Ар бир окуучу эки катуу беттин ортосунда контакт болгондо сүрүлүү күчү деп аталган күч пайда болоорун билет. Келгиле, бул макалада сүрүлүү күчүн колдонуу чекитине көңүл буруп, бул эмне экенин карап көрөлү.
Кандай сүрүлүү күчү бар?
Сүрүлүү күчүн колдонуу чекитин карап чыгуудан мурун табиятта жана технологияда сүрүлүүнүн кандай түрлөрү бар экенин кыскача эске салуу керек.
Статикалык сүрүлүүнү карап баштайлы. Бул тип катуу дененин кандайдыр бир беттеги тынч абалын мүнөздөйт. Тынчтыктын сүрүлүүсү дененин эс алуу абалынан жылышын алдын алат. Мисалы, дал ушул күчтүн аракетинен улам жерде турган кабинетти жылдыруу биз үчүн кыйынга турат.
Сүрүлгөн сүрүлүүнүн дагы бир түрү. Ал бири-бирине тайган эки беттин ортосундагы байланышта көрүнөт. Жылдыруу сүрүлүү кыймылга карама-каршы келет (сүрүлүү күчүнүн багыты дененин ылдамдыгына карама-каршы). Анын иш-аракетинин айкын мисалы - кар үстүндө муз үстүндө тайган лыжачы же коньки тебүүчү.
Акыры, сүрүлүүнүн үчүнчү түрү тоголонуп жатат. Ал ар дайым бир дене экинчисинин бетинде тоголонгондо болот. Мисалы, дөңгөлөктүн же подшипниктин айлануусу, сүрүлүү маанилүү болгон негизги мисалдар.
Сүрөттөлгөн түрлөрдүн алгачкы экөөсү сүртүлгөн беттердеги оройлуктан улам пайда болот. Үчүнчү түрү айланма дененин деформациялык гистерезисинен келип чыгат.
Сыймылдуу жана тынч сүрүлүү күчтөрүн колдонуу чекиттери
Жогоруда статикалык сүрүлүү объектти контакт бети боюнча жылдырууга умтулган тышкы таасир берүүчү күчкө тоскоол болот деп айтылган. Бул сүрүлүү күчүнүн багыты бетке параллелдүү тышкы күчтүн багытына карама-каршы экенин билдирет. Каралып жаткан сүрүлүү күчүн колдонуу чекити эки беттин тийген жеринде.
Статикалык сүрүлүү күчү туруктуу чоңдук эмес экенин түшүнүү маанилүү. Анын эң чоң мааниси бар, ал төмөнкү формула менен эсептелет:
Ft=µtN.
Бирок бул максималдуу маани дене кыймылын баштаганда гана пайда болот. Башка учурда, статикалык сүрүлүү күчү абсолюттук мааниси боюнча тышкы күчтүн параллелдүү бетине так барабар.
Сылгалуу сүрүлүү күчүн колдонуу чекитине келсек, ал статикалык сүрүлүүдөн айырмаланбайт. Статикалык жана жылма сүрүлүүнүн ортосундагы айырма жөнүндө сөз кылып жатып, бул күчтөрдүн абсолюттук маанисин белгилей кетүү керек. Ошентип, берилген жуп материалдар үчүн жылма сүрүлүү күчү туруктуу чоңдук болуп саналат. Мындан тышкары, ал дайыма статикалык сүрүлүүнүн максималдуу күчүнөн азыраак.
Көрүнүп тургандай, сүрүлүү күчтөрүнүн колдонуу чекити дененин оордук борбору менен дал келбейт. Бул каралып жаткан күчтөр жылган денени алдыга оодарууга умтулган моментти жаратат дегенди билдирет. Акыркысын велосипедчи алдыңкы дөңгөлөк менен катуу тормоздогондо байкаса болот.
Айлануу сүрүлүүсү жана аны колдонуу чекити
Айлануу сүрүлүүсүнүн физикалык себеби жогоруда талкууланган сүрүлүүнүн түрлөрүнөн айырмалангандыктан, тоголок сүрүлүү күчүн колдонуу чекити бир аз башкачараак мүнөзгө ээ.
Унаанын дөңгөлөгү тротуарда деп ойлойлу. Бул дөңгөлөк деформацияланганы көрүнүп турат. Анын асфальт менен контактынын аянты 2dl барабар, мында l – дөңгөлөктүн туурасы, 2d – дөңгөлөк менен асфальттын каптал контактынын узундугу. Айлануучу сүрүлүү күчү өзүнүн физикалык маңызы боюнча дөңгөлөктүн айлануусуна каршы багытталган таянычтын реакция моменти түрүндө көрүнөт. Бул учур төмөнкүчө эсептелет:
M=Nd
Эгер аны бөлсөк жана аны R дөңгөлөкүнүн радиусуна көбөйтсөк, анда:
M=Nd/RR=FtR мында Ft=Nd/R
Ошентип, айланма сүрүлүү күчү Ft чындыгында тирөөчтүн реакциясы болуп, дөңгөлөктүн айлануусун жайлаткан күч моментин жаратат.
Бул күчтү колдонуу чекити тегиздиктин бетине салыштырмалуу вертикалдуу жогору карай багытталган жана массанын борборунан dга оңго жылдырылат (дөңгөлөк солдон оңго карай жылат деп ойлосок).
Маселени чечүү мисалы
Аракетар кандай түрдөгү сүрүлүү күчү денелердин механикалык кыймылын жайлатат, ошол эле учурда алардын кинетикалык энергиясын жылуулукка айландырат. Төмөнкү маселени чечели:
тилке жантайган жерде жылат. Анын кыймылынын ылдамдануусун эсептеп чыгуу зарыл, эгерде сыдырууга коэффициент 0,35, ал эми беттин жантаюу бурчу 35o экени белгилүү болсо.
Келгиле, тилкеге кандай күчтөр таасир этээрин карап көрөлү. Биринчиден, тартылуу компоненти ылдый карай жылма бети боюнча багытталган. Бул төмөнкүгө барабар:
F=mgsin(α)
Экинчиден, тегиздикти бойлой өйдө карай туруктуу сүрүлүү күчү аракет кылат, ал дененин ылдамдануу векторуна каршы багытталган. Аны формула менен аныктоого болот:
Ft=µtN=µtmgcos (α)
Анда a ылдамдыгы менен кыймылдаган тилке үчүн Ньютондун мыйзамы төмөнкү форманы алат:
ma=mgsin(α) - µtmgcos(α)=>
a=gsin(α) - µtgcos(α)
Маалыматтарды бирдейликке алмаштырсак, биз a=2,81 м/с2 деп алабыз. Табылган ылдамдануу тилкенин массасына көз каранды эмес экенин эске алыңыз.
