Հավասարակշռության խնդիրները ֆիզիկայում դիտարկվում են ստատիկ բաժնում: Հավասարակշռության մեջ գտնվող ցանկացած մեխանիկական համակարգում առկա կարևոր ուժերից մեկը հենարանի արձագանքման ուժն է: Ի՞նչ է դա և ինչպես կարելի է հաշվարկել: Այս հարցերը մանրամասն ներկայացված են հոդվածում:
Ի՞նչ է աջակցության արձագանքը:
Մեզնից յուրաքանչյուրը ամեն օր քայլում է երկրի երեսին կամ հատակին, բացում է դուռը, նստում աթոռին, հենվելով սեղանին, բարձրանում վայրէջք: Այս բոլոր դեպքերում գործում է աջակցության արձագանքման ուժ, որը հնարավորություն է տալիս իրականացնել թվարկված գործողությունները։ Այս ուժը ֆիզիկայում նշվում է N տառով և կոչվում է նորմալ։
Սահմանման համաձայն՝ N նորմալ ուժն այն ուժն է, որով հենարանը գործում է մարմնի վրա՝ նրա հետ ֆիզիկական շփման ժամանակ։ Այն կոչվում է նորմալ, քանի որ այն ուղղված է նորմալի երկայնքով (ուղղահայաց) դեպի մակերեսը:
Նորմալ աջակցության ռեակցիան միշտ առաջանում է որպես արտաքին ուժի արձագանք մեկ կամայլ մակերես: Սա հասկանալու համար պետք է հիշել Նյուտոնի երրորդ օրենքը, որն ասում է, որ յուրաքանչյուր գործողության համար կա ռեակցիա։ Երբ մարմինը սեղմում է հենարանը, հենարանը մարմնի վրա գործում է նույն ուժի մոդուլով, ինչ մարմնի վրա դրված մարմինը:
Նորմալ ուժի առաջացման պատճառը N
Այս պատճառը առաձգականության ուժի մեջ է: Եթե երկու պինդ մարմիններ, անկախ այն նյութերից, որոնցից պատրաստված են, շփվում են և մի փոքր սեղմվում միմյանց վրա, ապա նրանցից յուրաքանչյուրը սկսում է դեֆորմացվել։ Կախված գործող ուժերի մեծությունից՝ դեֆորմացիան փոխվում է։ Օրինակ, եթե բարակ տախտակի վրա, որը գտնվում է երկու հենարանների վրա, դրվի 1 կգ քաշ, ապա այն մի փոքր կծկվի։ Եթե այս բեռը հասցվի 10 կգ-ի, ապա դեֆորմացիայի քանակը կավելանա։
Առաջացող դեֆորմացիան ձգտում է վերականգնել մարմնի սկզբնական ձևը՝ միաժամանակ ստեղծելով որոշ առաձգական ուժ: Վերջինս ազդում է օրգանիզմի վրա և կոչվում է օժանդակ ռեակցիա։
Եթե նայեք ավելի խորը, ավելի մեծ մակարդակի, կարող եք տեսնել, որ առաձգական ուժն առաջանում է ատոմային թաղանթների մերձեցման և դրանց հետագա ետ մղման արդյունքում՝ Պաուլիի սկզբունքով:
Ինչպե՞ս հաշվարկել նորմալ ուժը:
Վերևում արդեն ասվեց, որ դրա մոդուլը հավասար է դիտարկվող մակերեսին ուղղահայաց ուղղված ստացվող ուժին։ Սա նշանակում է, որ հենարանի ռեակցիան որոշելու համար նախ անհրաժեշտ է ձևակերպել շարժման հավասարում, օգտագործելով Նյուտոնի երկրորդ օրենքը, ուղիղ գծի երկայնքով, որն ուղղահայաց է մակերեսին։ Սկսածայս հավասարումը կարող եք գտնել N.
