Табиғаттағы және технологиядағы қатты денелер арасындағы физикалық жанасудың болуын көздейтін кез келген қозғалыс үйкеліспен бірге жүреді. Бұл мақалада біз үйкеліс күшіне мысалдар келтіреміз және оның қай жағдайда пайдалы рөл атқаратынын және қай жағдайда қажет емес екенін көрсетеміз.
Қатты денелер арасындағы үйкелістің қандай түрлері бар
Бұл мақалада біз бір-бірімен физикалық байланыста болатын қатты денелер арасында әрекет ететін үйкеліс күштерінің мысалдарын ғана қарастырамыз.
Үйкелістің маңызды түрлерінің бірі статикалық үйкеліс болып табылады. Атаудың өзіне сүйене отырып, ол бір дененің басқа дененің бетінде жатқанда көрінеді деп болжауға болады. Қандай да бір ауыр затты орнынан жылжыту үшін осы заттың жанасу беті мен оның тұрған бетінің бойымен бағытталған қандай да бір сыртқы күшті әсер ету қажет екенін бәрі біледі. Бұл күшке статикалық үйкеліс күші қарсы тұрады. Ол денелердің жанасу беттері арасында әрекет етеді. Тыныштық үйкелісі қалай болса да жанасу беттерінде кедір-бұдырдың болуына байланысты пайда боладыолар тегіс болмады.
Біз қарастыратын үйкелістің екінші түрі - сырғанау үйкелісі. Ол сондай-ақ аталған кедір-бұдырлыққа байланысты, денелер сырғанау арқылы бір-біріне қатысты қозғала бастағанда пайда болады. Сырғымалы үйкеліс күшінің бағыты мен әсер ету нүктесі статикалық үйкеліспен бірдей. Бұл күштердің бір-бірінен айырмашылығы сырғанау күші әрқашан тыныштық күшінен аз болады.
Технологияда бірінші екеуінен кем емес рөл атқаратын үйкелістің үшінші түрі - домалау үйкелісі. Өзінің аты айтып тұрғандай, ол бір дененің екіншісінің бетіне домалақтаған кезде пайда болады. Домалау үйкелісінің себебі домалау денесінің кинетикалық энергиясының «тарауына» әкелетін деформация гистерезінде жатыр. Бірқатар практикалық жағдайларда бұл үйкеліс күші қарастырылған үйкелістің алдыңғы түрлерінен 10-100 немесе одан да көп есе аз.
Үйкеліс күштерінің барлық түрлері соңғысы қарастырылып отырған денеге әсер ететін тірек реакция күшіне тура пропорционал.
Статикалық үйкеліс күшінің зияны мен пайдасы: мысалдар
Барлық аталған үйкеліс түрлерінің ішінде статикалық үйкеліс ең «зиянсызы» болуы мүмкін. Іс жүзінде ол әрқашан пайдалы рөл атқарады. Оның бірден-бір теріс тұсы – сырғанау үйкелісінен жоғары. Соңғы факт қозғалыстың кез келген басталуы үшін үлкен күш жұмсау керек екенін білдіреді. Мысалы, қарда шаңғы тебуді бастау үшін алдымен оларды қар бетінен "жыртып алу" керек.
Мысалдар көпстатикалық үйкеліс күшін қолдану. Оларды тізіп көрейік:
- Ағаштан, пластиктен және металдан жасалған екі қатты денені бір-біріне мықтап ұстайтын шегелер мен бұрандалар өз функцияларын осы күштің әсерінен орындайды.
- Адамның жүруі, жолдарда көлік жүргізуі статикалық үйкелістің сырғанау үйкелісінен көп болуына байланысты. Әйтпесе, қозғалуымыз қиындап, адамдар мен көліктер бір жерде сырғанап қалар еді.
- Көлбеу беттерге тірелетін кез келген денелер статикалық үйкелістің әсерінен болады. Егер соңғысы болмаса, еңіс үстінде тұрған көлікке қол тежегішін немесе көкжиекке сәл еңкейген үстелдің үстіне кез келген тұрмыстық затты қою мүмкін емес еді.
