Физикадагы тең салмактуулук – бул системанын айланасындагы объекттерге салыштырмалуу тынч абалда турган абалы. Статика – тең салмактуулук шарттарын изилдөө. Иштеши үчүн тең салмактуулук шарттарын билүү принципиалдуу мааниге ээ болгон механизмдердин бири рычаг болуп саналат. Левередждин кандай түрлөрү бар экенин макалада карап көрөлү.
Физикада бул эмне?
Рычактардын түрлөрү жөнүндө сөз кылуудан мурун (физика боюнча, 7-класс бул темадан өтөт), келгиле, бул аппаратты аныктап алалы. Рычаг – күчтү аралыкка жана тескерисинче өзгөртүүгө мүмкүндүк берген жөнөкөй механизм. Рычаг жөнөкөй түзүлүшкө ээ, ал белгилүү бир узундуктагы устундан (такта, таякча) жана бир таянычтан турат. Тирөөнүн абалы туруктуу эмес, ошондуктан ал устундун ортосунда да, анын аягында да жайгаша алат. Биз дароо белгилейбиз, таянычтын абалы көбүнчө рычагдын түрүн аныктайт.
Акыркысын адам баласы эзелтеден бери колдонуп келген. Ошентип, байыркы Месопотамияда же Египетте анын жардамы менен дарыялардан суу чыгарышкан же чоң таштарды көчүрүшкөнү белгилүү.ар турдуу курулуштарды куруу. Байыркы Грецияда рычаг активдүү колдонулган. Бул жөнөкөй механизмди колдонуунун сакталып калган бир гана жазуу жүзүндөгү далили Плутархтын "Параллель жашоосу" болуп саналат, мында философ Архимед тарабынан блоктордун жана рычагдардын системасын колдонуунун мисалын келтирет.
Моменттин түшүнүгү
Физикада рычагдардын ар кандай түрлөрүнүн иштөө принцибин түшүнүү, эгерде күч моменти түшүнүгү менен тыгыз байланышта болгон каралып жаткан механизмдин тең салмактуулугу жөнүндөгү маселени изилдеп көрсөңүз болот.
Күч моменти – күчтү анын колдонулган чекиттен айлануу огуна чейинки аралыкка көбөйтүүдөн алынган чоңдук. Бул аралыкты «күчтүн ийини» деп аташат. F жана d - күчтү жана анын ийиндерин белгилейли, анда биз:
M=Fd
Күч моменти бүт системанын бул огунун айланасында айлануу мүмкүнчүлүгүн камсыз кылат. Күчтүн аракеттеги учурун байкоого боло турган ачык мисалдар: гайканы ачкыч менен буроо же эшиктин илмектеринен алыс жайгашкан туткасы менен эшикти ачуу.
Момент – вектордук чоңдук. Маселелерди чечүүдө көбүнчө анын белгисин эске алуу керек. Денелер системасын сааттын жебесине каршы айлануусуна алып келген ар кандай күч + белгиси менен күч моментин түзөрүн эстен чыгарбоо керек.
Лечок балансы
Жогорудагы сүрөттө типтүү рычаг көрсөтүлгөн жана ага таасир этүүчү күчтөр белгиленген. Кийинчерээк макалада бул деп айтылат -биринчи түрдөгү рычаг. Бул жерде F жана R тамгалары тиешелүү түрдө тышкы күчтү жана жүктүн белгилүү бир салмагын билдирет. Ошондой эле таяныч ортодон жылып турганын көрө аласыз, андыктан колдордун узундугу dF жана dR бири-бирине барабар эмес.
Статикада рычаг бүтүндөй бир механизм катары кыймылдабай турганы көрсөтүлөт, ага таасир этүүчү бардык күчтөрдүн суммасы нөлгө барабар болушу керек. Биз алардын экөөсүн гана белгиледик. Чынында, бул экөөнө карама-каршы жана алардын суммасына барабар болгон үчүнчүсү дагы бар - бул колдоо реакциясы.
Рычаг айланма кыймылдарды жасабашы үчүн күчтөрдүн бардык моменттеринин суммасы нөлгө барабар болушу керек. Тиректин реакциялык күчүнүн ийини нөлгө барабар, ошондуктан ал моментти жаратпайт. F жана R күчтөрдүн моменттерин жазуу калды:
RdR- FdF=0=>
RdR=FdF
Формула катары жазылган рычагдын тең салмактуулук шарты, ошондой эле берилген:
dR/dF=F/R
Бул теңдик рычагдын айланбашы үчүн тышкы күч көтөрүлүп жаткан жүктүн салмагынан канча эсе көп (аз) болушу керек, бул күчтүн колу канча эсе аз (чоңураак) жүк жүктөй турган колго караганда.
