ԹիրախՀամախմբել շփման և շփման տեսակների մասին ձեռք բերված գիտելիքները:

Առաջընթաց:

1. Ուսումնասիրեք տեսական մասը
2. Լրացրեք աղյուսակ 1.
3. Խնդիրը լուծեք ըստ աղյուսակ 2-ի տարբերակի:
4. Պատասխանել անվտանգության հարցերին.

Աղյուսակ 1

աղյուսակ 2

Շփման ուժուժն է, որն առաջանում է շփվող մարմինների մակերևույթների միջև։ Եթե ​​մակերեսների միջև քսում չկա, ապա շփումը կոչվում է չոր: Չոր շփման ուժը ուղիղ համեմատական ​​է մակերեսները միմյանց դեմ սեղմող ուժին և ուղղված է հնարավոր շարժմանը հակառակ ուղղությամբ: Համաչափության գործակիցը կոչվում է շփման գործակից։ Սեղմող ուժը մակերեսին ուղղահայաց է: Այն կոչվում է նորմալ աջակցության ռեակցիա:

Հեղուկների և գազերի շփման օրենքները տարբերվում են չոր շփման օրենքներից։ Հեղուկի և գազի մեջ շփումը կախված է շարժման արագությունից՝ ցածր արագության դեպքում այն ​​համաչափ է քառակուսուին, իսկ բարձր արագության դեպքում՝ արագության խորանարդին։

Լուծման բանաձևեր.

Այնտեղ, որտեղ «k»-ը շփման գործակիցն է, «N»-ը հենարանի նորմալ ռեակցիան է:

Նյուտոնի երկրորդ օրենքը և շարժման հավասարումները վեկտորային ձևով: F=ma

Ըստ Նյուտոնի երրորդ օրենքի N = - մգ

արագության արտահայտություն

Շարժման հավասարումներ հավասարաչափ արագացված կինեմատիկական շարժման համար

; 0 - V = a t, որտեղ 0-ը վերջնական արագությունն է, V-ը սկզբնական արագությունն է

Տիպիկ խնդրի լուծման ալգորիթմ.

1. Համառոտ գրեք խնդրի պայմանը։

2. Մենք պատկերում ենք վիճակը գրաֆիկորեն կամայական հղման շրջանակում՝ նշելով մարմնի (կետի) վրա ազդող ուժերը՝ ներառյալ հենարանի և շփման ուժի նորմալ ռեակցիան, մարմնի արագությունն ու արագացումը։

3. Նկարում ուղղում և նշանակում ենք հղման համակարգը՝ ներկայացնելով ժամանակի սկզբնաղբյուրը և նշելով ուժերի և արագացման կոորդինատային առանցքները: Ավելի լավ է առանցքներից մեկն ուղղել հենարանի նորմալ ռեակցիայի երկայնքով և սկսել հաշվել ժամանակը այն պահին, երբ մարմինը (կետը) գտնվում է զրոյի կոորդինատում։

4. Վեկտորի տեսքով գրում ենք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը և շարժման հավասարումները։ Շարժման և արագության հավասարումները տեղաշարժի (ուղու) և արագության կախվածությունն են ժամանակից։

5. Նույն հավասարումներով գրում ենք սկալյար տեսքով՝ կոորդինատային առանցքների վրա պրոյեկցիաներով: Մենք գրում ենք շփման ուժի արտահայտությունը.

6.Հավասարումները լուծում ենք ընդհանուր տեսքով:

7. Փոխարինեք արժեքները ընդհանուր լուծման մեջ, հաշվարկեք:

8. Գրի՛ր պատասխանը։

Տեսական մաս
Շփումը շփման մեջ գտնվող մարմինների դիմադրությունն է միմյանց նկատմամբ շարժման նկատմամբ: Շփումն ուղեկցում է յուրաքանչյուր մեխանիկական շարժման, և այս հանգամանքը էական հետևանք է ունենում ժամանակակից տեխնիկական առաջընթացի մեջ։
Շփման ուժը միմյանց նկատմամբ շփման մեջ գտնվող մարմինների շարժման դիմադրության ուժն է։Շփումը բացատրվում է երկու պատճառով՝ մարմինների քսվող մակերեսների կոշտությամբ և նրանց միջև մոլեկուլային փոխազդեցությամբ։ Եթե ​​դուրս գանք մեխանիկայի սահմաններից, ապա պետք է ասել, որ շփման ուժերը էլեկտրամագնիսական ծագում ունեն, ինչպես նաև առաձգականության ուժերը։ Շփման վերը նշված երկու պատճառներից յուրաքանչյուրը տարբեր առիթներդրսևորվում է տարբեր ձևերով. Օրինակ, եթե պինդ քսող մարմինների շփվող մակերեսները զգալի խախտումներ ունեն, ապա այստեղ առաջացող շփման ուժի հիմնական տերմինը պայմանավորված կլինի հենց այս հանգամանքով, այսինքն. քսվող մարմինների մակերևույթների անհարթություն, կոշտություն: Իրար նկատմամբ շփումով շարժվող մարմինները պետք է դիպչեն մակերեսներին կամ շարժվեն մեկը մյուսի միջավայրում: Մարմինների շարժումը միմյանց նկատմամբ չի կարող առաջանալ շփման առկայության պատճառով, եթե շարժիչ ուժը փոքր է առավելագույն ստատիկ շփման ուժից: Եթե ​​պինդ քսող մարմինների շփվող մակերեսները կատարելապես փայլեցված են և հարթ, ապա այս դեպքում առաջացող շփման ուժի հիմնական տերմինը որոշվելու է մարմինների քսող մակերևույթների միջև մոլեկուլային կպչունությամբ:

Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք երկու շփվող մարմինների միացման վայրում սահող և հանգստի շփման ուժերի առաջացման գործընթացը: Եթե ​​նայեք մարմինների մակերեսներին մանրադիտակի տակ, կտեսնեք միկրոկոպտություններ, որոնք մենք կպատկերենք ընդլայնված տեսքով (նկ. 1, ա): Եկեք դիտարկենք շփվող մարմինների փոխազդեցությունը՝ օգտագործելով մեկ զույգ անկանոնությունների օրինակը ( լեռնաշղթա և տախտակ) (նկ. 3, բ): Այն դեպքում, երբ չկա որևէ ուժ, որը փորձում է շարժում առաջացնել, միկրոկոշտությունների երկու լանջերի վրա փոխազդեցության բնույթը նման է։ Փոխազդեցության այս բնույթով փոխազդեցության ուժի բոլոր հորիզոնական բաղադրիչները հավասարակշռում են միմյանց, իսկ բոլոր ուղղահայացներն ամփոփվում են և կազմում N ուժը (աջակցության ռեակցիա) (նկ. 2, ա):

Մարմինների փոխազդեցության այլ պատկեր է ստացվում, երբ մարմիններից մեկի վրա ուժ է սկսում գործել։ Այս դեպքում շփման կետերը հիմնականում կլինեն նկարում մնացած «լանջերին»: Առաջին մարմինը ճնշում կգործադրի երկրորդի վրա։ Այս ճնշման ինտենսիվությունը բնութագրվում է R ուժով: Երկրորդ մարմինը, համաձայն Նյուտոնի երրորդ օրենքի, կգործի առաջին մարմնի վրա: Այս գործողության ինտենսիվությունը բնութագրվում է R ուժով (աջակցության ռեակցիա): Ուժը R.

կարող է տարրալուծվել բաղադրամասերի՝ N ուժը՝ ուղղահայաց ուղղահայաց մարմինների շփման մակերեսին, և Fsc ուժը՝ ուղղված F ուժի գործողությանը (նկ. 2, բ)։

Մարմինների փոխազդեցությունը դիտարկելուց հետո պետք է նշել երկու կետ.
1) Երկու մարմինների փոխազդեցության ժամանակ, ըստ Նյուտոնի երրորդ օրենքի, առաջանում են երկու ուժեր R և R», որոնք խնդիրներ լուծելիս հաշվի առնելու հարմարության համար մենք R ուժը տարրալուծում ենք N և Fsc բաղադրիչների (Ftr՝ շարժման դեպք):
2) N և F Tp ուժերը նույն բնույթի են (էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն). այլ կերպ չէր էլ կարող լինել, քանի որ սրանք նույն ուժի բաղադրամասերն են՝ Ռ.
Ժամանակակից տեխնոլոգիաների մեջ մեծ նշանակություն ունի սահող շփման փոխարինումը գլորվող շփման միջոցով՝ շփման ուժերի վնասակար ազդեցությունը նվազեցնելու համար։ Գլորման շփման ուժը սահմանվում է որպես այն ուժը, որն անհրաժեշտ է հորիզոնական հարթության վրա մարմնի միատեսակ ուղղագիծ գլորման համար: Փորձով հաստատվել է, որ շարժման շփման ուժը հաշվարկվում է բանաձևով.

որտեղ F-ը պտտվող շփման ուժն է. k-ը պտտվող շփման գործակիցն է. P-ն պտտվող մարմնի ճնշման ուժն է հենարանի վրա, իսկ R-ն՝ պտտվող մարմնի շառավիղը։

Պրակտիկայից ակնհայտ է, որ բանաձևից պարզ է դառնում, որ որքան մեծ է պտտվող մարմնի շառավիղը, այնքան ավելի քիչ խոչընդոտ է հանդիսանում հենարանի մակերեսի անհարթությունը։
Նշենք, որ պտտվող շփման գործակիցը, ի տարբերություն սահող շփման գործակցի, անվանված արժեք է և արտահայտվում է երկարության միավորներով՝ մետրերով։
Լոգարիթմական շփումը փոխարինվում է պտտվող շփման միջոցով, անհրաժեշտ և հնարավոր դեպքերում՝ սովորական առանցքակալները շարժակազմերով փոխարինելով։

Կա արտաքին և ներքին շփում (այլ կերպ կոչվում է մածուցիկություն): Շփման այս տեսակը կոչվում է արտաքին, որի դեպքում պինդ մարմինների շփման կետերում առաջանում են ուժեր, որոնք խոչընդոտում են մարմինների փոխադարձ շարժումը և շոշափում են դրանց մակերեսին։

Ներքին շփումը (մածուցիկությունը) շփման տեսակ է, որը բաղկացած է նրանից, որ փոխադարձ տեղաշարժով. Հեղուկի կամ գազի շերտերը նրանց միջև կան շոշափող ուժեր, որոնք կանխում են նման շարժումը:

Արտաքին շփումը բաժանվում է հանգիստ շփման (ստատիկ շփում) և կինեմատիկական շփման։ Հանգստի շփումը առաջանում է անշարժ պինդ մարմինների միջև, երբ նրանցից որևէ մեկը փորձում է շարժվել: Կինեմատիկական շփում գոյություն ունի փոխադարձ հպվող շարժվող կոշտ մարմինների միջև: Կինեմատիկական շփումն իր հերթին բաժանվում է սահող շփման և պտտվող շփման։

Շփման ուժերը կարևոր դեր են խաղում մարդու կյանքում: Որոշ դեպքերում նա օգտագործում է դրանք, իսկ որոշ դեպքերում պայքարում է նրանց դեմ։ Շփման ուժերը իրենց բնույթով էլեկտրամագնիսական են:
Շփման ուժերի տեսակները.
Շփման ուժերը իրենց բնույթով էլեկտրամագնիսական են, այսինքն. Շփման ուժերը հիմնված են մոլեկուլների փոխազդեցության էլեկտրական ուժերի վրա: Դրանք կախված են միմյանց նկատմամբ մարմինների շարժման արագությունից։
Շփման 2 տեսակ կա՝ չոր և հեղուկ։
1. Հեղուկ շփումը այն ուժն է, որն առաջանում է, երբ պինդ մարմինը շարժվում է հեղուկի կամ գազի մեջ, կամ երբ հեղուկի (գազի) մի շերտը շարժվում է մյուսի համեմատ և դանդաղեցնում է այդ շարժումը։

Հեղուկների և գազերի մեջ չկա ստատիկ շփման ուժ:
Հեղուկի (գազում) ցածր արագությամբ.
Ftr= k1v,
որտեղ k1-ը դիմադրության գործակիցն է՝ կախված մարմնի ձևից, չափսից և միջավայրի լույսից: Որոշվում է փորձով.

Բարձր արագություններով.
Ftr= k2v,
որտեղ k2-ը ձգման գործակիցն է:
2. Չոր շփումը մարմինների անմիջական շփումից առաջացող ուժ է և միշտ ուղղված է էլեկտրամագնիսական մարմինների շփման մակերեսների երկայնքով՝ ճեղքելով մոլեկուլային կապերը։
Հանգստի շփում.
Դիտարկենք գծի փոխազդեցությունը սեղանի մակերևույթի հետ: Շփվող մարմինների մակերեսը բացարձակապես հավասար չէ: Ներգրավման ամենամեծ ուժը տեղի է ունենում այն ​​նյութերի ատոմների միջև, որոնք գտնվում են միմյանցից նվազագույն հեռավորության վրա, այսինքն. մանրադիտակային ելուստներ. Շփման մեջ գտնվող մարմինների ատոմների ձգողականության ընդհանուր ուժն այնքան նշանակալի է, որ նույնիսկ սեղանի հետ շփման մակերևույթին զուգահեռ բարին կիրառվող արտաքին ուժի ազդեցությամբ, բարը մնում է հանգիստ: Սա նշանակում է, որ ձողի վրա ազդող ուժը բացարձակ արժեքով հավասար է արտաքին ուժին, բայց հակառակ ուղղությամբ: Այս ուժը ստատիկ շփման ուժն է: Երբ կիրառվող ուժը հասնում է առավելագույն կրիտիկական արժեքին, որը բավարար է ելուստների միջև կապերը կոտրելու համար, բարը սկսում է սահել սեղանի վրա: Շփման առավելագույն ստատիկ ուժը կախված չէ մակերևույթի շփման մակերեսից։Նյուտոնի երրորդ օրենքի համաձայն՝ նորմալ ճնշման ուժը բացարձակ արժեքով հավասար է հենման ռեակցիայի ուժին N։
Առավելագույն ստատիկ շփման ուժը համաչափ է նորմալ ճնշման ուժին.

որտեղ μ-ը ստատիկ շփման գործակիցն է:

Ստատիկ շփման գործակիցը կախված է մակերեսային մշակման բնույթից և շփվող մարմինները կազմող նյութերի համակցությունից։ Հարթ շփման մակերեսների բարձրորակ մշակումը հանգեցնում է ձգվող ատոմների քանակի ավելացման և, համապատասխանաբար, ստատիկ շփման գործակցի ավելացման:

Ստատիկ շփման ուժի առավելագույն արժեքը համաչափ է մարմնի կողմից հենարանի վրա գործադրվող ճնշման F d ուժի մոդուլին։
Ստատիկ շփման գործակցի արժեքը կարող է որոշվել հետևյալ կերպ. Թող մարմինը (հարթ ձող) ընկնի AB թեք հարթության վրա (նկ. 3): Դրա վրա գործում են երեք ուժեր՝ ձգողականություն F, ստատիկ շփման ուժ Fp և հենարանային ռեակցիայի ուժ N։ Ծանրության Fp նորմալ բաղադրիչը մարմնի կողմից հենարանի վրա առաջացած ճնշման ուժն է Fd, այսինքն.
FN=Fд. Ձգողության շոշափող բաղադրիչը Ft ուժն է, որը ձգտում է մարմինը շարժել թեք հարթության վրա:
Ա թեքության փոքր անկյուններում Ft ուժը հավասարակշռվում է Fp ստատիկ շփման ուժով, և մարմինը հանգստանում է թեք հարթության վրա (նյուտոնի երրորդ օրենքի համաձայն օժանդակող ռեակցիայի ուժը N մեծությամբ հավասար է և ուժի ուղղությամբ հակառակ. Fd, այսինքն, այն հավասարակշռում է այն):
Մենք կմեծացնենք a թեքության անկյունը, մինչև մարմինը սկսի սահել թեք հարթության վրա: Այս պահին
Fт=Fпmax Նկ. 3 ցույց է տալիս, որ Ft=Fsin = mgsin; Fn \u003d Fcos \u003d mgcos:
մենք ստանում ենք
fn=sin/cos=tg.
Չափելով այն անկյունը, որով սկսվում է մարմնի սահումը, բանաձևով կարելի է հաշվարկել ստատիկ շփման գործակցի արժեքը fp.