Жылжымалы үйкеліс және оның пайдасы
Адам өмірінде негізінен оң рөл атқаратын статикалық үйкелістен айырмашылығы, сырғанау үйкелісі әдетте зиянды күш болып табылады. Дегенмен, пайдалы сырғанау үйкеліс күшінің екі мысалын келтіруге болады:
- Сырғу үйкелісі заттардың бетінің қызуына әкелетіндіктен (механикалық энергияны жылуға айналдырудың табиғи және ең оңай жолы), бұл әсерді денелердің температурасын арттыру үшін пайдалануға болады. Демек, ертеде ата-бабаларымыз сырғанау үйкеліс күші арқылы от жағатын.
- Жүргізуші көлікті тоқтатқысы келгенде тежегіш педалін басады. Бұл жағдайда тежеу дискілері доңғалақ шеңберінің ішіне сырғып, оның айналуын баяулатады.
Сырғанау үйкелісіне зиян
Жылжымалы үйкеліс әрекетіне мысал ретінде шкафты бөлмеде қайта реттегіміз келгенде едендегі қозғалысы, шаңғышы мен коньки тебушінің сырғанауы, олар бітеліп қалған кезде көлік доңғалақтарының сырғанауы жатады. немесе тайғақ жолда жүргенде әртүрлі машиналар механизмдерінің үйкеліс бөліктерінің арасында сырғып кету.
Осы жағдайлардың барлығында сырғанау үйкелісі зиянды рөл атқарады. Сырғанау үйкелісінің зияны туралы бұл мысалдар оның механикалық қозғалысқа кедергі келтіріп, белгілі бір мөлшерде кинетикалық энергияны (шаңғылар, конькилер, машиналардың қозғалатын бөліктері) «жейтін» фактісімен түсіндіріледі. Сонымен қатар, механикалық энергияның жылу энергиясына айналуы үйкеліс бөліктерінің қызуына әкеледі. Олардың температурасының жоғарылауы материалдардың қасиеттерін бұзатын микроскопиялық құрылымның өзгеруіне әкеледі. Ақырында, сырғанау үйкеліс күшінің келтірілген мысалдары үйкеліс беттерінің тозуына, оларда қажетсіз ойықтардың пайда болуына және жұқаруына әкеледі.
Айналмалы үйкеліс және оның зияны мен пайдасы
Айналмалы үйкеліс күшінің пайдалылығы туралы мәселені түбегейлі қарастырсақ, ол мүлде жоқ болып шығады. Шынында да, домалау үйкелісі әрқашан механикалық айналуды болдырмайды, бұл жұмыс бөліктерінің тозуына және олардың жағымсыз қызуына әкеледі. Соған қарамастан домалау құбылысы техникада (мойынтіректер, көлік дөңгелектері) кеңінен қолданылады. Бұл айналмалы үйкеліс күші ұқсас сырғанау күшінен әлдеқайда аз болуымен түсіндіріледі, бұл оның масштабын шама ретімен азайтады.зиянды әсер.
Үйкеліс күштерін арттыру және азайту
Мысалдарда жоғарыда көргеніміздей, статикалық және сырғанау үйкеліс күштері кейде пайдалы, ал кейде зиянды. Осыған байланысты адамзат ежелден үйкеліс масштабын сәйкес күшті арттыру бағытында да, оны азайту бағытында да өзгерту әдістерін қолданып келеді.
Үйкеліс күшін арттырудың тамаша мысалдары - жолдардағы мұзға құм мен тұзды себу. Осы әрекеттердің нәтижесінде мұз бетінің кедір-бұдырлығы артады және нәтижесінде статикалық және сырғанау үйкеліс күштері артады.
Күштерді арттырудың тағы бір жолы - арнайы беттерді пайдалану. Жарқын мысал - автомобильдің қысқы доңғалақтарының беті, ол терең протектормен және металл шыбықтармен сипатталады.
Шаңғы тебу кезінде, сондай-ақ әртүрлі механизмдердің подшипниктерін айналдыру кезінде үйкеліс теріс рөл атқарады. Оны азайту үшін әдетте майларға негізделген (балауыз, литол) арнайы майлау материалдары қолданылады.
