasida paydo bo'ladi.

Suyuqlik(qovushqoq) - qattiq va suyuq yoki gazsimon muhit yoki uning qatlamlari orasidagi ishqalanish.

Quruq ishqalanish, o'z navbatida, ishqalanishga bo'linadi sirpanish va ishqalanish dumalab.

Quruq ishqalanish qonunlarini ko'rib chiqamiz (4.5-rasm).

Guruch. 4.5

Guruch. 4.6

Harakatsiz tekislikda yotgan jismga tashqi kuch ta’sirida uning modulini asta-sekin oshirib harakat qilaylik. Dastlab, blok harakatsiz qoladi, ya'ni tashqi kuch kuchga qarama-qarshi, ishqalanish yuzasiga tangensial yo'naltirilgan qandaydir kuch bilan muvozanatlanadi. Bunday holda, statik ishqalanish kuchi mavjud.

Maksimal statik ishqalanish kuchi jismlar orasidagi aloqa maydoniga bog'liq emasligi va modulga taxminan proportsional ekanligi aniqlandi. normal bosim kuchlari N:

μ 0 – statik ishqalanish koeffitsienti, ishqalanish yuzalarining tabiati va holatiga qarab.

Tashqi kuch moduli va shuning uchun statik ishqalanish kuchi moduli qiymatdan oshib ketganda F 0 bo'lsa, tana tayanch bo'ylab siljiy boshlaydi - statik ishqalanish F ishqalanish siljish ishqalanish bilan almashtiriladi F sk (4.6-rasm):

F tr = m N,

(4.4.1)

Bu erda m - sirpanish ishqalanish koeffitsienti.

Sferik jism va u aylanayotgan sirt o'rtasida aylanma ishqalanish sodir bo'ladi. Aylanma ishqalanish kuchi sirpanish ishqalanish kuchi bilan bir xil qonunlarga bo'ysunadi, lekin ishqalanish koeffitsienti m; bu yerda ancha kam.

Qiya tekislikdagi sirpanish ishqalanish kuchini batafsil ko'rib chiqamiz (4.7-rasm).

Quruq ishqalanishga ega bo'lgan eğimli tekislikda joylashgan jism uchta kuchga ta'sir qiladi: tortishish kuchi, normal qo'llab-quvvatlovchi reaktsiya kuchi va quruq ishqalanish kuchi. Kuch kuchlarning natijasidir va ;

u qiya tekislik bo'ylab pastga yo'naltiriladi. Rasmdan. 4.7 bu aniq F = mg gunoh a, N = mg

cos a.

Guruch. 4.7 - tana moyil tekislikda harakatsiz qoladi. Nishabning maksimal burchagi a sharti bo'yicha aniqlanadi ( F tr) maksimal = F yoki m mg cosa = mg sina, shuning uchun tan a max = m, bu erda m quruq ishqalanish koeffitsienti.

F tr = m N = mg kosa,
u qiya tekislik bo'ylab pastga yo'naltiriladi. Rasmdan. 4.7 bu aniq sina.

a > a max bo'lganda tana tezlanish bilan aylanadi

a = g(sina - mcosa),
F ck = ma = F-F tr.

Agar qo'shimcha quvvat F jismga qiya tekislik bo'ylab yo'naltirilgan tashqi kuch qo'llaniladi, keyin a max kritik burchak va tananing tezlashishi bu tashqi kuchning kattaligi va yo'nalishiga bog'liq bo'ladi. Harakatning u yoki bu xarakterini keltirib chiqaradigan sabablarni hisobga olmasdan harakat o'rganiladigan mexanika qismi deyiladi. kinematika.
Mexanik harakat jismning boshqa jismlarga nisbatan holatining o'zgarishi deyiladi
Malumot tizimi mos yozuvlar tanasi, u bilan bog'liq koordinatalar tizimi va soat deb ataladi.
Malumot organi boshqa jismlarning pozitsiyasi ko'rib chiqiladigan tanani nomlang.
Moddiy nuqta bu muammoda o'lchamlarini e'tiborsiz qoldirish mumkin bo'lgan tanadir.
Traektoriya harakatlanayotganda tasvirlaydigan aqliy chiziq deb ataladi moddiy nuqta.

