Երկու մարմինների միջև ցանկացած շփում հանգեցնում է շփման ուժի: Այս դեպքում նշանակություն չունի, թե ինչ ագրեգատային վիճակում են մարմինները՝ շարժվում են միմյանց համեմատ, թե հանգստի վիճակում են։ Այս հոդվածում մենք հակիրճ կքննարկենք, թե շփման ինչ տեսակներ կան բնության և տեխնիկայի մեջ:
Հանգիստ շփում
Շատերի համար կարող է տարօրինակ գաղափար լինել, որ մարմինների շփումը գոյություն ունի նույնիսկ այն ժամանակ, երբ նրանք հանգստանում են միմյանց նկատմամբ: Բացի այդ, այս շփման ուժը ամենամեծ ուժն է այլ տեսակների մեջ: Այն դրսևորվում է, երբ փորձում ենք որևէ առարկա տեղափոխել։ Դա կարող է լինել փայտի բլոկ, քար կամ նույնիսկ անիվ:
Ստատիկ շփման ուժի գոյության պատճառը շփման մակերևույթների վրա անկանոնությունների առկայությունն է, որոնք մեխանիկորեն փոխազդում են միմյանց հետ՝ համաձայն գագաթնակետային սկզբունքի։
Ստատիկ շփման ուժը հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով.
Ft1=μtN
Այստեղ N-ն այն հենարանի ռեակցիան է, որով մակերեսը գործում է մարմնի վրա նորմալի երկայնքով: μt պարամետրը շփման գործակիցն է: Դա կախված էշփվող մակերևույթների նյութը, այդ մակերեսների մշակման որակը, դրանց ջերմաստիճանը և մի շարք այլ գործոններ։
Գրված բանաձևը ցույց է տալիս, որ ստատիկ շփման ուժը կախված չէ շփման տարածքից: Ft1 արտահայտությունը թույլ է տալիս հաշվարկել այսպես կոչված առավելագույն ուժը: Մի շարք գործնական դեպքերում Ft1 առավելագույնը չէ: Այն իր մեծությամբ միշտ հավասար է արտաքին ուժին, որը ձգտում է մարմինը դուրս բերել հանգստից:
Հանգիստ շփումը կարևոր դեր է խաղում կյանքում: Դրա շնորհիվ մենք կարող ենք շարժվել գետնի վրա՝ ոտքերի ներբաններով նրանից դուրս մղվելով՝ առանց սայթաքելու։ Ցանկացած մարմին, որը գտնվում է դեպի հորիզոնը թեքված հարթության վրա, չի սահում դրանց վրայից Ft1:
ուժի պատճառով:
շփում սահելու ժամանակ
Մարդու համար շփման ևս մեկ կարևոր տեսակ դրսևորվում է, երբ մի մարմին սահում է մյուսի մակերեսով: Այս շփումը առաջանում է նույն ֆիզիկական պատճառով, ինչ ստատիկ շփումը: Ավելին, նրա ուժը հաշվարկվում է նույն բանաձևով։
Ft2=μkN
Նախորդ բանաձևի միակ տարբերությունը սահող շփման տարբեր գործակիցների օգտագործումն է μk: μk գործակիցները միշտ ավելի փոքր են, քան նույն զույգ քսող մակերեսների ստատիկ շփման համար նախատեսված նույնական պարամետրերը: Գործնականում այս փաստը դրսևորվում է հետևյալ կերպ՝ արտաքին ուժի աստիճանական աճը հանգեցնում է Ft1 արժեքի ավելացմանը մինչև այն հասնի առավելագույն արժեքին։ Դրանից հետո նակտրուկ իջնում է մի քանի տասնյակ տոկոսով՝ հասնելով Ft2 արժեքի և մարմնի շարժման ընթացքում պահպանվում է հաստատուն:
Մk գործակիցը կախված է նույն գործոններից, ինչ մt պարամետրը ստատիկ շփման համար: Սահող շփման ուժը Ft2 գործնականում կախված չէ մարմինների շարժման արագությունից։ Միայն մեծ արագությունների դեպքում է նկատելի նվազում։