Բրինձ. 3. Հանգստի շփում.
սահող շփում

Սահող շփում տեղի է ունենում, երբ շփման մարմինների հարաբերական շարժումը:
Սահող շփման ուժը միշտ ուղղված է շփման մեջ գտնվող մարմինների հարաբերական արագությանը հակառակ ուղղությամբ։
Երբ մի մարմին սկսում է սահել մեկ այլ մարմնի մակերեսով, սկզբնական անշարժ մարմինների ատոմների (մոլեկուլների) միջև կապերը կոտրվում են, և շփումը նվազում է։ Մարմինների հետագա հարաբերական շարժման դեպքում ատոմների միջև անընդհատ նոր կապեր են ձևավորվում։ Այս դեպքում սահող շփման ուժը մնում է հաստատուն՝ մի փոքր ավելի քիչ, քան ստատիկ շփման ուժը։ Ինչպես առավելագույն ստատիկ շփման ուժը, սահող շփման ուժը համաչափ է նորմալ ճնշման ուժին և, հետևաբար, աջակցության արձագանքման ուժին.
, որտեղ է սահող շփման գործակիցը ()՝ կախված շփման մակերեսների հատկություններից։

Բրինձ. 3. Սահող շփում

Վերահսկիչ հարցեր

1. Ի՞նչ է արտաքին և ներքին շփումը:
2. Շփման ի՞նչ տեսակ է ստատիկ շփումը:
3. ինչ է չոր և հեղուկ շփումը:
4. Ո՞րն է առավելագույն ստատիկ շփման ուժը:
5. Ինչպե՞ս որոշել ստատիկ շփման գործակիցի արժեքը:

Շփումը տեղի է ունենում, երբ մարմինները անմիջական շփման մեջ են՝ կանխելով դրանց հարաբերական շարժումը և միշտ ուղղված է շփման մակերեսի երկայնքով։

Շփման ուժերն իրենց բնույթով էլեկտրամագնիսական են, ինչպես նաև առաձգական ուժերը։ Երկու պինդ մարմինների մակերևույթների միջև շփումը կոչվում է չոր շփում։ Պինդ մարմնի և հեղուկ կամ գազային միջավայրի միջև շփումը կոչվում է մածուցիկ շփում:

Տարբերել ստատիկ շփում, սահող շփումԵվ պտտվող շփում.

Հանգստի շփում- տեղի է ունենում ոչ միայն այն ժամանակ, երբ մի մակերեսը սահում է մյուսի վրայով, այլ նաև երբ փորձում է առաջացնել այս սահումը: Ստատիկ շփումը թույլ չի տալիս շարժվող փոխակրիչի բեռները սահել, պահում է տախտակի մեջ խրված մեխերը և այլն:

Ստատիկ շփման ուժն այն ուժն է, որը կանխում է մեկ մարմնի շարժումը մյուսի նկատմամբ, միշտ ուղղված է շփման մակերեսին զուգահեռ դրսից կիրառվող ուժի դեմ՝ ձգտելով տեղափոխել առարկան իր տեղից:

Որքան մեծ է մարմինը շարժելու հակված ուժը, այնքան մեծ է ստատիկ շփման ուժը: Այնուամենայնիվ, շփման մեջ գտնվող ցանկացած երկու մարմնի համար այն ունի որոշակի առավելագույն արժեք (F tr.p.) մաքս, ավելին, քան դա չի կարող լինել, և որը կախված չէ մակերեսների շփման տարածքից.

(F tr.p.) max = μ p N,

Որտեղ μ p- ստատիկ շփման գործակից, Ն- օժանդակ արձագանքման ուժ.

Շփման առավելագույն ստատիկ ուժը կախված է մարմինների նյութերից և շփվող մակերեսների մշակման որակից։

Լոգարիթմական շփում. Եթե ​​մարմնին կիրառենք ուժ, որը գերազանցում է առավելագույն ստատիկ շփման ուժը, մարմինը կշարժվի և կսկսի շարժվել: Հանգստի ժամանակ շփումը կփոխարինվի սահող շփումով:

Սահող շփման ուժը նույնպես համաչափ է նորմալ ճնշման ուժին և աջակցության արձագանքման ուժին.

F tr \u003d μN.

պտտվող շփում. Եթե ​​մարմինը չի սահում մեկ այլ մարմնի մակերեսի վրա, այլ, ինչպես անիվը, գլորվում է, ապա շփման կետում առաջացող շփումը կոչվում է պտտվող շփում։ Երբ անիվը գլորվում է ճանապարհի հատակի երկայնքով, այն անընդհատ սեղմվում է դրա մեջ, ուստի դիմացը միշտ բախվել է, որը պետք է հաղթահարել։ Սա այն է, ինչ առաջացնում է պտտվող շփում: Շարժման շփումը ավելի քիչ է, այնքան դժվար է ճանապարհը:

Գլորվող շփման ուժը նույնպես համաչափ է աջակցության արձագանքման ուժին.