Traektoriya shakliga ko'ra harakat quyidagilarga bo'linadi:
A) to'g'ri chiziqli- traektoriya to'g'ri chiziqli segmentdir;
b) egri chiziqli- traektoriya egri chiziqning segmentidir.

Yo'l- moddiy nuqta ma'lum vaqt oralig'ida tasvirlaydigan traektoriya uzunligi. Bu skalyar miqdor.
Harakatlanuvchi moddiy nuqtaning dastlabki holatini yakuniy holati bilan bog'lovchi vektor (rasmga qarang).

Yo'lning harakatdan qanday farq qilishini tushunish juda muhimdir. Eng asosiy farq harakatning boshlanishi jo‘nash nuqtasida va oxiri borar nuqtasida bo‘lgan vektordir (bu harakat qaysi yo‘ldan o‘tgani umuman muhim emas). Yo'l esa, aksincha, bosib o'tilgan traektoriya uzunligini aks ettiruvchi skalyar miqdordir.

Bir tekis chiziqli harakat moddiy nuqta har qanday teng vaqt oralig'ida bir xil harakatlarni amalga oshiradigan harakat deb ataladi
Yagona tezlik to'g'ri chiziqli harakat harakatning ushbu harakat sodir bo'lgan vaqtga nisbati deyiladi:

Noto'g'ri harakat uchun ular kontseptsiyadan foydalanadilar o'rtacha tezlik. O'rtacha tezlik ko'pincha skalyar miqdor sifatida kiritiladi. Bu shunday bir tekis harakat tezligi bo'lib, unda tana bir xil yo'lni bir vaqtning o'zida bosib o'tadi bir tekis harakat:

Tezlik jismning traektoriyaning ma'lum bir nuqtasida yoki vaqtning ma'lum bir momentidagi tezligini chaqiring.
Bir tekis tezlashtirilgan chiziqli harakat- bu to'g'ri chiziqli harakat bo'lib, unda har qanday teng vaqt oralig'ida oniy tezlik bir xil miqdorda o'zgaradi.

Tezlashtirish jismning bir lahzalik tezligidagi o'zgarishning ushbu o'zgarish sodir bo'lgan vaqtga nisbati:

Bir tekis to'g'ri chiziqli harakatda tana koordinatalarining vaqtga bog'liqligi quyidagi shaklga ega: x = x 0 + V x t, bu erda x 0 - tananing boshlang'ich koordinatasi, V x - harakat tezligi.
Erkin tushish doimiy tezlanish bilan bir tekis tezlashtirilgan harakat deyiladi g = 9,8 m/s 2, tushgan jismning massasidan mustaqil. Bu faqat tortishish ta'sirida sodir bo'ladi.

Erkin tushish tezligi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Vertikal harakat quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Moddiy nuqta harakatining bir turi aylana bo‘ylab harakatlanishdir. Bunday harakat bilan tananing tezligi tananing joylashgan nuqtasida aylanaga chizilgan tangens bo'ylab yo'naltiriladi (chiziqli tezlik). Aylana markazidan jismga chizilgan radiusdan foydalanib, jismning aylanadagi holatini tasvirlashingiz mumkin. Aylana bo‘ylab harakatlanayotganda jismning siljishi aylana markazini jism bilan bog‘lovchi aylana radiusini burish orqali tasvirlanadi. Radiusning burilish burchagining bu aylanish sodir bo'lgan vaqt davriga nisbati tananing aylana bo'ylab harakat tezligini tavsiflaydi va deyiladi. burchak tezligi ō:

Burchak tezligi chiziqli tezlik bilan bog'liqlik bilan bog'liq

bu yerda r aylana radiusi.
Tana tasvirlash uchun zarur bo'lgan vaqt to'liq burilish, chaqirildi aylanish davri. Davrning o'zaro aylanishi aylanish chastotasi - ν

Aylana bo'ylab bir tekis harakat paytida tezlik moduli o'zgarmasligi sababli, tezlikning yo'nalishi o'zgaradi, bunday harakatda tezlanish mavjud. Uni chaqirishadi markazlashtirilgan tezlashuv, u radial ravishda aylananing markaziga yo'naltirilgan:

Dinamikaning asosiy tushunchalari va qonuniyatlari

Mexanikaning jismlarning tezlashishiga sabab bo'lgan sabablarni o'rganadigan qismi deyiladi dinamikasi

Nyutonning birinchi qonuni:
Boshqa jismlar unga ta'sir qilmasa yoki boshqa jismlarning harakati kompensatsiyalangan bo'lsa, jism o'z tezligini doimiy ravishda ushlab turadigan yoki tinch holatda bo'lgan mos yozuvlar tizimlari mavjud.
Jismning dam olish holatini yoki unga ta'sir qiluvchi muvozanatli tashqi kuchlar bilan bir xil chiziqli harakatini saqlab turish xususiyati deyiladi. inertsiya. Balanslangan tashqi kuchlar ta'sirida jismning tezligini ushlab turish hodisasi inersiya deb ataladi. Inertial mos yozuvlar tizimlari Nyutonning birinchi qonuni bajariladigan tizimlardir.

Galileyning nisbiylik printsipi:
barcha inertial mos yozuvlar tizimlarida bir xil boshlang'ich sharoitlarda, hammasi mexanik hodisalar xuddi shu tarzda davom eting, ya'ni. bir xil qonunlarga bo'ysunadi
Og'irligi tana inertsiyasining o'lchovidir
Kuch jismlarning o'zaro ta'sirining miqdoriy o'lchovidir.

Nyutonning ikkinchi qonuni:
Jismga ta'sir qiluvchi kuch tananing massasi va bu kuch tomonidan berilgan tezlanishning mahsulotiga teng:
$F↖(→) = m⋅a↖(→)$

Kuchlarni qo'shish bir vaqtning o'zida bir nechta kuchlar bilan bir xil ta'sir ko'rsatadigan bir nechta kuchlarning natijasini topishdan iborat.

Nyutonning uchinchi qonuni:
Ikki jism bir-biriga ta'sir qiladigan kuchlar bir xil to'g'ri chiziqda joylashgan bo'lib, kattaliklari teng va yo'nalishlari teskari:
$F_1↖(→) = -F_2↖(→) $

Nyutonning III qonunida jismlarning bir-biriga taʼsiri oʻzaro taʼsir xarakterida ekanligini taʼkidlaydi. Agar A tanasi B tanasiga ta'sir qilsa, B tanasi A tanasiga ta'sir qiladi (rasmga qarang).

Yoki qisqasi, ta'sir kuchi reaksiya kuchiga teng. Ko'pincha savol tug'iladi: agar bu jismlar teng kuchlar bilan o'zaro ta'sir qilsa, nima uchun ot chana tortadi? Bu faqat uchinchi jism - Yer bilan o'zaro ta'sir qilish orqali mumkin. Tuyoqlarni yerga bosadigan kuch chananing yerdagi ishqalanish kuchidan kattaroq bo‘lishi kerak. Aks holda tuyoqlar sirpanib, ot qimirlamaydi.
Agar jism deformatsiyaga duchor bo'lsa, bu deformatsiyani oldini oladigan kuchlar paydo bo'ladi. Bunday kuchlar deyiladi elastik kuchlar.

Guk qonuni shaklida yozilgan

bu yerda k - prujinaning qattiqligi, x - tananing deformatsiyasi. "-" belgisi kuch va deformatsiyaning turli yo'nalishlarga yo'naltirilganligini ko'rsatadi.

