Үйкеліс – заттың қозғалысына қарсы тұратын күш. Қозғалыстағы объектіні тоқтату үшін күш қозғалыс бағытына қарама-қарсы бағытта әсер етуі керек. Мысалы, еденде жатқан допты итерсеңіз, ол қозғалады. Итеру күші оны басқа жерге жылжытады. Доп бірте-бірте баяулап, қозғалысын тоқтатады. Заттың қозғалысына қарсы болатын күш үйкеліс деп аталады. Табиғатта және технологияда бұл күшті қолданудың көптеген мысалдары бар.
Үйкеліс түрлері
Үйкелістің әртүрлі түрлері бар:
Мұз үстімен қозғалатын коньки жүзі сырғып кетудің мысалы болып табылады. Конькиші мұз айдынын айналып жүргенде, конькидің түбі еденге тиеді. Үйкеліс көзі - пышақ беті мен мұздың жанасуы. Нысанның салмағы мен оның қозғалатын бетінің түрін анықтайдыекі зат арасындағы сырғанау (үйкеліс) мөлшері. Ауыр зат сырғанап жатқан бетіне көбірек қысым жасайды, сондықтан сырғанау үйкелісі көбірек болады. Үйкеліс заттардың беттері арасындағы тартымды күштердің әсерінен болатындықтан, үйкеліс мөлшері өзара әрекеттесетін екі заттың материалдарына байланысты. Тегіс көлде сырғанақ теуіп көріңіз, бұл қиыршық тас жолда сырғанаудан әлдеқайда оңай болады
- Тыныштық үйкеліс (когезия) – жанасатын 2 дененің арасында пайда болатын және қозғалыстың пайда болуына кедергі болатын күш. Мысалы, шкафты жылжыту, шеге соғу немесе аяқ бауын байлау үшін адгезия күшін жеңу керек. Табиғатта және технологияда үйкелістің көптеген мысалдары бар.
- Велосипедті мінген кезде доңғалақ пен жолдың жанасуы домалау үйкелісінің мысалы болып табылады. Нысан бетінде домалап тұрғанда, домалау үйкелісін жеңу үшін қажетті күш сырғанауды жеңу үшін қажет күштен әлдеқайда аз болады.
Кинетикалық үйкеліс
Кітапты үстелдің үстіне итеріп, белгілі бір қашықтыққа жылжытқанда, ол қозғалатын заттардың үйкелісін сезінді. Бұл күш кинетикалық үйкеліс күші деп аталады. Бір немесе екі бет қозғалатындықтан, екі бет бір-біріне үйкелу кезінде бір беткейдің бір бетіне әсер етеді. Қалыпты күшті арттыру үшін бірінші кітаптың үстіне қосымша кітаптар қойсаңыз, кинетикалық үйкеліс күшіұлғайту.
Келесі формула бар: Fүйкеліс=ΜFn. Кинетикалық үйкеліс күші кинетикалық үйкеліс коэффициенті мен қалыпты күштің көбейтіндісіне тең. Бұл екі күш арасында сызықтық байланыс бар. Кинетикалық үйкеліс коэффициенті үйкеліс күшін қалыпты күшпен байланыстырады. Ол күш болғандықтан, оны өлшеу бірлігі Ньютон болып табылады.
Статикалық үйкеліс
Елестетіп көріңізші, сіз диванды еденге итергіңіз келеді. Сіз оны аздап күшпен басасыз, бірақ ол қозғалмайды. Статикалық үйкеліс күші күшке жауап ретінде қозғалмайтын заттың қозғалысын тудыруға әрекет етеді. Егер затқа ондай күш болмаса, статикалық үйкеліс күші нөлге тең болады. Қозғалысты тудыруға тырысатын күш болса, онда екіншісі оны жеңгенге дейін максималды мәніне дейін артып, қозғалыс басталады.
Бұл көріністің формуласы: Fүйкеліс=ΜsFn. Статикалық үйкеліс күші статикалық үйкеліс коэффициенті Μ(s) мен қалыпты күш F (n) көбейтіндісіне тең немесе аз. Диван мысалында максималды статикалық үйкеліс күші диван қозғала бастағанша оны итеріп тұрған адамның күшін теңестіреді.
Үйкеліс коэффициенттерін өлшеу
Үйкеліс күші немен анықталады? Табиғатта және технологияда беттер жасалатын материалдар белгілі бір рөл атқарады. Мысалы, спорттық аяқ киімнің орнына шұлық киіп, баскетбол ойнауға тырысқаныңызды елестетіп көріңіз. Мүмкінжеңіске жету мүмкіндігін айтарлықтай нашарлатады. Аяқ киім бетінде жүгіру кезінде тежеуге және бағытты жылдам өзгертуге қажетті қуатты қамтамасыз етеді. Шұлықтар мен жылтыратылған ағаш еденге қарағанда, аяқ киім мен баскетбол алаңының арасында үйкеліс көбірек.
Әртүрлі коэффициенттер бір нысанның екіншісінің үстінен қаншалықты оңай сырғу мүмкіндігін көрсетеді. Олардың нақты өлшемдері жер бетіндегі жағдайларға өте сезімтал және эксперименталды түрде анықталады. Ылғал беттер құрғақ беттерге қарағанда мүлдем басқаша әрекет етеді.
