የእረፍት ግጭት፡ ትርጉም፣ ቀመር፣ ምሳሌ

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-02 17:40

እያንዳንዳችን የግጭት ሃይልን መገለጫ እናውቀዋለን። በእርግጥ በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ያለ ማንኛውም እንቅስቃሴ, አንድን ሰው በእግር ወይም ተሽከርካሪ በማንቀሳቀስ, ያለዚህ ኃይል ተሳትፎ የማይቻል ነው. በፊዚክስ ውስጥ ሶስት ዓይነት የግጭት ኃይሎችን ማጥናት የተለመደ ነው። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ከመካከላቸው አንዱን እንመለከታለን፣ የማይለዋወጥ ግጭት ምን እንደሆነ ለማወቅ እንሞክራለን።

ባር በአግድም ወለል ላይ

ጥያቄዎቹን ለመመለስ ከመቀጠላችን በፊት የማይንቀሳቀስ የግጭት ሃይል ምንድን ነው እና ምን ጋር እኩል ነው፣አግድም ወለል ላይ የሚተኛ ባር ያለበትን ቀላል ጉዳይ እንመልከት።

በባር ላይ ምን አይነት ሀይሎች እንደሚሰሩ እንመርምር። የመጀመሪያው የእቃው ክብደት ነው. ከደብዳቤው P ጋር እናመልከተው በአቀባዊ ወደ ታች ተመርቷል. በሁለተኛ ደረጃ, ይህ የድጋፍ ምላሽ ነው N. በአቀባዊ ወደ ላይ ይመራል. እየታየ ላለው ጉዳይ የኒውተን ሁለተኛ ህግ በሚከተለው ቅፅ ይፃፋል፡

ma=P - N.

እዚህ ያለው የመቀነስ ምልክት የክብደቱን ተቃራኒ አቅጣጫዎች ያንፀባርቃል እና ምላሽ ሰጪዎችን ይደግፋል። እገዳው በእረፍት ላይ ስለሆነ, የ a ዋጋ ዜሮ ነው.የኋለኛው ማለት፡

P - N=0=>

P=N.

የድጋፉ ምላሽ የሰውነትን ክብደት ያመዛዝናል እና በፍፁም እሴት እኩል ነው።

የውጭ ሃይል በአግድመት ላይ ባለ ባር ላይ የሚሰራ

አሁን ከላይ በተገለጸው ሁኔታ ላይ አንድ ተጨማሪ የሚንቀሳቀስ ሃይል እንጨምር። አንድ ሰው በአግድመት ወለል ላይ ብሎክን መግፋት እንደጀመረ እናስብ። ይህንን ኃይል በ F ፊደል እንጠቁመው አንድ አስደናቂ ሁኔታን ሊያስተውለው ይችላል-ኃይል F ትንሽ ከሆነ, ምንም እንኳን ድርጊቱ ቢኖረውም, አሞሌው ላይ ማረፍን ይቀጥላል. የሰውነት ክብደት እና የድጋፉ ምላሽ ወደ ላይኛው ክፍል ይመራል, ስለዚህ አግድም ትንበያዎቻቸው ከዜሮ ጋር እኩል ናቸው. በሌላ አነጋገር P እና N ሃይሎች F በምንም መልኩ ሊቃወሙ አይችሉም።እንዲህ ከሆነ ባር ለምን እረፍት ላይ ይቆያል እና አይንቀሳቀስም?

በእርግጥ በኃይሉ ላይ የሚመራ ሃይል መኖር አለበት።ይህ ሃይል የማይንቀሳቀስ ግጭት ነው። በአግድም ወለል ላይ ወደ F ይመራል. በአሞሌው የታችኛው ጠርዝ እና በገጹ መካከል ባለው የግንኙነት ቦታ ላይ ይሠራል። F_{t በሚለው ምልክት እንጠቁመው። የኒውተን ህግ ለአግድም ትንበያ እንደሚከተለው ይፃፋል፡-}