Jismlar bir-biriga nisbatan harakat qilganda, harakatga to'sqinlik qiluvchi kuchlar paydo bo'ladi. Bu kuchlar deyiladi ishqalanish kuchlari. Statik ishqalanish va toymasin ishqalanish o'rtasida farqlanadi. Sürgülü ishqalanish kuchi formula bo'yicha hisoblanadi

bu erda N - qo'llab-quvvatlovchi reaktsiya kuchi, µ - ishqalanish koeffitsienti.
Bu kuch ishqalanadigan jismlarning maydoniga bog'liq emas. Ishqalanish koeffitsienti jismlar tayyorlangan materialga va ularning sirtini qayta ishlash sifatiga bog'liq.

Statik ishqalanish jismlar bir-biriga nisbatan harakat qilmasa paydo bo'ladi. Statik ishqalanish kuchi noldan ma'lum bir maksimal qiymatgacha o'zgarishi mumkin

Gravitatsion kuchlar tomonidan har qanday ikkita jismni bir-biriga tortadigan kuchlar.

Umumjahon tortishish qonuni:
har qanday ikkita jism bir-biriga ularning massalari mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsional kuch bilan tortiladi.

Bu erda R - jismlar orasidagi masofa. Bu shakldagi universal tortishish qonuni moddiy nuqtalar uchun ham, sferik jismlar uchun ham amal qiladi.

Tana vazni tananing gorizontal tayanchga bosish yoki suspenziyani cho'zish kuchi deb ataladi.

Gravitatsiya- bu barcha jismlarni Yerga tortadigan kuch:

Statsionar tayanch bilan tananing og'irligi tortishish kuchiga teng bo'ladi:

Agar tana vertikal ravishda tezlanish bilan harakat qilsa, uning og'irligi o'zgaradi.
Tana yuqoriga tezlanish bilan harakat qilganda, uning og'irligi

Ko'rinib turibdiki, tananing og'irligi dam olish holatidagi tana vaznidan kattaroqdir.

Tana pastga tezlanish bilan harakat qilganda, uning og'irligi

Bunday holda, tananing vazni dam olish holatidagi tana vaznidan kamroq bo'ladi.

Og'irliksizlik- uning tezlashishi tortishish tezlashishiga teng bo'lgan jismning harakati, ya'ni. a = g. Agar tanaga faqat bitta kuch - tortishish ta'sir etsa, bu mumkin.
Sun'iy Yer sun'iy yo'ldoshi- bu Yer atrofida aylana bo'ylab harakat qilish uchun V1 tezligiga ega bo'lgan jism
Yerning sun'iy yo'ldoshida faqat bitta kuch ta'sir qiladi - Yerning markaziga yo'naltirilgan tortishish kuchi.
Birinchi qochish tezligi- bu sayyora atrofida aylanma orbita bo'ylab aylanishi uchun tanaga berilishi kerak bo'lgan tezlik.

bu erda R - sayyora markazidan sun'iy yo'ldoshgacha bo'lgan masofa.
Er uchun, uning yuzasiga yaqin joyda, birinchi qochish tezligi tengdir

1.3. Statika va gidrostatikaning asosiy tushunchalari va qonunlari

Jism (moddiy nuqta), agar unga ta'sir qiluvchi kuchlarning vektor yig'indisi nolga teng bo'lsa, u muvozanat holatidadir. Muvozanatning 3 turi mavjud: barqaror, beqaror va befarq. Agar tana muvozanat holatidan chiqarilganda, bu jismni qaytarib olishga intiladigan kuchlar paydo bo'lsa, bu barqaror muvozanat. Agar tanani muvozanat holatidan uzoqroqqa siljitadigan kuchlar paydo bo'lsa, bu beqaror pozitsiya; agar kuchlar paydo bo'lmasa - befarq(3-rasmga qarang).


