Қозғалысқа кедергі келтіруші үйкеліс күштері

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Тақырыбы: Қозғалысқа кедергі келтіруші үйкеліс күштері

Жоспар.

І. Кіріспе.

ІІ. Негізгі бөлім.

1. Тыныштық үйкелісі

2. Үйкеліс бұрышы

3. Дененің үйкеліс күшінің әсерінен қозғалысы

4. Ішкі үйкеліс

ІІІ. Қортынды.

Пайдаланылған әдебиеттер

КІРІСПЕ

Үйкеліс күші Т деп екі дененің беттерінің жанасуы кезінде пайда болатын және олардың бір-біріне қатысты орын ауыстыруына кедергі жасайтын күшті айтады. Ол денелердің жанасу беттерінің бойымен бағытталған және ол орын ауыстырудың салыстырмалы жылдамдығына қарсы әсер етеді.

Үйкелістерді сыртқы (құрғақ) және ішкі (сұйық немесе тұтқыр) деп екіге бөледі.

Сыртқы үйкеліс деп жанасатын екі қатты денелердің беттерінің арасындағы өзара әрекеттесуді айтады. Егер бұл денелер бір-біріне қатысты тыныштықта тұрса онда олардың арасындағы тыныштық үйкелісі әсер етеді дейді: олардың бір-біріне қатысты салыстырмалы орын ауыстырулары кезінде сырғанау үйкелісі немесе кинематикалық үйкеліс жайлы сөз болады.

Бір дене екінші дененің бойымен сырғанамай домалап келе жатқан кезде үйкелістің ерекше түрі доңғалау үйкелісі пайда болады.

Ішкі үйкеліс деп бір-біріне қатысты салыстырмалы қозғалыстағы сұйықтың немесе газ қабаттарының арасында пайда болатын өзара әрекеттесуді атайды. Мұның сыртқы үйкелістен айырмашылығы бұл жерде тыныштық үйкелісі болмайды.

Тыныштық үйкелісі. Сыртқы үйкелістің ерекшеліктерін 1-суретте көрсетілген қондырғының көмегімен зертеуге болады.

Тегіс горизонаталь тақтайдың үстінде жатқан кесек ағаш динамометрдің көмегімен электодвигательдің осіне оралатын жіптің бір ұшына бекітіледі. Динамометр тарту күшін өлшеу үшін қажет. Двигателдің айналасын өзгерте отырып тартылыс күшін қажетті мөлшерде өзгертіп отыруға болады. Тәжірбие көрсеткендей, тарту күші қайсыбір Ғ мин шамадан кішк болатын кезде ағаш кесегі орнынан қозғауға қозғалмайды екен. Тарту күші өте үлкен болған кезде оны жұлқи қозғауға болады да, ал осыдан кейін тәжірбиенің шартына байланысты бірқалыпты немесе үдемелі қозғалады.

Тарту күші бар кезде кеспенің үдеуінің болмауын тек тарту күшінің үйкеліс күшіне теңгерілуімен түсіндіруге болады. Динамиканың негізгі заңы

Ғ+Т=та (1)

болып жазылады, мұндағы Ғ- тарту күші, Т- үйкеліс күші, т- кеспенің массасы, а- оның үдеуі.

а = кезде кеспек не тыныштық та, не бірқалыпты қозғалады. Демек, мұндағы F = T, осыдан тыныштық немесе сырғанау үйкеліс күшін өлшеу үшін осы күйге сәйкес келетін тарту күшін өлшесек жеткілікті болады екен.

Тыныштық үйкеліс күші бір мәнділікпен анықталған шама емес. Түсірілген тарту күшіне байланысты тыныштық үйкеліс күші нөлден кеспектің қозғала бастайтын кезіндегі F мин мәніне дейін секірмелі өзгереді.

Сондықтан

Т _мин ≤ Т _мин =Ғ _мин (2)

Көбіне тыныштық үйкеліс күші деп үйкеліс күшінің максималь мәнін атайды.

Құрғақ үйкеліс құбылысының теориясы толық жасалып біткен жоқ, бірақ тыныштық үйкелісінің пайда болуын былайша суреттеуге болады.

