Физиканын - динамиканын атайын бөлүмүндө денелердин кыймылын изилдөөдө кыймылдуу системага таасир этүүчү күчтөрдү карашат. Акыркысы оң жана терс иштерди аткара алат. Бул макалада сүрүлүү күчү эмне экенин жана ал кантип эсептелерин карап көрөлү.
Физикада иш түшүнүгү
Физикада "иш" түшүнүгү бул сөздүн кадимки идеясынан айырмаланат. Жумуш деп физикалык чоңдук түшүнүлөт, ал күч векторунун скалярдык көбөйтүндүсүнө жана дененин жылышуу векторуна барабар. F¯ күчү аракет кылган кандайдыр бир объект бар деп ойлойлу. Ага эч кандай башка күчтөр таасир этпегендиктен, анын l¯ жылышуу вектору F¯ векторуна туура келет. Бул учурда бул векторлордун скалярдык көбөйтүндүсү алардын модулдарынын көбөйтүндүсүнө дал келет, башкача айтканда:
A=(F¯l¯)=Fl.
А мааниси – объектти l аралыкка жылдыруу үчүн F¯ күчүнүн аткарган иши. F жана l чоңдуктарынын өлчөмдөрүн эске алуу менен, иш SI системасында метрге (Nм) Ньютон менен ченелерин табабыз. Бирок, бирдикNм өзүнүн аты бар - бул джоуль. Бул жумуш түшүнүгү энергия түшүнүгү менен бирдей экенин билдирет. Башкача айтканда, 1 Ньютондук күч денени 1 метрге жылдырса, анда тиешелүү энергия чыгымдары 1 Джоуль болот.
Сүрүлүү күчү кандай?
Сүрүлүү күчүнүн иши жөнүндөгү маселени изилдөө, эгерде биз кандай күч жөнүндө сөз болуп жатканын билсеңиз болот. Физикадагы сүрүлүү - бул беттер тийгенде бир дененин экинчи бетинде кыймылына жол бербөөчү процесс.
Эгер биз катуу денелерди гана эске алсак, анда алар үчүн сүрүлүүнүн үч түрү бар:
- эс алуу;
- слип;
- жылуу.
Бул күчтөр тийген беттердин ортосунда аракеттенет жана дайыма денелердин кыймылына каршы багытталган.
Тынч алуудагы сүрүлүү кыймылдын өзүнө тоскоол болот, тайган сүрүлүү кыймыл процессинде, денелердин беттери бири-биринин үстүнөн жылганда көрүнөт жана бетинде тоголонгон дене менен беттин өзүнүн ортосунда тоголок сүрүлүү пайда болот.
Статикалык сүрүлүүнүн аракетине мисал катары тоонун боорунда кол тормозунда турган унааны алсак болот. Жылдыруу сүрүлүүсү лыжачы кардын үстүндө же муз үстүндө жүргөндө көрүнөт. Акырында, унаанын дөңгөлөгү жолдо жүрүп бара жатканда, тоголок сүрүлүү таасир этет.
Үч түрдөгү сүрүлүү үчүн күчтөр төмөнкү формула менен эсептелет:
Ft=µtN.
Бул жерде N – колдоо реакциясынын күчү, µt – сүрүлүү коэффициенти. Күч Нтирөөчтүн беттин тегиздигине перпендикуляр болгон денеге тийгизген таасиринин чоңдугун көрсөтөт. µt параметрине келсек, ал ар бир жуп сүрүүчү материалдардын, мисалы, жыгач-жыгач, болот-кар ж.б.у.с. үчүн эксперименталдык түрдө өлчөнөт. Ченелген натыйжалар атайын таблицаларда чогултулган.
Ар бир сүрүлүү күчү үчүн µt коэффициентинин тандалган жуп материалдар үчүн өзүнүн мааниси бар. Ошентип, статикалык сүрүлүү коэффициенти жылма сүрүлүү үчүн караганда бир нече ондогон пайызга чоң. Өз кезегинде, жылдыруу коэффициенти сыдырууга караганда 1-2 баллга азыраак.