Agar biz moddiy nuqta haqida emas, balki aylanish o'qiga ega bo'lishi mumkin bo'lgan jism haqida gapiradigan bo'lsak, u holda muvozanat holatiga erishish uchun jismga ta'sir qiluvchi kuchlar yig'indisining nolga tengligidan tashqari, u. jismga ta'sir etuvchi barcha kuchlar momentlarining algebraik yig'indisi nolga teng bo'lishi zarur.

Bu erda d - kuch qo'li. Kuchli elka d - aylanish o'qidan kuchning ta'sir chizig'igacha bo'lgan masofa.

Tutqichning muvozanat holati:
jismni aylantiruvchi barcha kuchlar momentlarining algebraik yig'indisi nolga teng.
Bosim Bu kuchga perpendikulyar platformaga ta'sir qiluvchi kuchning platforma maydoniga nisbatiga teng jismoniy miqdor:

Suyuqliklar va gazlar uchun amal qiladi Paskal qonuni:
bosim o'zgarmasdan barcha yo'nalishlarda tarqaladi.
Agar suyuqlik yoki gaz tortishish maydonida bo'lsa, u holda yuqoridagi har bir qatlam pastdagi qatlamlarga bosadi va suyuqlik yoki gaz ichkariga botganda bosim ortadi. Suyuqliklar uchun

bu yerda r - suyuqlikning zichligi, h - suyuqlikka kirish chuqurligi.

Aloqa tomirlarida bir hil suyuqlik bir xil darajada o'rnatiladi. Agar turli xil zichlikdagi suyuqlik aloqa tomirlarining tirsaklariga quyilsa, yuqori zichlikdagi suyuqlik pastroq balandlikda o'rnatiladi. Ushbu holatda

Suyuqlik ustunlarining balandligi zichlikka teskari proportsionaldir:

Gidravlik press moy yoki boshqa suyuqlik bilan to'ldirilgan idish bo'lib, unda ikkita teshik kesilgan, pistonlar bilan yopilgan. Pistonlar bor turli hudud. Agar bitta pistonga ma'lum bir kuch qo'llanilsa, ikkinchi pistonga qo'llaniladigan kuch boshqacha bo'lib chiqadi.
Shunday qilib, gidravlik press kuchning kattaligini aylantirish uchun xizmat qiladi. Pistonlar ostidagi bosim bir xil bo'lishi kerakligi sababli

Keyin A1 = A2.
Suyuqlik yoki gazga botgan jismga ushbu suyuqlik yoki gaz tomonidan yuqoriga ko'tariladigan suzuvchi kuch ta'sir qiladi, bu deyiladi. Arximed kuchi bilan
Suzuvchi kuchning kattaligi bilan aniqlanadi Arximed qonuni: suyuqlik yoki gazga botgan jismga vertikal yuqoriga yoʻnaltirilgan va tana siqib chiqargan suyuqlik yoki gazning ogʻirligiga teng boʻlgan suzuvchi kuch taʼsir qiladi:

bu yerda r suyuqlik - tana botgan suyuqlikning zichligi; V suv osti - tananing suv ostida qolgan qismining hajmi.

Tananing suzuvchi holati- jismga ta'sir etuvchi suzuvchi kuch jismga ta'sir etuvchi tortishish kuchiga teng bo'lganda jism suyuqlik yoki gazda suzadi.

1.4. Saqlanish qonunlari

Tana impulsi- bu tananing massasi va tezligining mahsulotiga teng fizik miqdor:

Momentum vektor kattalikdir. [p] = kg m/s. Tana impulsi bilan birga ular tez-tez foydalanadilar kuch impulsi. Bu kuchning mahsuloti va uning ta'sir qilish muddati
Jismning impuls momentining o'zgarishi shu jismga ta'sir qiluvchi kuchning impulsiga teng. Izolyatsiya qilingan jismlar tizimi uchun (tanalari faqat bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladigan tizim) impulsning saqlanish qonuni: izolyatsiya qilingan tizim jismlarining o'zaro ta'sir qilishdan oldingi impulslari yig'indisi o'zaro ta'sirdan keyingi bir xil jismlarning impulslari yig'indisiga teng.
Mexanik ish jismga ta'sir etuvchi kuch, jismning siljishi va kuch yo'nalishi va siljish orasidagi burchak kosinusining ko'paytmasiga teng bo'lgan fizik kattalik deyiladi:

Quvvat vaqt birligi uchun bajarilgan ish:

Tananing ish qilish qobiliyati chaqirilgan miqdor bilan tavsiflanadi energiya. Mexanik energiya quyidagilarga bo'linadi kinetik va potentsial. Agar jism o'z harakati tufayli ishni bajara olsa, u bor deyiladi kinetik energiya. Moddiy nuqtaning tarjima harakatining kinetik energiyasi formula bilan hisoblanadi

Agar tana boshqa jismlarga nisbatan o'z o'rnini o'zgartirish yoki tananing qismlarini o'zgartirish orqali ish qila olsa, u potentsial energiya. Potensial energiyaga misol: erdan ko'tarilgan jism, uning energiyasi formuladan foydalanib hisoblanadi

bu erda h - ko'tarish balandligi

Siqilgan bahor energiyasi:

bu yerda k - prujinaning qattiqlik koeffitsienti, x - prujinaning mutlaq deformatsiyasi.

Potensial miqdori va kinetik energiya ga teng mexanik energiya. Mexanikada ajratilgan jismlar tizimi uchun, mexanik energiyaning saqlanish qonuni: agar izolyatsiya qilingan tizim jismlari o'rtasida ishqalanish kuchlari (yoki energiyaning tarqalishiga olib keladigan boshqa kuchlar) bo'lmasa, u holda bu tizim jismlarining mexanik energiyalari yig'indisi o'zgarmaydi (mexanikada energiyaning saqlanish qonuni) . Agar izolyatsiya qilingan tizim jismlari o'rtasida ishqalanish kuchlari mavjud bo'lsa, u holda o'zaro ta'sir qilish paytida jismlarning mexanik energiyasining bir qismi ichki energiyaga aylanadi.

1.5. Mexanik tebranishlar va to'lqinlar

Tebranishlar vaqt o'tishi bilan turli darajadagi takrorlanuvchanlikka ega bo'lgan harakatlar deyiladi. Tebranish jarayonida o'zgaruvchan jismoniy miqdorlarning qiymatlari muntazam oraliqlarda takrorlansa, tebranishlar davriy deb ataladi.
Garmonik tebranishlar Bunday tebranishlar deyiladi, bunda tebranuvchi fizik miqdor x sinus yoki kosinus qonuniga muvofiq o'zgaradi, ya'ni.

O'zgaruvchan x jismoniy miqdorning eng katta mutlaq qiymatiga teng A kattalik deyiladi tebranishlar amplitudasi. a = ʼnt + s ifodasi berilgan vaqtdagi x ning qiymatini aniqlaydi va tebranish fazasi deb ataladi. T davri tebranish jismining bitta to'liq tebranishini bajarish uchun ketadigan vaqt. Davriy tebranishlarning chastotasi raqamni nomlang to'liq ikkilanish vaqt birligi uchun bajarilgan:

Chastota s -1 da o'lchanadi. Bu birlik gerts (Hz) deb ataladi.

Matematik mayatnik vaznsiz cho'zilmaydigan ipga osilgan va vertikal tekislikda tebranuvchi m massali moddiy nuqta.
Agar prujinaning bir uchi harakatsiz bo'lib, ikkinchi uchiga massasi m bo'lgan jism biriktirilgan bo'lsa, u holda jism muvozanat holatidan chiqarilganda prujinaning cho'zilib ketishi va prujinada jismning tebranishlari sodir bo'ladi. gorizontal yoki vertikal tekislik. Bunday mayatnik prujinali mayatnik deb ataladi.

Matematik mayatnikning tebranish davri formula bilan aniqlanadi

bu erda l - mayatnik uzunligi.

