Сүрүлүү күчү – дененин кандайдыр бир кыймылына тоскоол болгон физикалык чоңдук. Ал, эреже катары, денелер катуу, суюк жана газ абалында кыймылдаганда пайда болот. Ар кандай түрдөгү сүрүлүү күчтөрү адамдын жашоосунда маанилүү роль ойнойт, анткени алар денелердин ылдамдыгынын ашыкча өсүшүнө жол бербейт.
Сүрүлүү күчтөрүнүн классификациясы
Жалпы учурда сүрүлүү күчтөрүнүн бардык түрлөрү үч түр боюнча сүрөттөлөт: сыдыруунун, тоголонуунун жана эс алуунун сүрүлүү күчү. Биринчиси статикалык, калган экөө динамикалык. Тынчтык абалындагы сүрүлүү дененин кыймылга киришине тоскоол болот, өз кезегинде сыдырууда, кыймыл учурунда дене башка дененин бетине сүрүлгөндө сүрүлүү пайда болот. Тоголуп сүрүлүү тегерек нерсе кыймылдаганда пайда болот. Мисал келтирели. Типтин (айлануу сүрүлүү күчү) айкын мисалы болуп асфальтта унаа дөңгөлөктөрүнүн кыймылы саналат.
Сүрүлүү күчтөрүнүн табияты – эки дененин сүртүү беттеринин ортосунда микроскопиялык кемчиликтердин болушу. Ушул себептен улам пайда болгон күч аракеттекыймылдап жаткан же кыймылдай баштаган нерсе тийип жаткан денелердин бетине перпендикуляр багытталган N тирөөчтүн нормалдуу реакциясынын күчү менен F сүрүлүү күчүнүн суммасынан турат. контакт бети жана дененин кыймылына карама-каршы келет.
Эки катуу нерсенин ортосундагы сүрүлүү
Сүрүлүү күчтөрүнүн ар кандай түрлөрү жөнүндөгү маселени кароодо эки катуу дене үчүн төмөнкү мыйзам ченемдүүлүктөр байкалган:
- Сүрүлүү күчү колдоо бетине параллель багытталган.
- Сүрүлүү коэффиценти тийүү беттеринин мүнөзүнө, ошондой эле алардын абалына жараша болот.
- Максималдуу сүрүлүү күчү кадимки күчкө же контакттык беттердин ортосунда аракеттенүүчү колдоо реакциясына түз пропорцияда.
- Бир эле денелер үчүн сүрүлүү күчү дене кыймылга чейин чоңураак, анан дене кыймылдап баштаганда азаят.
- Сүрүлүү коэффиценти тийүү аймагынан көз каранды эмес, ал иш жүзүндө сыдырма ылдамдыгынан көз каранды эмес.
Мыйзамдар
Кыймыл мыйзамдары боюнча эксперименталдык материалды жыйынтыктап, биз сүрүлүүгө байланыштуу төмөнкү негизги мыйзамдарды түздүк:
- Эки дененин ортосундагы сыдырууга каршылык алардын ортосундагы нормалдуу күчкө пропорционалдуу.
- Сүрүлгөн денелердин ортосундагы кыймылга каршылык алардын ортосундагы тийүү аймагынан көз каранды эмес.
Экинчи мыйзамды көрсөтүү үчүн төмөнкүдөй мисалды келтирсек болот: эгер сиз блокту алып, аны бетинде жылдырсаңыз, анда мындай кыймыл үчүн керектүү күчблок узун капталы менен бетинде жатканда да, аягы менен турганда да ушундай болот.
Физикадагы сүрүлүү күчтөрүнүн ар кандай түрлөрүнө тиешелүү мыйзамдарды 15-кылымдын аягында Леонард да Винчи ачкан. Андан кийин алар көпкө унутулуп, 1699-жылы гана француз инженери Амонтон тарабынан кайрадан ачылган. Ошондон бери сүрүлүү мыйзамдары анын атын алып жүрөт.
Эмне үчүн сүрүлүү күчү тынч абалда тайгандыкынан чоңураак?