F=F_t።

በመሆኑም የቋሚ የግጭት ሃይል ሞጁሎች ሁል ጊዜ በአግድመት ወለል ላይ ከሚሰሩት የውጪ ሃይሎች ፍፁም እሴት ጋር እኩል ነው።

የአሞሌ እንቅስቃሴ መጀመሪያ

የማይንቀሳቀስ ግጭትን ቀመር ለመጻፍ፣ በአንቀጹ በቀደሙት አንቀጾች ላይ የተጀመረውን ሙከራ እንቀጥል። የውጪውን ኃይል ፍፁም ዋጋ እንጨምራለን F.አሞሌው አሁንም በእረፍት ላይ ለተወሰነ ጊዜ ይቆያል፣ ነገር ግን መንቀሳቀስ የሚጀምርበት ጊዜ ይመጣል። በዚህ ጊዜ የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል ከፍተኛው እሴቱ ላይ ይደርሳል።

ይህን ከፍተኛ ዋጋ ለማግኘት ልክ ከመጀመሪያው ጋር ተመሳሳይ የሆነ ሌላ አሞሌ ይውሰዱ እና በላዩ ላይ ያድርጉት። የአሞሌው የግንኙነት ቦታ ከመሬት ጋር አልተቀየረም ፣ ግን ክብደቱ በእጥፍ ጨምሯል። በሙከራ ደረጃ ባርን ከመሬት ላይ የመለየት ኃይል F በእጥፍ ጨምሯል። ይህ እውነታ ለስታቲክ ግጭት የሚከተለውን ቀመር ለመጻፍ አስችሎታል፡

F_t=µ_sP.

ይህም የግጭት ኃይል ከፍተኛው እሴት ከሰውነት P ክብደት ጋር ተመጣጣኝ ሆኖ ተገኝቷል፣ ግቤት µ_s እንደ የተመጣጣኝ ቅንጅት ይሰራል። እሴቱ µ_{s የማይለዋወጥ ፍሪክሽን ኮፊሸን ይባላል።}

በሙከራው ውስጥ ያለው የሰውነት ክብደት ከድጋፍ ምላሽ ኃይል N ጋር እኩል ስለሆነ የF_{t ቀመር እንደሚከተለው እንደገና ሊፃፍ ይችላል፡}

F_t=µ_sN.

ከቀዳሚው በተለየ ይህ አገላለጽ ሁል ጊዜም መጠቀም ይቻላል፣ምንም እንኳን ሰውነቱ ዘንበል ባለ አውሮፕላን ላይ ቢሆንም። የስታቲክ ፍሪክሽን ሃይል ሞጁሎች ፊቱ በሰውነት ላይ ከሚሰራው የድጋፍ ምላሽ ኃይል ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው።

የኃይል አካላዊ መንስኤዎች Ft

የማይንቀሳቀስ ግጭት ለምን ይከሰታል የሚለው ጥያቄ ውስብስብ እና በአጉሊ መነጽር እና በአቶሚክ ደረጃ ባሉ አካላት መካከል ያለውን ግንኙነት ግምት ውስጥ ማስገባት ይጠይቃል።

በአጠቃላይ የሀይል ሁለት አካላዊ ምክንያቶች አሉ።ረ_t:

ሜካኒካል መስተጋብር በከፍታዎች እና በመታጠቢያ ገንዳዎች መካከል።
በአተሞች እና በሰውነት ሞለኪውሎች መካከል የፊዚኮ-ኬሚካል መስተጋብር።

የትኛውም ወለል ምንም ያህል ለስላሳ ቢሆን፣ተዛባዎች እና ተመሳሳይ ያልሆኑ ነገሮች አሉት። በግምት፣ እነዚህ ኢ-ተመጣጣኝ ያልሆኑ ነገሮች እንደ ጥቃቅን ቁንጮዎች እና ገንዳዎች ሊወከሉ ይችላሉ። የአንድ አካል ጫፍ ወደ ሌላ የሰውነት ክፍተት ውስጥ ሲወድቅ በእነዚህ አካላት መካከል ሜካኒካዊ ትስስር ይፈጠራል. እጅግ በጣም ብዙ ቁጥር ያላቸው በአጉሊ መነጽር ብቻ የሚታዩ መጋጠሚያዎች የማይንቀሳቀስ ግጭት ለመታየት አንዱ ምክንያት ነው።

ሁለተኛው ምክንያት አካል በሆኑት ሞለኪውሎች ወይም አተሞች መካከል ያለው አካላዊ እና ኬሚካላዊ መስተጋብር ነው። ሁለት ገለልተኛ አተሞች እርስ በርስ ሲቃረቡ አንዳንድ ኤሌክትሮኬሚካላዊ ግንኙነቶች በመካከላቸው ሊፈጠሩ እንደሚችሉ ይታወቃል, ለምሳሌ, ዲፖል-ዲፖል ወይም ቫን ደር ዋልስ ግንኙነቶች. እንቅስቃሴው በተጀመረበት ቅጽበት፣ አሞሌው ከገጽታው ለመላቀቅ እነዚህን መስተጋብሮች ለማሸነፍ ይገደዳል።

የFt ጥንካሬ ባህሪያት

ከፍተኛው የማይንቀሳቀስ የግጭት ሃይል ከምን ጋር እንደሚተካከል አስቀድሞ ታይቷል፣ እና የእርምጃው አቅጣጫም ተጠቁሟል። እዚህ የF_{t ሌሎች ባህሪያትን ዘርዝረናል።}

የእረፍት ፍጥጫ በእውቂያ ቦታ ላይ የተመካ አይደለም። የሚወሰነው በድጋፉ ምላሽ ብቻ ነው. የግንኙነቱ ቦታ በትልቁ፣ በአጉሊ መነጽር የሚታዩ ቁንጮዎች እና የውሃ ገንዳዎች መበላሸት እየቀነሰ ይሄዳል ፣ ግን ቁጥራቸው እየጨመረ ይሄዳል። ይህ ሊታወቅ የሚችል እውነታ አሞሌው በትንሹ ወደ ጫፉ ከተገለበጠ ከፍተኛው F_{tt ለምን እንደማይቀየር ያብራራል።አካባቢ።}

የእረፍት ፍጥጫ እና ተንሸራታች ፍጥጫ አንድ አይነት ተፈጥሮ ነው በአንድ አይነት ቀመሮች ይገለጻል ነገር ግን ሁለተኛው ሁሌም ከመጀመሪያው ያነሰ ነው። የተንሸራታች ግጭት የሚከሰተው እገዳው ወደ ላይ መንቀሳቀስ ሲጀምር ነው።

Force F_t በአብዛኛዎቹ ጉዳዮች የማይታወቅ መጠን ነው። ለእሱ ከላይ የተሰጠው ቀመር አሞሌው መንቀሳቀስ በሚጀምርበት ቅጽበት ከF_t ከፍተኛው እሴት ጋር ይዛመዳል። ይህንን እውነታ በግልፅ ለመረዳት ከዚህ በታች የኃይሉ ጥገኝነት ግራፍ ነው F_{t በውጫዊ ተጽእኖ F.}

F እየጨመረ በሄደ ቁጥር የማይለዋወጥ ፍጥነቱ በመስመር እየጨመረ፣ ከፍተኛ ደረጃ ላይ እንደሚደርስ እና ከዚያም ሰውነት መንቀሳቀስ ሲጀምር እንደሚቀንስ ማየት ይቻላል። በንቅናቄው ወቅት፣ ስለ ኃይል F_{t ማውራት አይቻልም፣ ምክንያቱም በተንሸራታች ግጭት ስለሚተካ።}

በመጨረሻም የF_t ጥንካሬው የመጨረሻው አስፈላጊ ባህሪ በእንቅስቃሴው ፍጥነት ላይ አለመሆኑ ነው (በአንፃራዊው ከፍተኛ ፍጥነት፣ F_{tይቀንሳል).}