F tr.qual = μ qual N,

Որտեղ մ որակ- պտտվող շփման գործակիցը.

Քանի որ մ որակ<< μ , միևնույն բեռնվածքի դեպքում շարժվող շփման ուժը շատ ավելի քիչ է, քան սահող շփման ուժը։

Շփման ուժի պատճառներն են շփվող մարմինների մակերեսների կոշտությունը և միջմոլեկուլային ձգումը քսվող մարմինների շփման կետերում։ Առաջին դեպքում հարթ թվացող մակերեսները իրականում ունեն մանրադիտակային անկանոնություններ, որոնք սահելիս բռնում են միմյանց և խանգարում շարժմանը։ Երկրորդ դեպքում գրավչությունը դրսևորվում է նույնիսկ լավ հղկված մակերեսներով։

Հեղուկի կամ գազի մեջ շարժվող պինդ վրա ազդում է միջին դիմադրության ուժ, ուղղված է շրջակա միջավայրի նկատմամբ մարմնի արագության դեմ և դանդաղեցնում է շարժումը։

Միջավայրի դիմադրողական ուժը հայտնվում է միայն այս միջավայրում մարմնի շարժման ժամանակ։ Այստեղ ոչինչ նման չէ ստատիկ շփման ուժին: Ընդհակառակը, ջրի մեջ գտնվող առարկաները շատ ավելի հեշտ են տեղափոխվում, քան կոշտ մակերեսի վրա:

Շփումը մի երեւույթ է, որին մենք մշտապես հանդիպում ենք առօրյա կյանքում։ Անհնար է որոշել՝ շփումը վնասակար է, թե օգտակար։ Սայթաքուն սառույցի վրա անգամ քայլ անելը բարդ խնդիր է թվում, ասֆալտի կոպիտ մակերեսով քայլելը հաճույք է։ Առանց քսելու մեքենաների մասերը շատ ավելի արագ են մաշվում:

Շփման ուսումնասիրությունը, դրա հիմնական հատկությունների իմացությունը թույլ է տալիս մարդուն օգտագործել այն։

Շփման ուժը ֆիզիկայում

Այն ուժը, որն առաջանում է շարժումից կամ մի մարմինը մյուսի մակերևույթի վրա տեղափոխելու փորձից, որն ուղղված է շարժման ուղղությանը, որը կիրառվում է շարժվող մարմինների վրա, կոչվում է շփման ուժ։ Շփման ուժի մոդուլը, որի բանաձևը կախված է բազմաթիվ պարամետրերից, տարբերվում է՝ կախված դիմադրության տեսակից։

Առանձնացվում են շփման հետևյալ տեսակները.

սայթաքել;

գլորում.

Ծանր առարկան (պահարան, քար) տեղից տեղափոխելու ցանկացած փորձ հանգեցնում է լարվածության, միևնույն ժամանակ միշտ չէ, որ հնարավոր է օբյեկտը շարժման մեջ դնել։ Խոչընդոտում է հանգստին.

Հանգստյան վիճակ

Հաշվարկված ստատիկ շփումը թույլ չի տալիս բավականաչափ ճշգրիտ որոշել այն։ Նյուտոնի երրորդ օրենքի գործողության ուժով ստատիկ դիմադրության ուժի մեծությունը կախված է կիրառվող ուժից։

Երբ ուժը մեծանում է, շփման ուժը նույնպես մեծանում է:

0 < F тр.покоя < F max

Թույլ չի տալիս ծառի մեջ խրված եղունգները թափվել; թելով կարված կոճակները ամուր պահվում են տեղում։ Հետաքրքիր է, որ հենց հանգստի դիմադրությունն է թույլ տալիս մարդուն քայլել։ Ընդ որում, այն ուղղված է մարդու շարժման ուղղությամբ, ինչը հակասում է գործերի ընդհանուր վիճակին։

սայթաքման երեւույթ

Մարմինը շարժող արտաքին ուժի մեծացմամբ՝ հասնելով ամենամեծ ստատիկ շփման ուժի արժեքին, այն սկսում է շարժվել։ Սահող շփման ուժը համարվում է մի մարմին մյուսի մակերեսի վրա սահելու գործընթացում։ Դրա արժեքը կախված է փոխազդող մակերեսների հատկություններից և մակերեսի վրա ուղղահայաց գործողության ուժից:

Սահող շփման ուժի հաշվարկման բանաձև՝ F=μР, որտեղ μ-ը համաչափության գործակիցն է (սահող շփում), Р՝ ուղղահայաց (նորմալ) ճնշման ուժը։

Շարժումը վերահսկող ուժերից մեկը սահող շփման ուժն է, որի բանաձևը գրված է հենարանի արձագանքման ուժի միջոցով։ Նյուտոնի երրորդ օրենքի կատարման շնորհիվ նորմալ ճնշման ուժերը և հենարանի արձագանքը նույնն են մեծությամբ և հակառակ ուղղությամբ՝ P \u003d N.