Prujinaga yukning tebranish davri formula bilan aniqlanadi

bu erda k - prujinaning qattiqligi, m - yukning massasi.

Elastik muhitda tebranishlarning tarqalishi.
Agar muhit zarralari o'rtasida o'zaro ta'sir kuchlari mavjud bo'lsa, u elastik deb ataladi. To'lqinlar - elastik muhitda tebranishlarning tarqalish jarayoni.
To'lqin deyiladi ko'ndalang, agar muhitning zarralari to'lqinning tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar yo'nalishlarda tebransa. To'lqin deyiladi uzunlamasına, agar muhit zarrachalarining tebranishlari to'lqin tarqalish yo'nalishi bo'yicha sodir bo'lsa.
To'lqin uzunligi bir xil fazada tebranuvchi ikkita eng yaqin nuqta orasidagi masofa:

bu erda v - to'lqinning tarqalish tezligi.

Ovoz to'lqinlari 20 dan 20 000 Gts gacha bo'lgan chastotalarda tebranishlar sodir bo'ladigan to'lqinlar deyiladi.
Ovoz tezligi turli muhitlarda farq qiladi. Ovozning havodagi tezligi 340 m/s.
Ultrasonik to'lqinlar tebranish chastotasi 20000 Gts dan oshadigan to'lqinlar deyiladi. Ultrasonik to'lqinlar inson qulog'i tomonidan sezilmaydi.

Ishqalanish kuchlari

Ishqalanish kuchlarining xususiyatlari.

Ishqalanish kuchlari - teginish tekisligida harakatlanayotganda yoki bunday harakatni keltirib chiqarishga harakat qilganda, jismlar yoki ularning yuzalar bilan aloqa qilgan qismlari (aloqa tekisligida) o'rtasida paydo bo'ladigan kuchlar.

	Tushuntirish
	Biz tanani sirt bo'ylab tortamiz, ishqalanish kuchi tanaga va Nyutonning 3-qonuniga ko'ra, sirtga ta'sir qiladi.
	Harakat bo'lmaganda ishqalanish paydo bo'ladi, lekin uni keltirib chiqarishga urinish mavjud.
	Ishqalanish kuchi bir tananing qismlari (qatlamlari) bir-biriga tegib turadigan va harakatlanadigan qismlari o'rtasida sodir bo'ladi.

Quruq ishqalanish – qattiq yuzalarning ishqalanishi. Agar yuzalar orasida bo'lsa qattiq Agar suyuqlik qatlami bo'lsa, unda biz suyuqlik ishqalanishi borligini aytamiz. Quruq ishqalanish dumaloq ishqalanishni anglatadi. Odamlar suyuqlik ishqalanishi haqida gapirganda, uni ko'pincha suyuqlik qatlamlarining ishqalanishiga kamaytirish mumkin.

Tashqi va ichki ishqalanish mavjud. Turli jismlar o'rtasida tashqi ishqalanish sodir bo'ladi. Tashqi ishqalanishning alohida holati quruq ishqalanishdir.

Ichki ishqalanish – orasidagi ishqalanish turli qismlar bir xil tana (masalan, suyuqlik qatlamlarining ishqalanishi). TO ichki ishqalanish suyuqlik ishqalanishi ham kamayishi mumkin. Barcha ishqalanish kuchlari tezlikka bog'liq. Ishqalanish kuchlarining yo'nalishi nisbiy tezlikning kattaligiga qarama-qarshidir. Ishqalanish kuchining kattaligi tezlikka bog'liq bo'lishi mumkin. Bu ishqalanish kuchlarining konservativ emasligini anglatadi. Barcha ishqalanish kuchlari dissipativdir (ular har doim tizimning mexanik energiyasini pasayishiga, uning boshqa turdagi energiyaga aylanishiga olib keladi).

Statik va surma ishqalanish kuchlari.