Берилген формулировка каралып жаткан механизмдин жардамы менен жолдо канча жолу утуп алсак, ошончолук күчтөн айрылабыз дегенди билдирет.
Биринчи түрдөгү рычаг
Ал мурунку абзацта көрсөтүлгөн. Бул жерде биз жөн гана мындай түрдөгү рычаг үчүн колдоо F жана R аракеттеги күчтөрдүн ортосунда жайгашкан деп айтабыз. Колдордун узундуктарынын катышына жараша, мындай рычагштангаларды көтөрүү үчүн да, денени ылдамдатуу үчүн да колдонулат.
Механикалык таразалар, кайчы, мык тарткыч, катапульт биринчи түрдөгү рычагдардын мисалы болуп саналат.
Баланс болгон учурда бизде бирдей узундуктагы эки кол бар, ошондуктан рычагдын тең салмактуулугу F жана R күчтөрү бири-бирине барабар болгондо гана ишке ашат. Бул факт массасы белгисиз денелерди салыштыруу мааниси менен салыштыруу үчүн колдонулат.
Кайчы жана мык тарткыч күчкө ээ болуп, бирок жолдо жоготуп алуунун эң сонун мисалдары. Кайчы огуна канчалык жакын барак кагаз төшөлсө, аны кесүү ошончолук жеңил болорун баары билет. Тескерисинче, эгер сиз кагазды кайчынын учу менен кесүүгө аракет кылсаңыз, анда алар аны «чайнай» башташы ыктымал. Кайчы же мык тартгычтын туткасы канчалык узун болсо, тиешелүү операцияны аткаруу ошончолук жеңил болот.
Катапультка келсек, бул жолдо рычагдын жардамы менен утуунун, демек анын далысынын снарядга берген ылдамдануусунун ачык мисалы.
Экинчи түрдөгү рычаг
Экинчи түрдөгү бардык рычагдарда таяныч устундун учуна жакын жайгашкан. Бул тартип рычагында бир гана ийинин болушуна алып келет. Бул учурда жүктүн салмагы дайыма F тирөөч менен тышкы күчтүн ортосунда жайгашат. Экинчи түрдөгү рычагдагы күчтөрдүн жайгашуусу бирден бир пайдалуу натыйжага алып келет: күчтүн көбөйүшү.
Левередждин бул түрүнө мисал катары оор жүктөрдү ташуу үчүн колдонулган дөңгөлөк арабасын жана Щелкунчикти айтсак болот. Эки учурда тең жолдогу жоготуу эч кандай терс мааниге ээ эмес. Ошентип, кол менен учурдадөңгөлөк арабалары, ал кыймылдап жатканда жүктү салмагын сактап калуу гана маанилүү. Бул учурда, колдонулган күч жүктүн салмагынан бир нече эсе аз болот.
Үчүнчү түрдөгү рычаг
Бул түрдөгү рычагдын дизайны көп жагынан мурункуга окшош. Бул учурда колдоо, ошондой эле устундун учтарынын биринде жайгашкан, ал эми рычаг бир колу бар. Бирок, андагы аракеттенүүчү күчтөрдүн жайгашуусу экинчи түрдөгү рычагга караганда таптакыр башкача. F күчүн колдонуу чекити жүктүн салмагы менен таянычтын ортосунда.
Күрөк, тосмо, кайырмак жана кычкач рычагдын бул түрүнүн айкын мисалдары. Бул жагдайлардын баарында биз жолдо жеңебиз, бирок күч жагынан олуттуу жоготуу бар. Мисалы, оор жүктү пинцет менен кармоо үчүн чоң F күчүн колдонуу керек, андыктан бул куралды колдонуу аны менен оор нерселерди кармап туруу дегенди билдирбейт.
Жыйынтыктап айтканда, рычагдардын бардык түрлөрү бирдей принципте иштей тургандыгын белгилейбиз. Алар жүктөрдү өткөрүү ишинде пайда бербейт, бирок бул ишти ыңгайлуураак ишке ашыруу багытында кайра бөлүштүрүүгө гана мүмкүндүк берет.