የግጭት ብዛት µs

_{s ለግጭት ሞጁሎች ቀመር ውስጥ ስለሚገኝ ስለሱ ጥቂት ቃላት መባል አለበት።}

የግጭት µ_s የሁለቱ ንጣፎች ልዩ ባህሪ ነው። በሰውነት ክብደት ላይ የተመካ አይደለም, በሙከራ ይወሰናል. ለምሳሌ, ለዛፍ-ዛፍ ጥንድ, እንደ ዛፉ አይነት እና እንደ ማሸት አካላት ላይ ባለው የገጽታ ህክምና ጥራት ላይ ከ 0.25 እስከ 0.5 ይለያያል. በሰም ለተሠሩ የእንጨት ገጽታዎችእርጥብ በረዶ µ_{s=0.14፣ እና ለሰው ልጆች መገጣጠሚያዎች ይህ ቅንጅት በጣም ዝቅተኛ እሴቶችን ይወስዳል (≈0.01)።}

የ µ_s ዋጋ ምንም ይሁን ምን ለጥንድ ቁሶች ተመሳሳይ የሆነ የተንሸራታች ግጭት µ_{k ሁልጊዜ ይሆናል። ያነሰ. ለምሳሌ አንድ ዛፍ በዛፉ ላይ ሲንሸራተት ከ 0.2 ጋር እኩል ነው, እና ለሰው ልጅ መገጣጠሚያዎች ከ 0.003 አይበልጥም.}

በመቀጠል የተገኘውን እውቀት ተግባራዊ ማድረግ የምንችልባቸውን ሁለት የአካል ችግሮች መፍትሄ እንመለከታለን።

ባር በተጠማዘዘ ወለል ላይ፡ የግዳጅ ስሌት Ft

የመጀመሪያው ተግባር በጣም ቀላል ነው። እንጨቱ በእንጨት ላይ ተኝቷል እንበል. ክብደቱ 1.5 ኪ.ግ ነው. ላይ ላዩን ወደ አድማስ 15o አንግል ላይ ያዘነብላል። አሞሌው እንደማይንቀሳቀስ ከታወቀ የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይልን መወሰን ያስፈልጋል።

ከዚህ ችግር ጋር ተያይዞ የሚመጣው ብዙ ሰዎች የድጋፉን ምላሽ በማስላት ሲጀምሩ እና የማጣቀሻ ውሂቡን ለግጭት ቅንጅት µ_s በመጠቀም ሲጀምሩ ከላይ ያለውን ይጠቀሙ። ከፍተኛውን የF _t ለመወሰን ቀመር። ሆኖም፣ በዚህ አጋጣሚ F_{t ከፍተኛው አይደለም። ሞጁሉ ከውጫዊው ኃይል ጋር ብቻ እኩል ነው, ይህም አሞሌውን ከቦታው ወደ አውሮፕላኑ ለማንቀሳቀስ ይጥራል. ይህ ኃይል፡ ነው}

F=mgsin(α)።

ከዛም የግጭት ኃይል F_t ከኤፍ ጋር እኩል ይሆናል።መረጃውን ወደ እኩልነት በመተካት መልሱን እናገኛለን፡የማይንቀሳቀስ የግጭት ሃይል በያዘው አውሮፕላን F _{t=3.81 ኒውተን።}

አሞሌ በታዘመ ወለል ላይ፡ ስሌትከፍተኛው የታጠፈ አንግል

አሁን የሚከተለውን ችግር እንፈታው፡ የእንጨት ብሎክ በእንጨት በተዘረጋ አውሮፕላን ላይ ነው። ከ 0.4 ጋር እኩል የሆነ የግጭት መጠን ሲታሰብ የአውሮፕላኑን ከፍተኛውን የማዘንበል አንግል α ከአድማስ ጋር ማግኘት ያስፈልጋል፣ በዚህ ጊዜ አሞሌው መንሸራተት ይጀምራል።

በአውሮፕላኑ ላይ ያለው የሰውነት ክብደት ትንበያ ከከፍተኛው የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል ጋር እኩል በሚሆንበት ጊዜ መንሸራተት ይጀምራል። ተጓዳኝ ሁኔታን እንፃፍ፡