Жақсылап тегістелген деген дененің бетінің өзін оншалықты тегіс деп атауға болмайды. Оның бетінде микро-бұдырлар, ойықтар, шытынаулар болады; көбіне бұл бет тотықтармен, газ немесе сұйықпен немесе басқа бір зат ұнтақтарымен басыңқы болады. Екі дененің беттері бір-бірлерімен жанасқан кезде микробұдырлар сәйкес келіп қалған ойпаңдарға келіп түсуі мүмкін (жеткілікті үлкейткен кезде жанасатын беттердің түрі 2 - суретте көрсеткендей болады. ) .

Осы бұдырлардың бір-бірілерімен ілінісулері жанасатын денелердің бір-біріне қатысты орын ауыстыруларына кеселін тигізеді.

Кейбір учаскелерге жанасатын денелердің беттері бір-біріне молекулалық күштердің әсер радиусындай жерлерге жақындасуы мүмкін. Осындай жерлерге денелер бір-біріне жабысып қалады да, бұл да қозғалысқа кедергі жасайды.

Осы айтылғандарға ұқсас ойласымдар үйкелістің пайда болуының сапалық суреттемесіне жақындатқанымен, олар үйкеліс күшін есептеуге еш септік ете алмайды. Қажетті заңға қол жеткізу үшін тәжірбие жасауға тура келеді.

1-суреттегі қондырғыдағы кеспектің үстіне түрліше жүктерді сала отырып, Рп нормаль қысым күшін өзгертеміз (осыған сай оған тең болатын N=P n реакция күшін де) . Тарту күшін әрбір рет өлшеген сайын біз, мынаған көзжеткіземіз; тыныштық үйкеліс күші нормаль қысым күшіне пропорционал болады;

Т ^М мин =µ mын -N (3)

µ шамасы-тыныштық үйкеліс коэффициенті деп аталады. Кеспектің ауданын өзгерте отырып, тыныштық үйкеліс күшінің кеспектің ауданына тәуелсіз болатындығын көреміз. (3) теңдіктің екі жағынан да кеспектің ауданына бөліп жіберіп және τ = T/S деп белгілеп, жанама кернеу деген түсінікке келеміз: p=P _n /S дегеніміз қысым болатындықтан, алынған заңды былайша жазуға болады:

T ^M _мин =µ mын * P (4)

Тыныштық үйкеліс коэффициенті беттердің өңделу сапасына тәуелді болады. Тегістелген беттердің үйкелісі қалай болса солай өңделген беттерге қарағанда төмен болады. Тәжірибе көрсеткендей, тым тегіс беттер арасында күшті үйкеліс байқалады екен. Бұл түсінікті де, беттер кедір-бұдыр кезінде солардың арасындағы тістесулер роль атқаратын болса, өте таза беттер кезінде молекулалық күштер әсері өз ролін атқарады.

Үйкеліс- бұрышы.

Үйкеліс коэффициентін анықтағанда 3-суретте көрсетілген қондырғыны пайдаланған ыңғайлы.

Көлбеу жазықтықты байқап көтере отырып, қайсы бір φ бұрышы кезінде дене орнынан түсе бастайды. Осы кезде кеспеге үш күш әсер етеді: Р салмақ күші, реакция күші және Ттын үйкеліс күші. Үдеу жоқ кезде барлық үш күштің тең әсерлісі нөлге тең болады, яғни олар тұйықталған үшбұрыш құрайды (4-сурет) .

Ауырлық күші вертикаль бойымен бағытталғандықтан, NPT _mын күш үшбұрышты тік бұрышты болады, ал оның төбесіндегі бұрыш φ ₀ . Осыдан Т _mын =Ntgφ ₀ T _мин =µ mын N болғандықтан

tgφ ₀ =µ mын

Түрліше өңделген түрліше материалдармен жасалған тәжірбиелер тыныштық үйкелісі коэффициентінің кең шектерде бірнеше жүздіктерден бірге дейін өзгеріп отыратындығын көрсетті.

Сырғанау үйкелісі. Тәжірбие көрсеткендей, 1-суреттегі қондырғыдағы кеспектің бірқалыпты қозғалыс кезінде оған өне бойы тарту күшімен әсер етеу керек екен. Бірақ бірқалыпты қозғалыс инерциалдық қозғалыс қой: ол өз бетінше, ешқандай күштердің әсерінсіз өтеді. Олай болса, кеспектің үдеуінің болмауын тек тарту күшінің сырғанау үйкелісі күшімен теңгерісуімен түсіндіруге болады.

