Екі дененің кез келген жанасуы үйкеліс күшін тудырады. Бұл жағдайда денелердің материяның қандай агрегаттық күйінде екендігі, олардың бір-біріне қатысты қозғалуы немесе тыныштықта болуы маңызды емес. Бұл мақалада біз табиғатта және технологияда үйкелістің қандай түрлері бар екенін қысқаша қарастырамыз.
Демалыс үйкелісі
Көптеген адамдар үшін денелердің үйкелісі бір-біріне қатысты тыныштықта болған кезде де болады деген оғаш түсінік болуы мүмкін. Сонымен қатар, бұл үйкеліс күші басқа түрлер арасындағы ең үлкен күш болып табылады. Ол кез келген нысанды жылжытуға тырысқанда көрінеді. Ол ағаш, тас немесе тіпті дөңгелек болуы мүмкін.
Статикалық үйкеліс күшінің болуының себебі – жанасу беттерінде бір-бірімен механикалық әсерлесетін шыңдық принцип бойынша біркелкі емес жерлер.
Статикалық үйкеліс күші келесі формула арқылы есептеледі:
Ft1=µtN
Мұндағы N – денеге норма бойынша бет әсер ететін тірек реакциясы. µt параметрі үйкеліс коэффициенті болып табылады. Ол байланыстыжанасатын беттердің материалы, осы беттерді өңдеу сапасы, олардың температурасы және кейбір басқа факторлар.
Жазбаша формула статикалық үйкеліс күші жанасу аймағына тәуелді емес екенін көрсетеді. Ft1 өрнегі максималды деп аталатын күшті есептеуге мүмкіндік береді. Бірқатар практикалық жағдайларда Ft1 максимум емес. Ол әрқашан денені тыныштықтан шығаруға тырысатын сыртқы күшке тең.
Тыныштық үйкелісі өмірде маңызды рөл атқарады. Осының арқасында біз жерден тайып кетпей, табанымызбен итеріп, жерден қозғала аламыз. Көкжиекке көлбеу жазықтықта орналасқан денелер Ft1 күшінің әсерінен олардан сырғып кетпейді.
Сырғу кезіндегі үйкеліс
Адам үшін үйкелістің тағы бір маңызды түрі бір дененің екінші дененің бетінен сырғанау кезінде көрінеді. Бұл үйкеліс статикалық үйкеліс сияқты физикалық себеппен пайда болады. Оның үстіне оның күші ұқсас формула арқылы есептеледі.
Ft2=µkN
Алдыңғы формуладан жалғыз айырмашылығы - сырғанау үйкелісі үшін әртүрлі коэффициенттерді пайдалану µk. µk коэффициенттері бір жұп ысқылау беттері үшін статикалық үйкеліс үшін ұқсас параметрлерден әрқашан аз. Іс жүзінде бұл факт былайша көрінеді: сыртқы күштің бірте-бірте өсуі Ft1 мәнінің максималды мәніне жеткенше жоғарылауына әкеледі. Осыдан кейін олFt2 мәніне бірнеше ондаған пайызға күрт төмендейді және дененің қозғалысы кезінде тұрақты сақталады.
Коэффицент µk статикалық үйкеліс үшін µt параметрімен бірдей факторларға байланысты. Сырғымалы үйкеліс күші Ft2 іс жүзінде денелердің қозғалыс жылдамдығына тәуелді емес. Тек жоғары жылдамдықта оның төмендеуі байқалады.
Адам өміріндегі сырғанау үйкелісінің маңыздылығын шаңғы тебу немесе коньки тебу сияқты мысалдардан көруге болады. Бұл жағдайларда μk коэффициенті үйкеліс беттерін өзгерту арқылы азаяды. Керісінше, жолдарды тұз бен құммен себу µk және µt коэффициенттерінің мәндерін арттыруға бағытталған.
Айналмалы үйкеліс
Бұл заманауи технологияның жұмыс істеуі үшін үйкелістің маңызды түрлерінің бірі. Ол мойынтіректердің айналуы және көлік құралдарының дөңгелектерінің қозғалысы кезінде болады. Сырғанау және тыныштық үйкелісінен айырмашылығы, домалау үйкелісі қозғалыс кезінде дөңгелектің деформациясына байланысты. Серпімділік аймағында пайда болатын бұл деформация қозғалыс кезінде үйкеліс күші ретінде көрінетін гистерезис нәтижесінде энергияны таратады.
Домалаудың максималды үйкеліс күшін есептеу мына формула бойынша жүзеге асырылады:
Ft3=d/RN
Яғни Ft3 күші, Ft1 және Ft2 күштері сияқты, қолдау реакциясына тура пропорционал. Дегенмен, ол жанасатын материалдардың қаттылығына және доңғалақ радиусы R. мәніне де байланыстыd домалау кедергі коэффициенті деп аталады. µk және µt коэффициенттерінен айырмашылығы, d ұзындығының өлшеміне ие.
Ереже бойынша, d/R өлшемсіз қатынасы µk мәнінен 1-2 рет кіші болып шығады. Бұл денелердің домалау көмегімен қозғалуы сырғанаумен салыстырғанда энергетикалық жағынан әлдеқайда қолайлы екенін білдіреді. Сол себепті домалау үйкеліс механизмдер мен машиналардың барлық үйкеліс беттерінде қолданылады.
Үйкеліс бұрышы
Жоғарыда сипатталған үйкеліс көріністерінің барлық үш түрі N-ге тура пропорционал Ft белгілі бір үйкеліс күшімен сипатталады. Екі күш бір-біріне қатысты тік бұрыштарға бағытталған.. Олардың векторлық қосындысы бетке нормальмен түзетін бұрыш үйкеліс бұрышы деп аталады. Оның маңыздылығын түсіну үшін осы анықтаманы қолданып, оны математикалық түрде жазайық, біз мынаны аламыз:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
Осылайша, үйкеліс бұрышының тангенсі θ күштің берілген түрі үшін үйкеліс коэффициентіне k тең. Бұл θ бұрышы неғұрлым үлкен болса, үйкеліс күшінің өзі соғұрлым жоғары болады дегенді білдіреді.
Сұйықтар мен газдардағы үйкеліс
Қатты дене газ тәрізді немесе сұйық ортада қозғалғанда осы ортаның бөлшектерімен үнемі соқтығысады. Қатты дененің жылдамдығын жоғалтумен жүретін бұл соқтығыстар сұйық заттардағы үйкелістің себебі болып табылады.
Үйкелістің бұл түрі жылдамдыққа өте тәуелді. Сонымен, салыстырмалы түрде төмен жылдамдықта үйкеліс күшіv қозғалыс жылдамдығына тура пропорционал болады, ал жоғары жылдамдықта біз v2 пропорционалдық туралы айтып отырмыз.
Бұл үйкеліске қайықтар мен кемелердің қозғалысынан бастап ұшақтардың ұшуына дейін көптеген мысалдар бар.