сүрүлүү күчтөрүнүн бир нече түрлөрүн (тынч жана сыдырма) карап жатканда, статикалык сүрүлүү күчү дайыма статикалык сүрүлүү коэффициентинин жана таянычтын реакция күчтөрүнүн көбөйтүндүсүнөн аз же барабар экендигин белгилей кетүү керек. Бул сүрүлүүчү материалдар үчүн сүрүлүү коэффициенти эксперименталдык түрдө аныкталат жана тиешелүү таблицаларга киргизилет.
Динамикалык күч статикалык күч сыяктуу эле эсептелет. Бул учурда гана сүрүлүү коэффициенти тайгалоо үчүн атайын колдонулат. сүрүлүү коэффициенти адатта грек тамгасы Μ (mu) менен белгиленет. Ошентип, эки сүрүлүү күчтөрүнүн тең жалпы формуласы: Ftr=ΜN, мында N – колдоочу реакция күчү.
Сүрүлүү күчтөрүнүн бул түрлөрүнүн ортосундагы айырмачылыктын табияты так аныкталган эмес. Бирок, көпчүлүк илимпоздор статикалык сүрүлүү күчү сыдырууга караганда көбүрөөк деп эсептешет, анткени денелер бир нече убакыт бою бири-бирине салыштырмалуу тынч абалда турганда, алардын беттеринин ортосунда иондук байланыштар же беттердин айрым чекиттеринин микрофузиялары пайда болушу мүмкүн. Бул факторлор статиканын өсүшүнө алып келеткөрсөткүч.
Сүрүлүү күчүнүн бир нече түрлөрүнө жана алардын көрүнүшүнө мисал катары унаанын кыймылдаткычынын цилиндриндеги поршенди алсак болот, ал кыймылдаткыч көп убакыт иштебесе, цилиндрге "ширилет".
Горизонталдуу жылма корпус
Сырткы күчтүн таасири астында Fin бети боюнча сыдырылып кыймылдай баштаган дененин кыймыл теңдемесин алалы. Бул учурда денеге төмөнкү күчтөр таасир этет:
- Fv – тышкы күч;
- Ftr – күчкө карама-каршы болгон сүрүлүү күчү Fv;
- N – тирөөчтүн реакция күчү, ал абсолюттук мааниси боюнча дененин P салмагына барабар жана бетине багытталган, башкача айтканда, ага тик бурчта.
Бардык күчтөрдүн багыттарын эске алып, бул кыймыл үчүн Ньютондун экинчи мыйзамын жазабыз: Fv - Ftr=mа, мында m – дененин массасы, а – кыймылдын тездеши. Ftr=ΜN, N=P=mg, мында g эркин жыгуунун ылдамдалышы экенин билип, биз төмөнкүнү алабыз: Fv – Μмг=ма. Ушундан улам, жылган дененин кыймылынын ылдамдыгын туюнтуп, төмөнкүнү алабыз: a=F в / m – Μg.
Катуу дененин суюктуктагы кыймылы
Сүрүлүү күчтөрүнүн кандай түрлөрү бар экенин карап жатканда физикадагы маанилүү бир кубулушту айта кетүү керек, бул катуу дененин суюктукта кандай кыймылдаарын сүрөттөйт. Мында сөз аэродинамикалык сүрүлүү жөнүндө болуп жатат, ал суюктуктагы дененин ылдамдыгына жараша аныкталат. Кыймылдын эки түрү бар:
- Качанкатуу дене төмөн ылдамдыкта кыймылдайт, бири ламинардык кыймыл жөнүндө сөз кылат. Ламинардык кыймылдагы сүрүлүү күчү ылдамдыкка пропорционалдуу. Сфералык телолордун Стокс мыйзамы мисал боло алат.
- Дененин суюктуктагы кыймылы белгилүү бир чектик мааниден жогору ылдамдыкта жүргөндө, дененин айланасында суюктук агымдарынын куюндары пайда боло баштайт. Бул куюндар кыймылга тоскоол болгон кошумча күчтү жаратат жана натыйжада сүрүлүү күчү ылдамдыктын квадратына пропорционалдуу болот.
