Բնության և տեխնիկայի ցանկացած շարժում, որը ենթադրում է պինդ մարմինների ֆիզիկական շփման առկայություն, ուղեկցվում է շփումով։ Այս հոդվածում մենք կտանք շփման ուժի օրինակներ և ցույց կտանք, թե որ դեպքերում է այն օգտակար դեր խաղում, և որում՝ անցանկալի։
Պինդ մարմինների միջև շփման ի՞նչ տեսակներ կան
Այս հոդվածում մենք կքննարկենք միայն շփման ուժերի օրինակներ, որոնք գործում են միմյանց հետ ֆիզիկական շփում ունեցող ամուր առարկաների միջև:
Շփման կարևոր տեսակներից մեկը ստատիկ շփումն է: Ելնելով հենց անունից՝ կարելի է ենթադրել, որ այն դրսևորվում է, երբ մի մարմինը հենվում է մյուսի մակերեսին։ Բոլորը գիտեն, որ ինչ-որ ծանր առարկա իր տեղից տեղափոխելու համար անհրաժեշտ է որոշակի արտաքին ուժ կիրառել՝ ուղղված այս առարկայի շփման մակերևույթի և այն մակերեսի վրա, որի վրա այն կանգնած է: Այս ուժին հակադրվում է ստատիկ շփման ուժը: Այն գործում է մարմինների շփման մակերեսների միջև։ Հանգստի շփումը առաջանում է դիպչող մակերեսների վրա կոշտության առկայության պատճառով, անկախ նրանից, թե ինչպեսդրանք հարթ չէին։
Շփման երկրորդ տեսակը, որը մենք կդիտարկենք, սահող շփումն է: Այն առաջանում է նաև նշված կոպտության պատճառով, երբ մարմինները սկսում են շարժվել միմյանց նկատմամբ՝ սահելով։ Սահող շփման ուժի ուղղությունը և կիրառման կետը լրիվ նույնն են, ինչ ստատիկ շփման դեպքում: Այս ուժերի միջև միակ տարբերությունն այն է, որ սահող ուժը միշտ փոքր է հանգստի ուժից:
Շփման երրորդ տեսակը, որը տեխնոլոգիայի մեջ ոչ պակաս դեր է խաղում, քան առաջին երկուսը, գլորվող շփումն է: Ինչպես ասում է նրա անունը, այն հայտնվում է, երբ մի մարմին գլորվում է մյուսի մակերեսին: Գլորվող շփման պատճառը դեֆորմացիայի հիստերեզի մեջ է, որը հանգեցնում է պտտվող մարմնի կինետիկ էներգիայի «ցրմանը»։ Մի շարք գործնական դեպքերում, այս շփման ուժը 10-100 անգամ ավելի քիչ է, քան նախկինում դիտարկված շփման տեսակները:
Շփման բոլոր տեսակի ուժերը ուղիղ համեմատական են հենարանային ռեակցիայի ուժին, որով վերջինս գործում է տվյալ մարմնի վրա:
Ստատիկ շփման ուժի վնասն ու օգուտը. օրինակներ
Շփման բոլոր անվանված տեսակներից, թերևս, ստատիկ շփումը ամենա«անվնասն» է։ Փաստն այն է, որ գործնականում այն գրեթե միշտ օգտակար դեր է խաղում։ Դրա միակ բացասական կետն այն է, որ այն ավելի մեծ է, քան սահող շփումը: Վերջին փաստը նշանակում է, որ ցանկացած շարժման մեկնարկի համար անհրաժեշտ է մեծ ջանք գործադրել։ Օրինակ՝ ձյան վրա դահուկներով սահել սկսելու համար նախ անհրաժեշտ է դրանք բառացիորեն «պոկել» ձյան մակերեսից։
Օրինակներ շատ կանստատիկ շփման ուժի օգտագործումը. Թվարկենք դրանք՝
- Մեխերը և պտուտակները, որոնք ամուր պահում են փայտի, պլաստիկի և մետաղի երկու ամուր մարմինները, կատարում են իրենց գործառույթը տվյալ ուժի ազդեցությամբ:
- Մարդուն քայլելը, ճանապարհներին մեքենա վարելը պայմանավորված է նրանով, որ ստատիկ շփումը ավելի մեծ է, քան սահող շփումը։ Հակառակ դեպքում մեզ համար դժվար կլիներ տեղաշարժվել, մարդիկ և մեքենաները կսահեին մեկ տեղում։
- Ցանկացած մարմիններ, որոնք հենվում են թեք մակերեսների վրա, պայմանավորված են ստատիկ շփման ազդեցությամբ: Եթե վերջինս գոյություն չունենար, ապա անհնար կլիներ ձեռքի արգելակ դնել թեքության վրա գտնվող մեքենայի կամ դեպի հորիզոնի մի փոքր թեքություն ունեցող սեղանի վրա գտնվող ցանկացած կենցաղային իր։
Սահող շփում և դրա առավելությունները