Սահող շփման կարևորությունը մարդկային կյանքի համար կարելի է տեսնել օրինակներում, ինչպիսիք են դահուկավազքը կամ չմշկասահքը: Այս դեպքերում μk գործակիցը կրճատվում է քսվող մակերեսները փոփոխելով: Ընդհակառակը, ճանապարհներին աղ և ավազ ցանելը նպատակ ունի բարձրացնել μk և µt գործակիցների արժեքները:
:
Գլորվող շփում
Սա ժամանակակից տեխնոլոգիաների աշխատանքի համար շփման կարևոր տեսակներից մեկն է: Այն առկա է առանցքակալների պտտման և տրանսպորտային միջոցների անիվների շարժման ժամանակ։ Ի տարբերություն սահող և հանգստի շփման, պտտվող շփումը պայմանավորված է շարժման ընթացքում անիվի դեֆորմացմամբ: Այս դեֆորմացիան, որը տեղի է ունենում առաձգական հատվածում, էներգիան ցրում է հիստերեզի արդյունքում՝ շարժման ընթացքում դրսևորվելով որպես շփման ուժ։
Գլորման շփման առավելագույն ուժի հաշվարկն իրականացվում է ըստ բանաձևի՝
Ft3=d/RN
Այսինքն՝ Ft3 ուժը, ինչպես Ft1 և Ft2 ուժերը, հավասար է ուղիղ համեմատական է աջակցության արձագանքին: Այնուամենայնիվ, դա կախված է նաև շփման մեջ գտնվող նյութերի կարծրությունից և անիվի շառավղից R. արժեքըd-ը կոչվում է շարժման դիմադրության գործակից: Ի տարբերություն µk և µt գործակիցների, d-ն ունի երկարության չափ:
Որպես կանոն, d/R առանց հարթության հարաբերակցությունը պարզվում է, որ 1-2 կարգով փոքր է µk արժեքից: Սա նշանակում է, որ գլորման օգնությամբ մարմինների շարժումը էներգետիկ առումով շատ ավելի բարենպաստ է, քան սահելու միջոցով։ Այդ իսկ պատճառով շարժակազմի շփումն օգտագործվում է մեխանիզմների և մեքենաների բոլոր քսող մակերեսների մեջ։
շփման անկյուն
Վերևում նկարագրված շփման դրսևորումների բոլոր երեք տեսակները բնութագրվում են որոշակի շփման ուժով Ft, որն ուղիղ համեմատական է N-ին: Երկու ուժերն էլ ուղղված են միմյանց նկատմամբ ուղիղ անկյան տակ:. Անկյունը, որը ձևավորում է դրանց վեկտորային գումարը մակերևույթի նորմալի հետ, կոչվում է շփման անկյուն։ Դրա կարևորությունը հասկանալու համար եկեք օգտագործենք այս սահմանումը և գրենք այն մաթեմատիկական ձևով, կստանանք՝
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
Այսպիսով, շփման անկյան θ շոշափողը հավասար է շփման k գործակցին տվյալ տեսակի ուժի համար։ Սա նշանակում է, որ որքան մեծ է θ անկյունը, այնքան մեծ է ինքնին շփման ուժը։
Շփում հեղուկների և գազերի մեջ
Երբ պինդ մարմինը շարժվում է գազային կամ հեղուկ միջավայրում, այն անընդհատ բախվում է այս միջավայրի մասնիկների հետ: Այս բախումները, որոնք ուղեկցվում են կոշտ մարմնի արագության կորստով, հանդիսանում են հեղուկ նյութերի շփման պատճառ։
Շփման այս տեսակը մեծապես կախված է արագությունից: Այսպիսով, համեմատաբար ցածր արագության դեպքում շփման ուժըպարզվում է, որ ուղիղ համեմատական է v շարժման արագությանը, մինչդեռ բարձր արագությունների դեպքում խոսքը համամասնության մասին է v2.
Այս շփման բազմաթիվ օրինակներ կան՝ սկսած նավակների և նավերի շարժումից մինչև ինքնաթիռների թռիչք։