Физика: табиғат пен технологиядағы үйкеліс күші
Үнемі үйкеліс сезінесіз және бұл мүмкін екеніне қуану керек. Дәл осы күш қозғалмайтын заттарды орнында ұстауға көмектеседі, ал адам жүргенде құлап қалмайды. Үйкеліс дегеніміз не? Табиғатта және технологияда мысалдарды әр қадамда табуға болады. Сіз мұны түсінбейтін шығарсыз, бірақ сіз бұл күшпен жақсы таныссыз. Ол қозғалысқа қарама-қарсы бағытта пайда болады және осыған байланысты ол заттардың қозғалысына әсер ететін күш болып табылады.
Қорапты еден бойымен жылжытқанда, үйкеліс қорапқа қарама-қарсы бағытта жұмыс істейді. Таудан түсіп бара жатқанда, үйкеліс төмен қарай қозғалысыңызға қарсы әрекет етеді. Көлікте тежегішті басып, біраз уақыт қозғала бергенде, үйкеліс сырғанау бағытыңызға қарсы жұмыс істейді, бұл сырғананы толығымен тоқтатуға көмектеседі.
Екі нысан бір-біріне «үйкелген кезде» күштер орнатыладыүйкелісті тудыратын заттардың молекулалары арасындағы тартылыс. Табиғатта және технологияда ол заттың кез келген дерлік фазалары арасында болуы мүмкін - қатты денелер, сұйықтар және газдар. Үйкеліс қорап пен еден сияқты екі заттың арасында болады, бірақ сонымен бірге балықтар мен олар жүзетін судың және ауаға құлаған заттардың арасында болуы мүмкін. Ауадан болатын үйкелістің ерекше атауы бар: ауа кедергісі.
Үйкелістің табиғаттағы, техникадағы, өмірдегі рөлі
Үйкеліс – адам тәжірибесінің ажырамас бөлігі. Бізге жүру, тұру, жұмыс істеу және жүру үшін тарту керек. Сонымен бірге қозғалысқа қарсылықты жеңу үшін энергия қажет, сондықтан тым көп үйкеліс жұмысты орындау үшін артық энергияны қажет етеді, нәтижесінде тиімсіздік пайда болады. ХХІ ғасырда адамзат энергия тапшылығы мен қазба отындарын жағудан болатын жаһандық жылыну сияқты екі жақты сын-қатерлерге тап болып отыр. Осылайша, үйкелісті басқару қабілеті бүгінгі әлемде басты басымдыққа айналды. Дегенмен, көпшілігі әлі де үйкелістің негізгі табиғатын түсінбейді.
Табиғат пен технологиядағы (физикадағы) үйкеліс әрқашан қызығушылықтың тақырыбы болды. Бұл күштің пайда болуын қарқынды зерттеу Леонардо да Винчидің ізашар жұмысынан кейін 16 ғасырда басталды. Алайда оның табиғатын түсінудегі ілгерілеу баяу болды, дәл өлшеу құралының жоқтығы кедергі болды. Ғалым Кулон және басқалар жүргізген тапқыр тәжірибелер түсінудің негізін қалау үшін маңызды мәліметтер берді. 1800 жылдардың аяғы мен басынан басталады1900 жылдары паровоздар, локомотивтер, содан кейін ұшақтар пайда болды. Сондай-ақ ғарышты зерттеу үйкеліс пен оны басқару мүмкіндігін нақты түсінуді талап етеді.
Табиғат технологиясында, күнделікті өмірде үйкелісті қолдану және басқару бойынша елеулі прогреске сынақ пен қателік арқылы қол жеткізілді. 21 ғасырдың басында нано-технологияларды қолданудың арқасында нано-масштабты үйкелістің жаңа өлшемі пайда болды. Адамның атомдық және молекулалық үйкеліс туралы түсінігі тез кеңейіп келеді. Бүгінгі таңда энергия тиімділігі мен жаңартылатын энергия өндірісі шұғыл назар аударуды талап етеді, өйткені ғылым көміртегі шығарындыларын азайтуға тырысады. Үйкелісті басқару мүмкіндігі тұрақты технологияларды іздеудегі маңызды қадамға айналады. Бұл энергия тиімділігінің көрсеткіші. Қажетсіз энергия ысыраптарын азайту және ағымдағы энергия тиімділігін арттыру мүмкін болса, бұл баламалы энергия көздерін дамытуға уақыт береді.
Өмірдегі үйкеліс мысалдары
Үйкеліс күші – қарсылық күші. Ол қандай да бір күш қолдану арқылы басқа заттың қозғалысына кедергі жасайды. Бірақ бұл күш қайдан келеді? Біріншіден, оны молекулалық деңгейден қарастырған жөн. Күнделікті өмірде көретін үйкеліс бетінің кедір-бұдырынан туындауы мүмкін. Ғалымдар ұзақ уақыт бойы бұл оның пайда болуының басты себебі деп есептеген.
Табиғаттағы және технологиядағы үйкелістің ең қарапайым мысалдары мыналар:
- Жаяу жүргенде үйкеліс күшейедітабанға әсер етеді, алға жылжуымызға мүмкіндік береді.
- Қабырғаға сүйеніп тұрған баспалдақ еденге құламайды.
- Бәтеңкесінің бауын байлап тұрған адамдар.
- Үйкеліс күші болмаса, автомобильдер жоғары көтеріліп қана қоймай, тегіс жолда да жүре алмайды.
- Табиғатта ол жануарларға ағаштарға өрмелеуге көмектеседі.
Осындай тұстары көп, бұл күш, керісінше, кедергі жасайтын жағдайлар да бар. Мысалы, үйкелісті азайту үшін балықтарға арнайы майлау майы беріледі, оның арқасында, сондай-ақ жеңілдетілген дене пішіні суда бірқалыпты қозғала алады.
