Тіпті мектеп жылдарында, жетінші немесе сегізінші сыныпта әрбір адам динамикалық физиканың жаңа ұғымымен - үйкеліспен танысады. Алайда, көптеген адамдар жетілгеннен кейін үйкелістің не екенін және бұл күштің қалай жұмыс істейтінін ұмытады. Осы тақырыпты түсінуге тырысайық.
Тұжырымдаманың анықтамасы
Үйкеліс дегеніміз мынадай мағынаға ие құбылыс: екі дене бір-бірімен жанасқанда, олардың жанасу орнында денелердің бір-біріне қатысты қозғалуын жалғастыруын болдырмайтын ерекше әсерлесу пайда болады. Бұл денелердің өзара әрекеттесуінің мәнін есептеуге болатыны анық. Үйкеліс күші бұл әрекеттесуді сандық түрде сипаттайды. Қатты денелер арасында үйкеліс пайда болса (мысалы, кітаптың кітап сөресімен немесе алманың үстелмен әрекеттесуі), онда бұл әрекеттесу құрғақ үйкеліс деп аталады.
Үйкелістің электромагниттік сипаты бар күш екенін түсіну керек. Бұл бұл күштің себебі сол немесе басқа денені құрайтын бөлшектердің өзара әрекеттесуінде екенін білдіреді.
Үйкеліс дегеніміз не?
Біздің әлемде бар заттардың алуан түрлілігіне байланысты сіз жасай аласызолардың әрқайсысының өзіндік құрылымы бар және жеке қасиеттері бар екенін анықтау. Бұл әртүрлі элементтер арасындағы өзара әрекеттесу әртүрлі болады дегенді білдіреді. Физикадағы көптеген есептердің мәнін дұрыс түсіну және сауатты шешу үшін үйкелістің үш түрін шартты түрде бөлу әдетке айналған. Сондықтан әрқайсысын бөлек талдап көрейік:
- Бірінші үйкеліс екі дененің салыстырмалы қозғалысы болмаған кезде пайда болатын статикалық үйкеліс. Біз оның мысалдарын кез келген жерден көре аламыз, өйткені бұл үйкеліс нәтижесінде пайда болатын күш объектілерді тепе-теңдікте ұстайды. Мысалы, қозғалатын конвейердегі тауарлар, қабырғаға соғылған шеге немесе еденде тұрған адам.
- Жылжымалы үйкеліс шартты түрде екінші үйкеліс. Сырғанау мәні келесідей анықталады: тепе-теңдіктегі денеге статикалық үйкеліс күшінен үлкен күш әсер еткенде, сырғанау үйкеліс күші әрекет ете бастайды және дене қозғалады.
- Соңында, бірі екіншісінің бетінен домалап өтетін екі дененің әрекеттесуін түсіндіретін домалау үйкелісі. Домалау және сырғанау үйкелісінің айырмашылығы кез келген қозғалыс кезінде дене аймақтарының жанасу бетінің ұзындығы бойынша ығысып, үзілген молекулааралық байланыстардың орнына жаңаларының пайда болуымен түсіндіріледі. Ал доңғалақ сырғып кетпей айналатын жағдайда доңғалақ бөліктерін көтерген кезде молекулярлық байланыстар сырғанаумен салыстырғанда әлдеқайда жылдам үзіледі. Домалау үйкеліс күші сырғанау күшінен аз болып шықты.
Үйкеліс күшін қайда және қалай қолдануға болады?
Үйкелістаптырмайтын құбылыс, онсыз біз қарапайым нәрселерді жасай алмаймыз: жүру, отыру немесе заттарды қолымызда ұстау. Сондықтан үйкелістің маңыздылығын бағаламаңыз. Француз физигі Гийом айтқандай: «Егер үйкеліс болмаса, біздің Жер бірде-бір кедір-бұдырсыз болар еді, ол сұйық тамшы сияқты болар еді».
Үйкелісті ең дәл сипаттайтын ең жақсы мысал дөңгелектің жұмысы болуы мүмкін. Ежелгі дәуірдің өзінде домалау үйкеліс күштері сырғанау үйкеліс күштерінен әлдеқайда аз екендігі байқалды. Бұл адамдарға ауыр және көлемді жүктерді жылжыту үшін бөренелерді немесе роликтерді қоюға себеп болған домалау үйкелісінің сөзсіз артықшылықтары болды. Уақыт өте келе адамдар домалау үйкелісінің таңғажайып қасиеттері туралы білімдерін жетілдірді, үйкеліс күштерінің әсерінен заттардың қозғалысын бақылап, соңында дөңгелекті ойлап тапты! Қазіргі әлемде бұл алмастырылмайтын бөлшектерсіз өмірді елестету мүмкін емес, өйткені дөңгелектер кез келген көліктің екінші «қозғалтқышы» болып табылады!
Үйкеліс күшінің мәні қалай есептеледі?
Кез келген басқа күш сияқты үйкеліс күшінің бүтін мәндері бар. Қозғалыс немесе басқа жұмыс түрлері үшін қанша күш қажет екенін дәл анықтау үшін статикалық үйкеліс күшін есептеу қажет. Инженерлер мұны әдетте, мысалы, зауыттар салғанда немесе жаңа құрылғылар ойлап тапқанда жасайды. Дегенмен, тіпті қарапайым мектеп оқушыларының алдында үйкеліс күшін есептеу қажет болатын белгілі бір міндеттер бар. Сондықтан санау үшінмәнді алу үшін жай ғана қарапайым формуланы қолдану қажет: Fүйкеліс=KN, мұндағы k – үйкеліс коэффициенті. Барлық коэффициенттердің мәні әрқашан дене қозғалатын немесе әрекеттесетін объектінің бетіне байланысты. Біздің формуладағы «N» тіректің денеге әсер ету күшін білдіреді. Бұл ең алдымен тірек бетімен жанасатын дененің массасына байланысты.
Есептегі күштің мәнін есептеңіз
Көлденең тақтада массасы m=3 кг дене тұр деп алайық. Ағаш тақтай мен корпус арасындағы үйкеліс коэффициенті 0,3. Үйкеліс күшінің мәнін қалай табуға болады? Бұл өте қарапайым, бізге мәндерді формулаға қосу керек. Тек бұл жағдайда N дене салмағына тең екенін ескеру қажет (Ньютонның 3-ші заңы бойынша). Сонымен, қажетті күш (mg)k=(3 кг10 м/с2)0, 3=9 H.