Сүрүлүү күчтөрүнүн иши
Эми, жумуш түшүнүгү жана сүрүлүүнүн түрлөрү менен таанышкандан кийин, сиз түздөн-түз макаланын темасына өтсөңүз болот. Келгиле, сүрүлүү күчтөрүнүн бардык түрлөрүн ирети менен карап көрөлү жана алар кандай жумуш аткарарын аныктайлы.
Статикалык сүрүлүүдөн баштайлы. Бул түрү дене кыймылдабай турганда өзүн көрсөтөт. Кыймыл жок болгондуктан, анын жылышуу вектору l¯ нөлгө барабар. Акыркысы статикалык сүрүлүү күчүнүн иши да нөлгө барабар экенин билдирет.
Сылгылуу сүрүлүү, аныктамасы боюнча, дене мейкиндикте кыймылдаганда гана иштейт. Бул түрдөгү сүрүлүүнүн күчү дайыма дененин кыймылына каршы багытталгандыктан, анын терс иш аткарат дегенди билдирет. А маанисин формула менен эсептесе болот:
A=-Ftl=-µtNl.
Сыдырма сүрүлүү күчүнүн иши дененин кыймылын жайлатууга багытталган. Бул иштин натыйжасында дененин механикалык энергиясы жылуулукка айланат.
Айлануу сүрүлүү, сыдырма сыяктуу дененин кыймылын да камтыйт. Тоголонуучу сүрүлүү күчү дененин алгачкы айлануусун жайлатып, терс жумуш аткарат. Кеп дененин айлануусу жөнүндө болуп жаткандыктан, бул күчтүн ишинин маанисин анын импульстун иши аркылуу эсептөө ыңгайлуу. Тиешелүү формула төмөнкүчө жазылган:
A=-Mθ мында M=FtR.
Бул жерде θ – айлануунун натыйжасында дененин айлануу бурчу, R – беттин бетинен айлануу огуна чейинки аралык (дөңгөлөк радиусу).
Сыдырма сүрүлүү күчү менен көйгөй
Белгилүү болгондой, жыгач блок жантайыңкы жыгач учактын четинде турат. Учак горизонтко 40o бурч менен жантайган. Жылдыруу сүрүлүү коэффициенти 0,4, тегиздиктин узундугу 1 метр, штангасынын массасы 0,5 кг туура келерин билип, сыдырма сүрүлүү жумушун табуу керек.
Сылгылуу сүрүлүү күчүн эсептеңиз. Бул төмөнкүгө барабар:
Ft=mgcos(α)µt=0.59.81cos(40 o)0, 4=1,5 N.
Анда тиешелүү А иш болот:
A=-Ftl=-1,51=-1,5 Дж.
Айлануу сүрүлүү көйгөйү
Белгилүү болгондой, дөңгөлөк жол боюнда бир канча аралыкка тоголонуп, токтоп калган. Дөңгөлөктүн диаметри 45 см. Дөңгөлөктүн токтогонго чейинки айланууларынын саны 100. 0,03кө барабар тоголонуу коэффициентин эсепке алуу менен тоголок сүрүлүү күчүнүн иши эмнеге барабар экенин табуу керек. Дөңгөлөктүн массасы 5 кг.
Биринчи, айлануу сүрүлүү моментин эсептеп алалы:
M=FtR=µtmgD/2=0,0359, 81 0, 45/2=0, 331 Нм.
Эгер дөңгөлөк жасаган айлануулардын санын 2pi радианга көбөйтсө, анда дөңгөлөктүн айлануу бурчу θ болот. Анда жумуштун формуласы:
A=-Mθ=-M2pin.
Бул жерде n – революциялардын саны. Шарттан M моментин жана n санын алмаштырып, талап кылынган ишти алабыз: A=- 207,87 J.
