ዘመናዊ ማሽኖች በጣም ውስብስብ ንድፍ አላቸው። ይሁን እንጂ የስርዓታቸው አሠራር መርህ በቀላል አሠራሮች አጠቃቀም ላይ የተመሰረተ ነው. ከመካከላቸው አንዱ ማንሻ ነው. ከፊዚክስ እይታ አንጻር ምን ይወክላል, እና ደግሞ በምን ዓይነት ሁኔታ ውስጥ ዘንዶው ሚዛኑን የጠበቀ ነው? እነዚህን እና ሌሎች ጥያቄዎችን በጽሁፉ ውስጥ እንመልሳለን።
ሌቨር በፊዚክስ
ሁሉም ሰው ምን አይነት ዘዴ እንደሆነ ጥሩ ሀሳብ አለው። በፊዚክስ ውስጥ አንድ ሊቨር ሁለት ክፍሎችን ያቀፈ መዋቅር ነው - ምሰሶ እና ድጋፍ። ምሰሶው የተወሰነ ርዝመት ያለው ሰሌዳ, ዘንግ ወይም ሌላ ጠንካራ ነገር ሊሆን ይችላል. ከጨረር በታች የሚገኘው ድጋፍ የአሠራሩ ሚዛናዊ ነጥብ ነው። ማንሻው የማዞሪያ ዘንግ እንዳለው ያረጋግጣል፣ ለሁለት ክንዶች ይከፍላል እና ስርዓቱ በህዋ ውስጥ ወደፊት እንዳይራመድ ይከላከላል።
የሰው ልጅ ከጥንት ጀምሮ ማንሻውን ሲጠቀም ቆይቷል ይህም በዋናነት ከባድ ሸክሞችን የማንሳት ስራን ለማመቻቸት ነው። ሆኖም, ይህ ዘዴ ሰፋ ያለ አተገባበር አለው. ስለዚህ ጭነቱን ትልቅ ግፊት ለመስጠት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል. የዚህ ዓይነቱ መተግበሪያ ዋና ምሳሌየመካከለኛው ዘመን ካታፑልቶች ናቸው።
በመምሪያው ላይ የሚንቀሳቀሱ ኃይሎች
በምሣያው ክንዶች ላይ የሚሠሩትን ኃይሎች ግምት ውስጥ ማስገባት ቀላል ለማድረግ የሚከተለውን ሥዕል አስቡበት፡
ይህ ዘዴ የተለያየ ርዝመት ያላቸው (dR<dF) ክንዶች እንዳሉት አይተናል። ሁለት ኃይሎች ወደ ትከሻው ጠርዝ ላይ ይሠራሉ, ወደ ታች ይመራሉ. ውጫዊው ኃይል F ጭነቱን R ለማንሳት እና ጠቃሚ ስራዎችን ያከናውናል. ጭነቱ R ይህን ማንሻ ይቃወመዋል።
በእርግጥ በዚህ ሥርዓት ውስጥ የሚሠራ ሦስተኛው ኃይል አለ - የድጋፍ ምላሽ። ነገር ግን የሊቨር ዘንግ ዙሪያ እንዲዞር አይከለክልም ወይም አያዋጣውም ነገር ግን አጠቃላዩ ስርዓት ወደ ፊት እንዳይራመድ ብቻ ያረጋግጣል።
ስለዚህ የሊቨር ሚዛን የሚወሰነው በሁለት ኃይሎች ጥምርታ ብቻ ነው፡ F እና R.
የሜካኒዝም ሚዛናዊ ሁኔታ
የሚዛን ቀመር ከመጻፍዎ በፊት፣ እስቲ አንድ አስፈላጊ የመዞሪያ እንቅስቃሴ አካላዊ ባህሪን እናስብ - የጉልበት ጊዜ። እንደ ትከሻ መ እና ኃይል F:
ተረድቷል.
M=dF.
ይህ ቀመር የሚሰራው ኃይሉ F ወደ ማንሻ ክንድ ቀጥ ብሎ ሲሰራ ነው። እሴቱ d ከፉልክሩም (የማዞሪያ ዘንግ) እስከ የኃይል አተገባበር ነጥብ ድረስ ያለውን ርቀት ይገልጻል F.