Айлануучу сүрүлүү күчүнүн табияты
Сүрүлүү күчтөрүнүн түрлөрү жөнүндө сөз кылганда, тоголонуу сүрүлүү күчүн үчүнчү түрү деп айтуу адатка айланган. Ал дененин белгилүү бир бетинен оодарылып, бул дененин деформациясы жана беттин өзү пайда болгондо көрүнөт. Башкача айтканда, абсолюттук деформацияланбаган дененин жана беттин шартында тоголок сүрүлүү күчү жөнүндө сөз кылуунун эч кандай мааниси жок. Келиңиз, кененирээк карап көрөлү.
Айлануу сүрүлүү коэффиценти түшүнүгү сыдырма үчүн окшош. Прокаттоо учурунда тулкулардын беттеринин ортосунда тайгалануу болбогондуктан, жылмалуу сүрүлүү коэффициенти сыдырууга караганда бир топ азыраак.
Коэффицентке таасир этүүчү негизги фактор болуп тоголок сүрүлүү күчүнүн түрү үчүн механикалык энергиянын гистерезиси саналат. Атап айтканда, дөңгөлөк, ал жасалган материалга, ошондой эле ал көтөргөн жүккө жараша кыймыл учурунда ийкемдүү деформацияланат. Серпилгич деформациянын кайталануучу циклдери механикалык энергиянын бир бөлүгүнүн жылуулук энергиясына өтүшүнө алып келет. Мындан тышкары, уламбузулганда, дөңгөлөк менен беттин контакты мурунтан эле чектелген контакт аймагына ээ.
жылма сүрүлүү күчүнүн формуласы
Эгер дөңгөлөктү айландырган күч моменти үчүн туюнтманы колдонсок, анда тоголок сүрүлүү күчү Ftr.k.=Μ k N / R, бул жерде N - тирөөчтүн реакциясы, R - дөңгөлөктүн радиусу, Μк – айлануу сүрүлүү коэффициенти. Ошентип, тоголонуучу сүрүлүү күчү радиуска тескери пропорционалдуу, бул чоң дөңгөлөктөрдүн кичинекейлеринен артыкчылыгын түшүндүрөт.
Бул күчтүн дөңгөлөктүн радиусуна тескери пропорционалдыгы бирдей массага ээ болгон жана бир материалдан жасалган ар түрдүү радиустагы эки дөңгөлөктүн учурда радиусу чоңураак дөңгөлөктү жеңилирээк деп эсептейт. булга.
Айлануу катышы
Сүрүлүү күчүнүн бул түрүнүн формуласына ылайык, Μk тоголонуу сүрүлүү коэффициентинин узундуктун өлчөмүнө ээ экенин алабыз. Бул, негизинен, байланыш органдардын мүнөзүнө жараша болот. Айлануу сүрүлүү коэффициентинин радиуска болгон катышы менен аныкталуучу чоңдук прокатка коэффиценти деп аталат, башкача айтканда Ck=Μk / R - өлчөмсүз чоңдук.
Айлануу коэффициенти Ck жылма сүрүлүү коэффициентинен Μtr бир кыйла аз. Ошондуктан, сүрүлүү күчүнүн кайсы түрү эң кичине деген суроого жооп берип жатып, биз тоголонуучу сүрүлүү күчүн ишенимдүү атасак болот. Бул чындыктын урматында, дөңгөлөктүн ойлоп табуу технологиялык прогресстин маанилүү кадамы болуп эсептелет.адамгерчилик.
Айлануу катышы системага мүнөздүү жана төмөнкү факторлорго көз каранды:
- дөңгөлөктүн жана беттин катуулугу (кыймыл учурунда пайда болгон денелердин деформациясы канчалык аз болсо, жылма коэффициенти ошончолук төмөн болот);
- дөңгөлөк радиусу;
- дөңгөлөккө таасир этүүчү салмак;
- байланыш бетинин аянты жана анын формасы;
- дөңгөлөк менен беттин тийүү аймагындагы илешкектүүлүк;
- дене температурасы
