Үйкеліс - бұл физикалық процесс, онсыз біздің әлемдегі қозғалыстың өзі болуы мүмкін емес. Физикада үйкеліс күшінің абсолютті мәнін есептеу үшін қарастырылып отырған үйкеліс беттері үшін арнайы коэффициентті білу қажет. Үйкеліс коэффициентін қалай табуға болады? Бұл мақала осы сұраққа жауап береді.
Физикадағы үйкеліс
Үйкеліс коэффициентін қалай табуға болады деген сұраққа жауап бермес бұрын үйкеліс дегеніміз не және ол қандай күшпен сипатталатынын қарастыру керек.
Физикада қатты денелер арасында болатын бұл процестің үш түрі бар. Бұл тыныштық, сырғанау және домалау үйкелісі. Үйкеліс әрқашан сыртқы күш объектіні жылжытуға тырысқанда пайда болады. Сырғымалы үйкеліс, аты айтып тұрғандай, бір бет екінші беттің үстінен сырғанау кезінде пайда болады. Ақырында, домалақ зат (дөңгелегі, шары) қандай да бір беткейде домалап кеткенде, домалау үйкелісі пайда болады.
Түрлердің барлығына ортақ нәрсе - олардың кез келген адамға кедергі жасауықозғалысы және олардың күштерін қолдану нүктесі екі заттың беттерінің жанасу аймағында болады. Сондай-ақ бұл түрлердің барлығы механикалық энергияны жылуға айналдырады.
Сырғу және статикалық үйкеліс күштері үйкеліс беттеріндегі микроскопиялық кедір-бұдырдан туындайды. Сонымен қатар, бұл түрлер үйкеліс денелерін құрайтын атомдар мен молекулалар арасындағы диполь-диполь және басқа да әсерлесу түрлеріне байланысты.
Айналмалы үйкелістің себебі домалау нысаны мен беттің жанасу нүктесінде пайда болатын серпімді деформация гистерезисіне байланысты.
Үйкеліс күші және үйкеліс коэффициенті
Қатты үйкеліс күштерінің барлық үш түрі бірдей пішіні бар өрнектермен сипатталады. Міне, ол:
Ft=µtN.
Мұндағы N - денеге бетке перпендикуляр әсер ететін күш. Ол қолдау реакциясы деп аталады. µt- мәні сәйкес үйкеліс түрінің коэффициенті деп аталады.
Сырғу және тыныштық үйкеліс коэффициенттері өлшемсіз шамалар. Мұны үйкеліс күші мен үйкеліс коэффициентінің теңдігін қарастыру арқылы түсінуге болады. N – күш болғандықтан, теңдеудің сол жағы Ньютонмен, оң жағы да Ньютонмен өрнектеледі.
Айналмалы үйкеліске келетін болсақ, оның коэффициенті де өлшемсіз шама болады, алайда ол серпімді деформацияның сызықтық сипаттамасының домалау нысанының радиусына қатынасы ретінде анықталады.
Айту керек, сырғанау және тыныштық үйкеліс коэффициенттерінің типтік мәндері бірлік оннан бір бөлігін құрайды. Үйкеліс үшіндомалау кезінде бұл коэффициент бірліктің жүздік және мыңнан бір бөлігіне сәйкес келеді.
Үйкеліс коэффициентін қалай табуға болады?
Коэффицент µtматематикалық тұрғыдан ескеру қиын бірқатар факторларға байланысты. Біз олардың кейбірін тізімдейміз:
- үгітетін беттердің материалы;
- бет сапасы;
- онда кірдің, судың және т.б. болуы;
- беттік температуралар.
Сондықтан µt формуласы жоқ және оны эксперименттік түрде өлшеу керек. Үйкеліс коэффициентін қалай табуға болатынын түсіну үшін оны Ft формуласынан көрсету керек. Бізде:
µt =Ft/N.
µtбілу үшін үйкеліс күші мен тірек реакциясын табу керек екен.
Сәйкес эксперимент келесідей орындалады:
- Мысалы, ағаштан жасалған дене мен ұшақты алайық.
- Динамометрді денеге бекітіп, оны бетінде біркелкі жылжытыңыз.
Сонымен бірге динамометр Ft шамасына тең біраз күш көрсетеді. Жер реакциясы дененің көлденең беттегі салмағына тең.
Сипатталған әдіс статикалық және сырғанау үйкеліс коэффициентінің не екенін түсінуге мүмкіндік береді. Сол сияқты, µtжылжытуды эксперименттік түрде анықтауға болады.
µt анықтаудың басқа эксперименттік әдісі келесі абзацта есеп түрінде берілген.
µt есептеу мәселесі
Ағаш арқалық шыны бетінде. Бетті біркелкі еңкейту арқылы біз сәуленің сырғанауы 15o көлбеу бұрышынан басталатынын анықтадық. Ағаш-әйнек жұбының статикалық үйкеліс коэффициенті қандай?
Сәуле 15o көлбеу жазықтықта болған кезде, оның қалған үйкеліс күші максималды мәнге ие болды. Ол мынаған тең:
Ft=mgsin(α).
N күші мына формуламен анықталады:
N=mgcos(α).
µt формуласын қолдансақ, мынаны аламыз:
µt=Ft/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=тг(α).
α бұрышын ауыстырсақ, мынандай жауап аламыз: µt=0, 27.