Մինչև շփման ուժը գտնելը, որի բանաձևը ստանում է այլ ձև (F=μ N), որոշվում է ռեակցիայի ուժը։

Լոգարիթմական դիմադրության գործակիցը ներդրվում է փորձնականորեն երկու քսվող մակերեսների համար և կախված է դրանց մշակման և նյութի որակից:

Աղյուսակ. Տարբեր մակերեսների ձգման գործակիցի արժեքը

Ստատիկ շփման ուժը, որի բանաձևը գրվել է վերևում, կարող է որոշվել այնպես, ինչպես սահող շփման ուժը:

Սա կարևոր է դառնում շարժիչ դիմադրության ուժը որոշելու համար խնդիրներ լուծելիս: Օրինակ, գիրքը, որը շարժվում է վերևից սեղմված ձեռքով, սահում է մնացած դիմադրության ուժի ազդեցության տակ, որն առաջանում է ձեռքի և գրքի միջև: Դիմադրության մեծությունը կախված է գրքի վրա ուղղահայաց ճնշման ուժի արժեքից:

գլորվող երեւույթ

Մեր նախնիների անցումը քարշակներից կառքերին հեղափոխական է համարվում։ Անիվի գյուտը մարդկության ամենամեծ գյուտն է։ որը տեղի է ունենում, երբ անիվը շարժվում է մակերեսի երկայնքով, մեծությամբ զգալիորեն զիջում է սահող դիմադրությանը:

Երևույթը կապված է մակերեսի վրա անիվի նորմալ ճնշման ուժերի հետ, ունի այնպիսի բնույթ, որը տարբերում է այն սահելուց: Անիվի աննշան դեֆորմացիայի պատճառով ձևավորված տարածքի կենտրոնում և դրա եզրերի երկայնքով առաջանում են ճնշման տարբեր ուժեր։ Ուժերի այս տարբերությունը որոշում է շարժման դիմադրության առաջացումը:

Գլորման շփման ուժի հաշվարկման բանաձևը սովորաբար ընդունվում է սահող գործընթացի նմանությամբ: Տարբերությունը տեսանելի է միայն ձգման գործակիցի արժեքներում։

Դիմադրության բնույթը

Երբ փոխվում է քսվող մակերեսների կոշտությունը, փոխվում է նաև շփման ուժի արժեքը։ Բարձր խոշորացման դեպքում երկու մակերևույթները, որոնք շփվում են, նման են սուր գագաթներով բշտիկների: Երբ վերադրվում են, դա մարմնի դուրս ցցված մասերն են, որոնք շփվում են միմյանց հետ: Շփման ընդհանուր տարածքը աննշան է: Մարմինները տեղափոխելիս կամ տեղափոխելիս «գագաթները» դիմադրություն են ստեղծում։ Շփման ուժի մեծությունը կախված չէ շփման մակերեսների տարածքից:

Թվում է, որ երկու իդեալական հարթ մակերեսները բացարձակապես ոչ մի դիմադրություն չունեն: Գործնականում շփման ուժն այս դեպքում առավելագույնն է։ Այս անհամապատասխանությունը բացատրվում է ուժերի ծագման բնույթով։ Սրանք էլեկտրամագնիսական ուժեր են, որոնք գործում են փոխազդող մարմինների ատոմների միջև։

Մեխանիկական գործընթացները, որոնք բնության մեջ չեն ուղեկցվում շփումով, անհնար են, քանի որ լիցքավորված մարմինների էլեկտրական փոխազդեցությունը «անջատելու» միջոց չկա։ Դիմադրության ուժերի անկախությունը մարմինների փոխադարձ դիրքից թույլ է տալիս դրանք անվանել ոչ պոտենցիալ։

Հետաքրքիր է, որ շփման ուժը, որի բանաձևը տատանվում է՝ կախված փոխազդող մարմինների արագությունից, համաչափ է համապատասխան արագության քառակուսու հետ։ Այս ուժը վերաբերում է հեղուկի մեջ մածուցիկ դիմադրության ուժին:

Շարժումը հեղուկի և գազի մեջ

Պինդ մարմնի շարժումը հեղուկի կամ գազի, հեղուկի մեջ պինդ մակերեսի մոտ ուղեկցվում է մածուցիկ դիմադրությամբ։ Դրա առաջացումը կապված է շարժման գործընթացում պինդ մարմնի կողմից ներքաշված հեղուկ շերտերի փոխազդեցության հետ: Շերտերի տարբեր արագությունները մածուցիկ շփման աղբյուր են: Այս երեւույթի առանձնահատկությունը հեղուկ ստատիկ շփման բացակայությունն է։ Անկախ արտաքին ազդեցության մեծությունից, մարմինը սկսում է շարժվել հեղուկի մեջ։

Կախված շարժման արագությունից՝ դիմադրության ուժը որոշվում է շարժման արագությամբ, շարժվող մարմնի ձևով և հեղուկի մածուցիկությամբ։ Նույն մարմնի ջրի և յուղի մեջ շարժումն ուղեկցվում է տարբեր մեծության դիմադրությամբ։

Ցածր արագությունների դեպքում՝ F = kv, որտեղ k-ը համաչափության գործակից է՝ կախված մարմնի գծային չափերից և միջավայրի հատկություններից, v-ն մարմնի արագությունն է:

Հեղուկի ջերմաստիճանը նույնպես ազդում է դրա մեջ շփման վրա: Ցրտաշունչ եղանակին մեքենան տաքացվում է այնպես, որ յուղը տաքանա (դրա մածուցիկությունը նվազում է) և օգնում է նվազեցնել շարժիչի մասերի ոչնչացումը շփման մեջ:

Շարժման արագության բարձրացում

Մարմնի արագության զգալի աճը կարող է առաջացնել տուրբուլենտ հոսքերի տեսք, մինչդեռ դիմադրությունը կտրուկ մեծանում է: Կարևորն այն է, որ շարժման արագության քառակուսին, միջավայրի խտությունը և շփման ուժը այլ ձև են ստանում.