արժեքը
N ուժը որոշելու մեկ այլ եղանակ է ներգրավել ուժերի պահերի հավասարակշռության ֆիզիկական վիճակը: Այս մեթոդը հարմար է օգտագործել, եթե համակարգն ունի պտտվող առանցքներ։
Ուժի մոմենտը արժեք է, որը հավասար է գործող ուժի արտադրյալին և լծակի երկարությանը պտտման առանցքի նկատմամբ։ Հավասարակշռության մեջ գտնվող համակարգում ուժերի մոմենտների գումարը միշտ հավասար է զրոյի: Վերջին պայմանն օգտագործվում է N անհայտ արժեքը գտնելու համար։
Նշեք, որ եթե համակարգում կա մեկ հենարան (պտտման մեկ առանցք), ապա նորմալ ուժը միշտ կստեղծի զրոյական պահ: Հետևաբար, նման խնդիրների դեպքում վերը նկարագրված մեթոդը պետք է կիրառվի՝ օգտագործելով Նյուտոնի օրենքը՝ աջակցության ռեակցիան որոշելու համար:
Չկա N ուժի հաշվարկման հատուկ բանաձև: Այն որոշվում է մարմինների դիտարկվող համակարգի շարժման կամ հավասարակշռության համապատասխան հավասարումների լուծման արդյունքում։
Ստորև ներկայացնում ենք խնդիրների լուծման օրինակներ, որտեղ ցույց ենք տալիս, թե ինչպես կարելի է հաշվարկել նորմալ աջակցության ռեակցիան:
Թեք հարթության խնդիր
Ձողը հանգստանում է թեք հարթության վրա: Ճառագայթի զանգվածը 2 կգ է։ Ինքնաթիռը դեպի հորիզոնը թեքված է 30o անկյան տակ: Որքա՞ն է նորմալ N ուժը:
Այս առաջադրանքը դժվար չէ: Դրա պատասխանը ստանալու համար բավական է դիտարկել բոլոր այն ուժերը, որոնք գործում են հարթությանը ուղղահայաց գծով։ Այդպիսի ուժեր կան միայն երկու՝ N և ձգողականության պրոեկցիա Fgy:Քանի որ նրանք գործում են տարբեր ուղղություններով, Նյուտոնի հավասարումը համակարգի համար կունենա հետևյալ ձևը՝
ma=N - Fgy
Քանի որ ճառագայթը հանգիստ վիճակում է, արագացումը զրոյական է, ուստի հավասարումը դառնում է.
N=Fgy
Ծանրության ուժի պրոյեկցիան հարթության վրա նորմալի վրա դժվար չէ գտնել: Երկրաչափական նկատառումներից մենք գտնում ենք՝
N=Fgy=mgcos(α)
Փոխարինելով պայմանի տվյալները՝ ստանում ենք՝ N=17 N.
Խնդիր երկու աջակցությամբ
Երկու հենարանների վրա դրված է բարակ տախտակ, որոնց զանգվածն աննշան է։ Ձախ հենարանի 1/3-ում տախտակի վրա դրվել է 10 կգ բեռ։ Անհրաժեշտ է որոշել հենարանների ռեակցիաները։
Քանի որ խնդրի մեջ կա երկու հենարան, այն լուծելու համար կարող եք օգտագործել հավասարակշռության պայմանը ուժերի մոմենտի միջոցով: Դա անելու համար մենք նախ ենթադրում ենք, որ հենարաններից մեկը պտտման առանցքն է: Օրինակ՝ ճիշտ։ Այս դեպքում պահերի հավասարակշռության պայմանը կունենա ձև՝
N1L - mg2/3L=0
Ահա L-ն հենարանների միջև եղած հեռավորությունն է: Այս հավասարությունից հետևում է, որ N1 ձախ աջակցության արձագանքը հավասար է.
N1=2/3mg=2/3109, 81=65, 4 N.
Նմանապես, մենք գտնում ենք ճիշտ աջակցության արձագանքը: Այս դեպքի պահերի հավասարումը հետևյալն է՝
mg1/3L - N2L=0.
Որտեղից մենք ստանում ենք՝
N2=1/3mg=1/3109, 81=32,7 N.
Նշեք, որ հենակների հայտնաբերված ռեակցիաների գումարը հավասար է բեռի ծանրությանը:
