የትርጉም እንቅስቃሴ ህጎችን በአትዉድ ማሽን ላይ ማጥናት፡ ቀመሮች እና ማብራሪያዎች

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

በፊዚክስ ውስጥ ቀላል ዘዴዎችን መጠቀም የተለያዩ የተፈጥሮ ሂደቶችን እና ህጎችን እንድታጠና ያስችልሃል። ከእነዚህ ዘዴዎች ውስጥ አንዱ የአትዉድ ማሽን ነው. በአንቀጹ ውስጥ ምን እንደ ሆነ ፣ ምን ጥቅም ላይ እንደሚውል እና ምን ቀመሮች የአሠራሩን መርሆ እንደሚገልጹ እንመርምር።

የአትዉድ ማሽን ምንድነው?

የተሰየመው ማሽን ሁለት ክብደቶችን ያቀፈ ቀላል ዘዴ ሲሆን እነዚህም በቋሚ ብሎክ ላይ በተጣለ ክር (ገመድ) የተገናኙ ናቸው። በዚህ ፍቺ ውስጥ ብዙ ነጥቦች አሉ. በመጀመሪያ ደረጃ, የጭነቶች ብዛት በአጠቃላይ የተለያዩ ናቸው, ይህም በስበት ኃይል ስር መፋጠን መኖሩን ያረጋግጣል. በሁለተኛ ደረጃ, ሸክሞችን የሚያገናኘው ክር ክብደት የሌለው እና የማይበገር እንደሆነ ይቆጠራል. እነዚህ ግምቶች የእንቅስቃሴውን እኩልታዎች ቀጣይ ስሌት በእጅጉ ያመቻቹታል. በመጨረሻም፣ በሶስተኛ ደረጃ፣ ክሩ የሚወረወርበት የማይንቀሳቀስ እገዳም ክብደት የሌለው እንደሆነ ይቆጠራል። በተጨማሪም, በሚሽከረከርበት ጊዜ, የግጭት ኃይል ችላ ይባላል. ከታች ያለው ንድፍ አውጪ ይህንን ማሽን ያሳያል።

የአትዉድ ማሽን ተፈጠረእንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ጆርጅ አትዉድ በ18ኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ። የትርጉም እንቅስቃሴ ህጎችን ለማጥናት፣ የነጻ ውድቀትን ፍጥነት በትክክል ለመወሰን እና የኒውተንን ሁለተኛ ህግ በሙከራ ለማረጋገጥ ያገለግላል።

ተለዋዋጭ እኩልታዎች

ሁሉም የትምህርት ቤት ልጅ አካላት የሚፋጠነው በውጭ ሃይሎች እርምጃ ከተወሰደ ብቻ እንደሆነ ያውቃል። ይህ እውነታ በ 17 ኛው ክፍለ ዘመን በአይዛክ ኒውተን የተመሰረተ ነው. ሳይንቲስቱ በሚከተለው የሂሳብ ቅርጽ አስቀምጠውታል፡

F=ma.

ኤም የማይነቃነቅ የሰውነት ብዛት ባለበት፣ ሀ ማጣደፍ ነው።

የትርጉም እንቅስቃሴ ህጎችን በአትዉድ ማሽኑ ላይ ማጥናት ለእሱ የተለዋዋጮችን ተዛማጅ እኩልታዎች ማወቅን ይጠይቃል። እንበል የሁለት ክብደቶች ብዛት m₁እና m₂፣እዚያም m₁>m2_{። በዚህ ሁኔታ, የመጀመሪያው ክብደት በስበት ኃይል ወደ ታች ይንቀሳቀሳል, እና ሁለተኛው ክብደት በክር ውጥረት ውስጥ ይወጣል.}

በመጀመሪያው ጭነት ላይ ምን ሃይሎች እንደሚሰሩ እናስብ። ከእነዚህ ውስጥ ሁለቱ ናቸው፡ የስበት ኃይል F_{1 እና ክር ውጥረት ሃይል ቲ.ኃይሎቹ ወደተለያዩ አቅጣጫዎች ይመራሉ:: ጭነቱ የሚንቀሳቀስበትን የፍጥነት ምልክት ሀ ከግምት ውስጥ በማስገባት ለእሱ የሚከተለውን የእንቅስቃሴ እኩልታ እናገኛለን፡}

F₁– T=m_1a.

የሁለተኛውን ጭነት በተመለከተ፣ እንደ መጀመሪያው አይነት ተፈጥሮ ባላቸው ሃይሎች ይጎዳል። ሁለተኛው ጭነት ወደ ላይ ከፍ ባለ ፍጥነት ስለሚንቀሳቀስ፣ ለእሱ ተለዋዋጭ እኩልታ የሚከተለውን ቅጽ ይወስዳል፡

T - F₂=m_2a.

ስለዚህ፣ ሁለት ያልታወቁ መጠኖች (ሀ እና ቲ) የያዙ ሁለት እኩልታዎችን ጽፈናል። ይህ ማለት ስርዓቱ ልዩ የሆነ መፍትሄ አለው፣ እሱም በኋላ በጽሁፉ ውስጥ ይገኛል።

በተለዋዋጭ ሁኔታ እኩልታዎች ስሌት ለተፋጠነ እንቅስቃሴ

ከላይ ካሉት እኩልታዎች እንደተመለከትነው፣ በእያንዳንዱ ጭነት ላይ የሚሠራው የውጤት ኃይል በእንቅስቃሴው ሁሉ ሳይለወጥ ይቀራል። የእያንዳንዱ ጭነት ክብደት እንዲሁ አይለወጥም. ይህ ማለት ፍጥነቱ ቋሚ ይሆናል. እንዲህ ዓይነቱ እንቅስቃሴ ወጥ በሆነ መልኩ የተፋጠነ ይባላል።

በአውድ ማሽኑ ላይ ወጥ በሆነ መልኩ የተፋጠነ እንቅስቃሴ ጥናት ይህንን ፍጥነት ለመወሰን ነው። የተለዋዋጭ እኩልታዎችን ስርዓት እንደገና እንፃፍ፡

F₁– T=m_1a፤

T - F₂=m_2a.

የፍጥነት ዋጋን ለመግለፅ ሁለቱን እኩልነቶች እንጨምራለን፡

F₁– F₂=a(m₁+ m _2)=>

a=(F₁ - F₂)/(m₁ + m 2_)።

ለእያንዳንዱ ጭነት ግልጽ የሆነ የስበት ዋጋን በመተካት ማጣደፍን ለመወሰን የመጨረሻውን ቀመር እናገኛለን፡

a=g(m₁– m₂)/(m₁) + m_2)።

የእነሱ ድምር የጅምላ ልዩነት ጥምርታ የአትዉድ ቁጥር ይባላል። n_{a ያመልክቱ፣ ከዚያ እናገኛለን፡}

a=n_ag.

የተለዋዋጭ እኩልታዎች መፍትሄን ማረጋገጥ

ከላይ የመኪናውን ማጣደፍ ቀመር ገለፅን።አትውድ የሚሰራው የኒውተን ህግ እራሱ የሚሰራ ከሆነ ብቻ ነው። አንዳንድ መጠኖችን ለመለካት የላብራቶሪ ስራን ካከናወኑ ይህንን እውነታ በተግባር ማረጋገጥ ይችላሉ።

የላብ ስራ ከአትዉድ ማሽን ጋር በጣም ቀላል ነው። የእሱ ይዘት እንደሚከተለው ነው-ከመሬት ላይ በተመሳሳይ ደረጃ ላይ ያሉት ሸክሞች እንደተለቀቁ የሸቀጦቹን እንቅስቃሴ ጊዜ በስቶፕ ሰዓት መለየት እና ከዚያ የትኛውም ጭነቶች ያለውን ርቀት ይለካሉ. ተንቀሳቅሷል። ተጓዳኝ ጊዜ እና ርቀት t እና h እንደሆኑ አስብ. ከዚያ ወጥ በሆነ መልኩ የተፋጠነ እንቅስቃሴን የኪነማቲክ እኩልታ መፃፍ ይችላሉ፡

h=at2/2.

ፍጥነት በልዩ ሁኔታ የሚወሰንበት፡

a=2ሰ/t2.

አስተውል የ ሀን ዋጋ የመወሰን ትክክለኛነት ለመጨመር h_i እና t_{i ለመለካት ብዙ ሙከራዎች መደረግ አለባቸው። ፣ እኔ የመለኪያ ቁጥር በሆነበት። እሴቶቹን a}i _{ካሰሉ በኋላ አማካዩን እሴት a}cp_{ከሚከተለው አገላለጽ ማስላት አለቦት፡}

a_cp=∑_i=1^ma_{i /ሜ.}

ኤም የልኬቶች ብዛት የት ነው።

ከዚህ እኩልነት እና ቀደም ሲል ከተገኘው እኩልነት ጋር በሚከተለው አገላለጽ ላይ ደርሰናል፡

a_cp=n_ag.

ይህ አገላለጽ እውነት ሆኖ ከተገኘ የኒውተን ሁለተኛ ህግም እንዲሁ ይሆናል።

የስበት ስሌት

ከላይ፣ የነጻ ውድቀት ማጣደፍ g ዋጋ ለእኛ እንደሚታወቅ ገምተናል። ሆኖም ግን, የ Atwood ማሽንን በመጠቀም, የኃይል መወሰንየስበት ኃይልም ይቻላል. ይህንን ለማድረግ፣ ከዳይናሚክስ እኩልታዎች ፍጥነትን ይልቅ፣ እሴቱ g መገለጽ አለበት፣ እኛ አለን፡

g=a/n_a.

ጂ ለማግኘት፣ የትርጉም ማጣደፍ ምን እንደሆነ ማወቅ አለቦት። ከዚህ በላይ ባለው አንቀጽ፣ ከኪነማቲክስ እኩልታ እንዴት በሙከራ ማግኘት እንደሚቻል አስቀድመን አሳይተናል። ለሀ እኩልነት ያለውን ቀመር በ g በመተካት፣ እኛ አለን፡

g=2ሰ/(t²n_a)።።

የጂ ዋጋን በማስላት የስበት ኃይልን ለማወቅ ቀላል ነው። ለምሳሌ ለመጀመሪያው ጭነት እሴቱ፡ይሆናል

F₁=2ሰm₁/(t²n _a)።

የክር ውጥረቱን መወሰን

የክር ውጥረት ኃይል ቲ ከማይታወቁ ተለዋዋጭ እኩልታዎች ስርዓት አንዱ ነው። እነዚህን እኩልታዎች እንደገና እንፃፍ፡

F₁– T=m_1a፤

T - F₂=m_2a.

በእያንዳንዱ እኩልነት ከገለፅን እና ሁለቱንም አገላለጾች ካነፃፅርን የሚከተሉትን እናገኛለን፡

(ኤፍ₁– ቲ)/m₁ =(ቲ – ኤፍ₂)/ m_2=>

T=(m₂F₁+ m₁F ₂)/(m₁ + m_2)።

የጭነቱ ስበት ሃይሎች ግልፅ እሴቶችን በመተካት፣የክር መወጠር ሃይል የመጨረሻው ቀመር ላይ ደርሰናል፡

T=2m₁m₂g/(m₁ + m_2)።

የአትዉድ ማሽን ከቲዎሬቲካል መገልገያ በላይ አለው። ስለዚህ ሊፍት (ሊፍት) በስራው ውስጥ የክብደት መለኪያን ይጠቀማልወደ መክፈያው ከፍታ ከፍ ማድረግ. ይህ ዲዛይን የሞተርን ስራ በእጅጉ ያመቻቻል።