F \u003d kv 2, որտեղ k-ը համաչափության գործակից է, կախված մարմնի ձևից և միջավայրի հատկություններից, v-ն մարմնի արագությունն է:

Եթե ​​մարմնին տրվի հարթ ձև, ապա տուրբուլենտությունը կարող է կրճատվել: Դելֆինների և կետերի մարմնի ձևը բնության օրենքների կատարյալ օրինակ է, որոնք ազդում են կենդանիների արագության վրա:

Էներգետիկ մոտեցում

Մարմնի շարժման աշխատանքը կանխվում է միջավայրի դիմադրությամբ։ Էներգիայի պահպանման օրենքը օգտագործելիս ասում ենք, որ մեխանիկական էներգիայի փոփոխությունը հավասար է շփման ուժերի աշխատանքին։

Ուժի աշխատանքը հաշվարկվում է բանաձևով՝ A = Fscosα, որտեղ F ուժն է, որով մարմինը շարժվում է s հեռավորություն, α՝ ուժի և տեղաշարժի ուղղությունների միջև ընկած անկյունը։

Ակնհայտ է, որ դիմադրության ուժը հակառակ է մարմնի շարժմանը, որտեղից cosα = -1: Շփման ուժի աշխատանքը, որի բանաձևը A tr \u003d - Fs է, բացասական արժեք է: Այս դեպքում այն ​​վերածվում է ներքինի (դեֆորմացիա, տաքացում):

Շփում- մարմինների փոխազդեցության տեսակներից մեկը. Դա տեղի է ունենում, երբ երկու մարմիններ շփվում են: Շփումը, ինչպես բոլոր այլ տեսակի փոխազդեցությունները, ենթակա են Նյուտոնի երրորդ օրենքըեթե մարմիններից մեկի վրա գործում է շփման ուժ, ապա նույն մեծության, բայց հակառակ ուղղությամբ ուղղված ուժը գործում է նաև երկրորդ մարմնի վրա։ Շփման ուժերը, ինչպես առաձգական ուժեր, ունեն էլեկտրամագնիսականբնությունը։ Դրանք առաջանում են հարակից մարմինների ատոմների և մոլեկուլների փոխազդեցության արդյունքում։

Չոր շփման ուժերկոչվում են ուժեր, որոնք առաջանում են, երբ երկու պինդ մարմիններ շփվում են նրանց միջև հեղուկ կամ գազային շերտի բացակայության դեպքում։ Նրանք միշտ ուղղված են դեպի շոշափողհարակից մակերեսներին:

Չոր շփումը, որն առաջանում է, երբ մարմինները գտնվում են հարաբերական հանգստի վիճակում, կոչվում է ստատիկ շփում. Ստատիկ շփման ուժը մեծությամբ միշտ հավասար է արտաքին ուժին և ուղղված է հակառակ ուղղությամբ (նկ. 1.1.6):

Ստատիկ շփման ուժը չի կարող գերազանցել որոշակի առավելագույն արժեքը (F tr) max . Եթե ​​արտաքին ուժը մեծ է (F tr) max-ից, տեղի է ունենում հարաբերական սահում: Շփման ուժն այս դեպքում կոչվում է սահող շփման ուժ. Այն միշտ ուղղված է շարժման ուղղությանը հակառակ ուղղությամբ և, ընդհանուր առմամբ, կախված է մարմինների հարաբերական արագությունից։ Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում մոտավորապես սահող շփման ուժը կարելի է համարել անկախ մարմինների հարաբերական արագության մեծությունից և հավասար ստատիկ շփման առավելագույն ուժին։ Չոր շփման ուժի այս մոդելը օգտագործվում է բազմաթիվ պարզ ֆիզիկական խնդիրներ լուծելու համար (նկ. 1.1.7):

Փորձը ցույց է տալիս, որ սահող շփման ուժը համաչափ է հենարանի վրա մարմնի նորմալ ճնշման ուժին և, հետևաբար, հենարանի արձագանքման ուժին.

Համաչափության μ գործակիցը կոչվում է սահող շփման գործակիցը.

Շփման գործակիցը μ անչափ մեծություն է։ Սովորաբար շփման գործակիցը միասնությունից փոքր է։ Դա կախված է շփվող մարմինների նյութերից և մակերեսի մշակման որակից: Սահելիս շփման ուժը շոշափելիորեն ուղղվում է շփման մակերեսներին հարաբերական արագությանը հակառակ ուղղությամբ (նկ. 1.1.8):

Երբ կոշտ մարմինը շարժվում է հեղուկի կամ գազի մեջ, մածուցիկ շփման ուժ. Մածուցիկ շփման ուժը շատ ավելի քիչ է, քան չոր շփման ուժը: Այն նաև ուղղված է մարմնի հարաբերական արագությանը հակառակ ուղղությամբ։ Մածուցիկ շփման դեպքում ստատիկ շփում չկա.