ስታቲስቲክስን በማስታወስ የሁሉም አፍታዎቹ ድምር ከዜሮ ጋር እኩል ከሆነ ስርዓቱ በመጥረቢያዎቹ ዙሪያ እንደማይሽከረከር እናስተውላለን። ይህንን ድምር ሲያገኙ የግዳጅ ጊዜ ምልክትም ግምት ውስጥ መግባት ይኖርበታል.በጥያቄ ውስጥ ያለው ኃይል በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ ለመዞር የሚፈልግ ከሆነ፣ የሚፈጥረው ቅጽበት አዎንታዊ ይሆናል። አለበለዚያ የግዳጅ ጊዜን ሲያሰሉ በአሉታዊ ምልክት ይውሰዱት።
ከላይ የተመለከተውን የመዞሪያ ሚዛን ሁኔታ ለማንሣያው በመተግበር የሚከተለውን እኩልነት እናገኛለን፡
dRR - dFF=0.
ይህንን እኩልነት በመቀየር እንደሚከተለው እንጽፋለን፡
dR/dF=F/R.
የመጨረሻው አገላለጽ የሊቨር ሚዛን ቀመር ነው። እኩልነት እንዲህ ይላል፡- dF ከdR ጋር ሲወዳደር፣ጭነቱን ለማስተካከል R አነስተኛ ኃይል F መተግበር ያስፈልገዋል።
የጉልበት ጊዜን ፅንሰ-ሀሳብ በመጠቀም የተሰጠው የሊቨር ሚዛን ቀመር በመጀመሪያ በሙከራ የተገኘው በ3ኛው ክፍለ ዘመን ዓክልበ. በአርኪሜዲስ ነው። ሠ. እሱ ግን በልምድ ብቻ አገኘው ምክንያቱም በዚያን ጊዜ የጉልበት ጊዜ ፅንሰ-ሀሳብ ወደ ፊዚክስ አልገባም።
የሊቨር ሚዛኑ የተጻፈበት ሁኔታ ይህ ቀላል ዘዴ በመንገድም ሆነ በጥንካሬ ለምን ድል እንደሚሰጥ ለመረዳት ያስችላል። እውነታው ግን የመንጠፊያውን እጆች ሲቀይሩ, የበለጠ ርቀት ረዘም ያለ ርቀት ይጓዛል. በተመሳሳይ ጊዜ ትንሽ ኃይል ከአጭር ጊዜ ይልቅ በእሱ ላይ ይሠራል. በዚህ ሁኔታ, ጥንካሬን እናገኛለን. የትከሻዎቹ መለኪያዎች አንድ አይነት ከሆኑ እና ጭነቱ እና ጉልበቱ ከተገለበጡ በመንገድ ላይ ትርፍ ያገኛሉ።
የሚዛን ችግር
የእጅ ምሰሶው ርዝመት 2 ሜትር ነው። ድጋፍከጨረሩ ግራ ጫፍ በ 0.5 ሜትር ርቀት ላይ ይገኛል. ሊቨር በተመጣጣኝ ሁኔታ እና 150 N ሃይል በግራ ትከሻው ላይ እንደሚሰራ ይታወቃል።ይህንን ሃይል ለማመጣጠን በቀኝ ትከሻ ላይ ምን አይነት ክብደት መቀመጥ አለበት።
ይህን ችግር ለመቅረፍ ከላይ የተፃፈውን የሂሳብ ህግን እንተገብራለን፡
dR/dF=F/R=>
1, 5/0, 5=150/R=>
R=50 N.
ስለዚህ የጭነቱ ክብደት ከ 50 N ጋር እኩል መሆን አለበት (ከጅምላ ጋር መምታታት የለበትም)። ይህንን እሴት ወደ ተዛማጁ ብዛት እንተረጉማለን የስበት ኃይል ቀመርን በመጠቀም፣ እኛ አለን፡
m=R/g=50/9፣ 81=5.1kg።
5.1 ኪ.ግ ብቻ የሚመዝን አካል 150 ኤን ሃይል ያመዛዝናል (ይህ ዋጋ 15.3 ኪ.ግ ክብደት ካለው የሰውነት ክብደት ጋር ይዛመዳል)። ይህ የሶስት እጥፍ ጥንካሬን ያሳያል።