Сырғанау үйкелісі күшінің шамасын түрліше кездерде зерттеп, біз оның да нормаль қысымға және үйкелістің беттердің өңделу сапасына тәуелді болатынын көреміз. Ол жанасу беттерінің ауданына да тәуелді; үйкелісетін беттердің салыстырмалы жылдамдығына азғантай тәуелділікте болады. Осының арқасында сырғанау үйкелісі күшін

Т _сырт =µ N (6)

формула бойынша есептеп шығаруға болады, мұндағы сырғанау үйкеліс коэффициенті; оның шамасы тыныштық үйкеліс коэффициентіненсәл кіші.

Шайқалу үйкелісі. Біздің тәжірбие жасамақ қондырғымызда сырғанаушы кеспекті өз осінен айнала алатын циллиндрмен алмастырайық. (5-сурет)

Әуелі цилиндрді осінен айналмайтындай етіп бекітейік те, оны кеспек тәрізді сүйретіп, үйкеліс күшін өлшейік. Осы кездегі үйкеліс күшінің кеспектің үйкеліс күшінен айырмашылығы жоқ, өйткені үйкеліс күші жанасу бетінің ауданына тәуелсіз деуге болады. Енді цилиндрді босатып, оны остен айнала алатын етсек, онда диск домалай қозғалып, үйкеліс күші күрт төмендейді. Сонымен, шайқалу үйкеліс күші сырғанау үйкеліс күшінен көш кіші болады екен.

Тәжірбие көрсеткендей, шайқалу үйкелісі күші нормаль қысым күшіне тура және цилиндрдің раиусына кері пропорционал болады екен:

Т _mын = k * N/r

мұндағы К- шайқалу үйкеліс коэффициенті.

Дененің үйкеліс күшінің әсерінен қозғалысы.

Біз осы кезге дейін үйкеліс күшін дененің қозғалысына қарсы бағытталған қайсыбір кедергі есебінде қарастырып көрдік. Бұл шындығында да бұлай емес. Шындап қарағанда, тыныштық үйкеліс күшінің арқасында адам немесе автомобиль жер бетімен, ал поезд немесе трамвай рельс бойымен және т. с. с. қозғала алады. Адам жүрген кезде, оның табаны мен Жер бетінің арасында тыныштық үйкеліс күші пайда болады. Осы күштің арқасындаол қозғалады. Үйкеліс күші өте аз болатын мұздың бетімен жүрудің қаншалықты қиын екендігін бәріміз де білеміз.

Горизонталь қозғалып келе жатқан велосипедшіге бұрылу кезінде үйкеліс күшінің қандай роль атқаратындығын анықтайық. Тәжірбиеден бұрылу үшін осы жаққа қарай еңкею қажет екендігі белгілі, ал бұл осы жаққа қарай рульді бұруды керек етеді.

Солға қарай еңкейген кезде велосипедшіге түсірілетін күштерді қарастырайық (6-сурет) .

Бұл кезде ауырлық күші Р мен N реакция күші бір түзудің бойымен әсер етпейді. Осы күштердің әсерінен велосипедші вертикаль жазықтықта айнала бастайды, ал бұл доңғалақтың оңға қарай сырғанауын тудыруы керек. Осы кезде велосипедшінің еңкейген жағына қарай бағытталған Ттын тыныштық үйкеліс күші пайда болады.

Үйкеліс күші жылдамыққа перпендикуляр болғандықтан ол велосипедшіге a _n =v ² / r нормаль үдеу береді. Динамиканың негізгі заңынан центрге тартқышкүштің тыныштық үйкеліс күшіне тең болатындығы шығады:

mv ² /r=T _mын ≤µ mын mg

немесе

v ² /r ≤ g * µ mын

Велосипедшінің көлбеулік бұрышын (вертикалдан бастап санасақ) реакция күші мен тыныштық үйкеліс күшінің тең әсерлісінің қозғалыстағы дененің бағытында болуы қажет екендігі шартынан табуға болады:

tg α = T _mын /N=mv ² /r*m*g=v ² /r*g≤µ mын

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.