Ի տարբերություն ստատիկ շփման, որը հիմնականում դրական դեր է խաղում մարդու կյանքում, սահող շփումը սովորաբար վնասակար ուժ է: Այնուամենայնիվ, կարելի է բերել սահող շփման ուժի երկու օրինակ՝
- Քանի որ սահող շփումը հանգեցնում է առարկաների մակերեսի տաքացման (մեխանիկական էներգիան ջերմության փոխակերպելու բնական և ամենահեշտ միջոցը), այս էֆեկտը կարող է օգտագործվել մարմինների ջերմաստիճանը բարձրացնելու համար։ Այսպիսով, հին ժամանակներում մեր նախնիները կրակ էին պատրաստում սահող շփման միջոցով։
- Երբ վարորդը ցանկանում է կանգնեցնել մեքենան, նա սեղմում է արգելակման ոտնակը։ Այս դեպքում արգելակային սկավառակները սահում են անիվի շրջանակի ներսում և դանդաղեցնում դրա պտույտը։
Վնասում է սահող շփում
Սահող շփման գործողության օրինակներ են պահարանի շարժումը հատակին, երբ մենք ցանկանում ենք այն վերադասավորել սենյակում, դահուկորդի և չմշկասահորդի սահելը, մեքենայի անիվների սայթաքումը, երբ դրանք արգելափակված են։ կամ սայթաքուն ճանապարհով վարելիս՝ սայթաքում տարբեր մեքենաների մեխանիզմների քսվող մասերի միջև։
Այս բոլոր դեպքերում սահող շփումը վնասակար դեր է խաղում: Սահող շփման վնասի այս օրինակները պայմանավորված են նրանով, որ այն կանխում է մեխանիկական շարժումը և «ուտում» որոշակի քանակությամբ կինետիկ էներգիա (դահուկներ, չմուշկներ, մեքենաների շարժվող մասեր): Բացի այդ, մեխանիկական էներգիայի փոխակերպումը ջերմային էներգիայի հանգեցնում է քսվող մասերի տաքացման: Նրանց ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է միկրոսկոպիկ կառուցվածքի փոփոխության, ինչը խախտում է նյութերի հատկությունները։ Վերջապես, սահող շփման ուժի թվարկված օրինակները հանգեցնում են քսվող մակերևույթների մաշվածության, դրանց վրա անցանկալի ակոսների առաջացման և նոսրացման։
Գլորվող շփումը և դրա վնասն ու օգուտը
Եթե ի սկզբանե դիտարկենք պտտվող շփման ուժի օգտակարության հարցը, ապա կստացվի, որ այն ընդհանրապես գոյություն չունի։ Իրոք, պտտվող շփումը միշտ խանգարում է մեխանիկական պտույտին, դա հանգեցնում է աշխատանքային մասերի մաշվածության և դրանց անցանկալի տաքացման: Այնուամենայնիվ, գլորման երևույթը լայնորեն կիրառվում է ճարտարագիտության մեջ (առանցքակալներ, մեքենաների անիվներ): Սա բացատրվում է նրանով, որ պտտվող շփման ուժը շատ ավելի քիչ է, քան սահող համանման ուժը, որը նվազեցնում է դրա մասշտաբը մեծության կարգերով։վնասակար ազդեցություն։
Շփման ուժերի ավելացում և նվազում
Ինչպես տեսանք վերևում օրինակներում, շփման ստատիկ և սահող ուժերը երբեմն օգտակար են, երբեմն՝ վնասակար: Այս առումով մարդկությունը վաղուց կիրառում է շփման սանդղակը փոխելու մեթոդներ՝ ինչպես համապատասխան ուժի մեծացման, այնպես էլ դրա նվազման ուղղությամբ։
Շփման ուժը մեծացնելու հիանալի օրինակներ են ճանապարհների սառույցի վրա ավազի և աղի ցողումը: Այս գործողությունների արդյունքում նկատվում է սառցե մակերևույթի կոպտության աճ և, որպես հետևանք, ստատիկ և սահող շփման ուժերի աճ։
Խնդիր ուժերը մեծացնելու մեկ այլ միջոց է հատուկ մակերեսների օգտագործումը: Վառ օրինակ է ավտոմեքենայի ձմեռային անվադողի մակերեսը, որը բնութագրվում է խորը քայլքով և մետաղական բծերի առկայությամբ։
Դահուկային սպորտի ժամանակ, ինչպես նաև տարբեր մեխանիզմների առանցքակալների պտտման ժամանակ, շփումը բացասական դեր է խաղում։ Այն նվազեցնելու համար օգտագործվում են հատուկ քսանյութեր, որոնք սովորաբար հիմնված են ճարպերի վրա (մոմ, լիտոլ):