Sirtlari aloqada bo'lgan ikkita jismni ko'rib chiqing. Biz jismlardan birida kontakt yuzasiga parallel ravishda yo'naltirilgan tashqi kuch bilan harakat qilamiz.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, jismlarning bir-biriga nisbatan harakati tashqi kuch ma'lum bir qiymatdan oshib ketganda boshlanadi. Agar tashqi kuch dan kichik bo'lsa, tana tinch holatda bo'ladi, ya'ni tashqi kuch qandaydir kuch bilan muvozanatlanadi. Bu kuch statik ishqalanish kuchi deb ataladi.

Statik ishqalanish kuchi bu jismning aloqa tekisligida harakatini keltirib chiqarishga harakat qilganda, harakatsiz jismga ta'sir qiladi. U tashqi kuch komponentiga kattaligi bo'yicha teng va ishorasi bo'yicha qarama-qarshi bo'lgan kontakt yuzasiga tangensial yo'naltiriladi. Statik ishqalanish kuchi o'zgaruvchan ekanligi aniq. U 0 dan ba'zi maksimal qiymatgacha turli qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Agar tashqi kuch statik ishqalanish kuchining maksimal qiymatidan katta bo'lsa, sirpanish sodir bo'ladi. Sirt bo'ylab sirpanayotganda, ishqalanish kuchi ham tanaga ta'sir qiladi, har doim sirtga nisbatan tananing harakat tezligiga teskari yo'naltiriladi.

Coulomb qonuni

Tikanning sirpanish kuchi aloqa qiluvchi jismlarning sirt maydoniga bog'liq emas va bir jismning boshqasiga normal bosimi kuchiga proportsionaldir.

Proportsionallik koeffitsienti m ishqalanish koeffitsienti deyiladi. Coulomb qonuniga ko'ra:

Agar harakat aloqa tekisligiga perpendikulyar yo'nalishda sodir bo'lsa, u holda normal bosim kuchi N sirtdan reaktsiya kuchiga teng bo'ladi.

Ishqalanish kuchi tananing massa markaziga qo'llaniladi. Ishqalanish kuchlari paydo bo'lganda qo'pol aloqa yuzalari muhim ahamiyatga ega. Harakatni keltirib chiqarishga harakat qilganda, tartibsizliklar bir-biriga yopishadi, ishqalanish kuchi paydo bo'ladi va tanaga qo'llaniladigan kuch ishqalanish kuchidan kattaroq bo'lganda, tartibsizliklarning yo'q qilinishi sodir bo'ladi. Ammo harakatlanayotganda ular yopishadi, ya'ni toymasin ishqalanish kuchi paydo bo'ladi - bu sirtda aşınmaya olib keladi.

Aylanma ishqalanish kuchi

Sirtda aylanayotgan g'ildirak oxir-oqibat to'xtaydi. Hech qanday surma ishqalanish kuchi yo'q (chunki sirpanish yo'q). Statik ishqalanish kuchi ham yo'q. Bu shuni anglatadiki, g'ildirakni to'xtatishga majbur qiladigan kuch dumaloq ishqalanish kuchi - uning ustida joylashgan jismga sirtdan ta'sir qiluvchi reaktsiya kuchining gorizontal komponenti.

O'ziyurar transport vositalarining harakati.

O'ziyurar transport vositasi - bu ekipajning dvigatelidan (masalan, parovoz yoki avtomobil) ta'sir qiluvchi kuchlar ta'sirida g'ildiraklarning aylanishi tufayli harakatlanish qobiliyatiga ega bo'lgan qurilma.

Harakat tashqi qurilma g'ildirakda harakat qiluvchi kuch momentini yaratganligi sababli sodir bo'ladi. Agar harakat sirpanishsiz sodir bo'lsa, u holda g'ildirakda aylanma ishqalanish kuchi va statik ishqalanish kuchi ta'sir qiladi. Oxir-oqibat, harakat statik ishqalanish kuchi tufayli sodir bo'ladi, F tr. sifat<