Մածուցիկ շփման ուժը մեծապես կախված է մարմնի արագությունից: Բավականաչափ ցածր արագություններով F tr ~ υ, բարձր արագությամբ F tr ~ υ 2: Այս դեպքում այս հարաբերակցություններում համաչափության գործակիցները կախված են մարմնի ձևից։

Շփման ուժերը առաջանում են նաև մարմնի գլորման ժամանակ։ Այնուամենայնիվ, քանի որ պտտվող շփման ուժերսովորաբար բավականին փոքր է: Պարզ խնդիրներ լուծելիս այդ ուժերն անտեսվում են։

Շփման ուժը առաջանում է երկու մարմինների շփման կետում և կանխում է այս մարմինների փոխադարձ շարժումը միմյանց նկատմամբ։ Այն միշտ ուղղված է մարմինների շարժմանը կամ արտաքին ուժի կիրառման ուղղությանը հակառակ։ Եթե ​​մարմինները անշարժ են. Շփման արդյունքում մեխանիկական էներգիան վերածվում է ջերմային էներգիայի։

Շփումը բաժանվում է հանգստի շփման և շարժման շփման: Շարժման շփումն իր հերթին բաժանվում է պտտվող շփման և սահող շփման։ Շփումը տեղի է ունենում, երբ շփվող մարմինները փորձում են շարժվել միմյանց նկատմամբ:

Formula 1 - Շփման ուժ:

N - աջակցության արձագանքման ուժ:

Mu - շփման գործակից:

Հանգստի շփումը, ինչպես ենթադրում է անվանումը, տեղի է ունենում, երբ մարմինների վրա կիրառվում է երրորդ կողմի ուժը՝ ձգտելով դրանք տեղաշարժել միմյանց նկատմամբ: Բայց դեռ շարժում չկա։ Շարժում չկա հենց այն պատճառով, որ այն կանխվում է մնացած շփման ուժի կողմից: Այն պահին, երբ արտաքին ուժը գերազանցում է ստատիկ շփման ուժը, առաջանում է սահող շփման ուժ։

Շփման ուժի պատճառը շփվող մարմինների մակերեսի անհավասարությունն է։ Նույնիսկ եթե մակերեսները հարթ տեսք ունեն, իրականում մեծ խոշորացումով, մակերեսը կոպիտ է: Այսպիսով, հենց այս անկանոնություններն են երկու մարմինների մակերեսի վրա, որոնք կպչում են միմյանց:

Նկար 1 - Կոնտակտային մակերեսներ:

Թվում է, որ եթե մակերեսները փայլեցված են մինչև հայելային ավարտ, ապա նրանց միջև շփումը պետք է, եթե ոչ ամբողջությամբ վերանա, ապա, իհարկե, ընկնի նվազագույն արժեքի: Բայց գործնականում պարզվում է, որ դա այնքան էլ պարզ չէ: Շատ հարթ մակերեսների դեպքում առաջանում է շփման ավելացման մեկ այլ գործոն։ Սա միջմոլեկուլային գրավչություն է: Նյութի շատ նուրբ մշակման դեպքում երկու մարմինների նյութի մոլեկուլներն այնքան մոտ են միմյանց, որ այնպիսի ուժեղ ձգողական ուժեր կան, որ խանգարում են մարմիններին շարժվել միմյանց նկատմամբ:

Իհարկե, շփման ուժի մեծության վրա ազդում է նաև այն ուժը, որը ճնշում է մարմինները միմյանց դեմ։ Որքան բարձր է այն, այնքան մեծ է շփման ուժը: Եթե ​​ձմռանը գլորում եք, ձյան մեջ դատարկ սահնակները բավական հեշտությամբ դուրս են գալիս: Եթե ​​երեխան նստած է սահնակի վրա, ավելի դժվար կլինի նրան քաշել։ Դե, եթե չափահաս մարդ նստի դրանց մեջ, դուք երկու անգամ կմտածեք՝ արժե՞ արդյոք դրանք ընդհանրապես քարշ տալ։ Այս բոլոր դեպքերում սահնակներով վազողների և ձյան մակերեսի որակն անփոփոխ է։ Սակայն ձգողականության ուժը տարբեր է, ինչը հանգեցնում է շփման ուժի ավելացման:

Բացի սահող շփումից, կա նաև պտտվող շփման ուժ։ Կրկին անվանման մեջ թաքնված է երեւույթի էությունը։ Այսինքն՝ սա այն շփումն է, որն առաջանում է մի առարկայի մյուսի մակերեսի վրա գլորվելու ժամանակ։ Գլորման շփումը շատ անգամ ավելի քիչ է, քան սահող շփումը:

Պատկերացրեք, որ սեղանի մակերեսի վրա գլորվում է մետաղյա գնդիկ: Սեղանի և հենց գնդակի դեֆորմացիայի պատճառով նրանց միջև շփման վայրը ոչ թե կետ է, այլ որոշակի մակերես: Արդյունքում, աջակցության ռեակցիայի կիրառման կետը հավասարակշռության կենտրոնից մի փոքր առաջ է շարժվում։ Իսկ աջակցության արձագանքը մի փոքր հետ է։ Արդյունքում, հենակետային ռեակցիայի նորմալ մասը փոխհատուցվում է ձգողականության ուժով, իսկ շոշափող բաղադրիչը պտտվող շփման ուժն է։