Նույնիսկ դպրոցական տարիներին՝ յոթերորդ կամ ութերորդ դասարանում, յուրաքանչյուր մարդ ծանոթանում է դինամիկ ֆիզիկայի նոր հայեցակարգին՝ շփմանը։ Այնուամենայնիվ, շատերը, հասունանալով, մոռանում են, թե ինչ է շփումը և ինչպես է գործում այդ ուժը: Փորձենք հասկանալ այս թեման։
Հայեցակարգի սահմանում
Շփումը մի երևույթ է, որն ունի հետևյալ նշանակությունը. երբ երկու մարմիններ շփվում են միմյանց հետ, նրանց շփման վայրում ձևավորվում է հատուկ փոխազդեցություն, որը թույլ չի տալիս մարմինները շարունակել շարժվել միմյանց նկատմամբ: Հասկանալի է, որ հնարավոր է հաշվարկել այդ մարմինների փոխազդեցության արժեքը։ Շփման ուժը քանակապես բնութագրում է այս փոխազդեցությունը։ Եթե շփում է առաջանում կոշտ մարմինների միջև (օրինակ՝ գրքի փոխազդեցությունը գրադարակի կամ խնձորի հետ սեղանի հետ), ապա այդ փոխազդեցությունը կոչվում է չոր շփում։
Պետք է հասկանալ, որ շփումը ուժ է, որն ունի էլեկտրամագնիսական բնույթ։ Սա նշանակում է, որ այս ուժի պատճառը այս կամ այն մարմինը կազմող մասնիկների փոխազդեցությունն է։
Ի՞նչ է շփումը:
Մեր աշխարհում գոյություն ունեցող իրերի բազմազանության շնորհիվ դուք կարող եքորոշել, որ դրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր կառուցվածքը և ունի անհատական հատկություններ: Սա նշանակում է, որ տարբեր իրերի փոխազդեցությունը տարբեր կլինի: Ֆիզիկայի բազմաթիվ խնդիրների էությունը ճիշտ հասկանալու և իրավասու լուծման համար ընդունված է պայմանականորեն առանձնացնել շփման երեք տեսակ։ Այսպիսով, եկեք վերլուծենք յուրաքանչյուրը առանձին:
- Առաջին շփումը ստատիկ շփումն է, որը տեղի է ունենում, երբ երկու մարմինների հարաբերական շարժում չկա: Նրա օրինակները մենք կարող ենք տեսնել ամենուր, քանի որ այս շփման արդյունքում առաջացած ուժը պահում է առարկաները հավասարակշռության մեջ: Օրինակ՝ շարժվող փոխակրիչի վրա գտնվող ապրանքներ, պատի մեջ մեխված մեխ կամ հատակին կանգնած մարդ։
- Սահող շփումը պայմանականորեն երկրորդ շփումն է։ Սահելու արժեքը սահմանվում է հետևյալ կերպ. երբ հավասարակշռության մեջ գտնվող մարմնի վրա ուժ է գործադրվում, որն ավելի մեծ է, քան ստատիկ շփման ուժը, սահող շփման ուժը սկսում է գործել, և մարմինը շարժվում է:
- Եվ վերջապես, պտտվող շփումը, որը բացատրում է երկու մարմինների փոխազդեցությունը, որոնցից մեկը գլորվում է մյուսի մակերեսի վրա։ Գլորվող և սահող շփման տարբերությունը բացատրվում է նրանով, որ ցանկացած շարժման դեպքում մարմնի տարածքները տեղաշարժվում են շփման մակերեսի երկարությամբ, և կոտրված միջմոլեկուլային կապերի փոխարեն ձևավորվում են նորերը։ Իսկ այն դեպքում, երբ անիվը գլորվում է առանց սահելու, մոլեկուլային կապերը շատ ավելի արագ են կոտրվում, երբ անիվի հատվածները բարձրանում են, քան սահում։ Ստացվում է, որ պտտվող շփման ուժը փոքր է սահող ուժից։
Որտե՞ղ և ինչպե՞ս կարելի է օգտագործել շփումը:
շփում էանփոխարինելի երևույթ, առանց որի մենք չէինք կարողանա տարրական բաներ անել՝ քայլել, նստել կամ պարզապես առարկաներ պահել մեր ձեռքերում։ Հետևաբար, մի թերագնահատեք շփման կարևորությունը: Ինչպես ասել է ֆրանսիացի ֆիզիկոս Գիյոմը. «Եթե շփում չլիներ, մեր Երկիրը կլիներ առանց որևէ կոպտության, այն կլիներ հեղուկ կաթիլի պես»:
Հնարավոր է, որ շփումը առավել ճշգրիտ բնութագրող լավագույն օրինակը անիվի աշխատանքն է: Նույնիսկ հին ժամանակներում նկատվել է, որ պտտվող շփման ուժերը շատ ավելի քիչ են, քան սահող շփման ուժերը։ Հենց պտտվող շփման անհերքելի առավելություններն էին, որոնք ստիպում էին մարդկանց գերաններ կամ գլաններ դնել՝ ծանր և մեծ բեռներ տեղափոխելու համար: Ժամանակի ընթացքում մարդիկ բարելավեցին իրենց գիտելիքները պտտվող շփման զարմանալի հատկությունների մասին, դիտեցին շփման ուժերի ազդեցության տակ գտնվող առարկաների շարժումը և վերջապես հայտնագործեցին անիվը: Ժամանակակից աշխարհում անհնար է պատկերացնել կյանքը առանց այս անփոխարինելի մասերի, քանի որ անիվները ցանկացած տրանսպորտի երկրորդ «շարժիչն» են։
Ինչպե՞ս հաշվարկել շփման ուժի արժեքը:
Ինչպես ցանկացած այլ ուժ, շփման ուժն ունի ամբողջական արժեքներ: Ճշգրիտ որոշելու համար, թե որքան ուժ է պահանջվում շարժման կամ այլ տեսակի աշխատանքի համար, անհրաժեշտ է հաշվարկել ստատիկ շփման ուժը։ Ինժեներները սովորաբար դա անում են, երբ, օրինակ, գործարաններ են կառուցում կամ նոր սարքեր հորինում։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ սովորական դպրոցականների առջեւ ծառացած են որոշակի խնդիրներ, որտեղ պահանջվում է հաշվարկել շփման ուժը: Այսպիսով, այն հաշվելարժեքը, պարզապես անհրաժեշտ է օգտագործել պարզ բանաձև՝ Ffriction=KN, որտեղ k-ը շփման գործակիցն է: Բոլոր գործակիցների արժեքը միշտ կախված է այն օբյեկտի մակերեսից, որի վրա շարժվում կամ փոխազդում է մարմինը։ «N» մեր բանաձեւում նշանակում է մարմնի վրա հենարանի արձագանքման ուժը: Դա հիմնականում կախված է մարմնի զանգվածից, որը շփվում է հենարանի մակերեսի հետ։
Հաշվի՛ր խնդրի ուժի արժեքը
Ենթադրենք, որ m=3 կգ զանգվածով մարմինը գտնվում է հորիզոնական տախտակի վրա: Փայտե տախտակի և մարմնի շփման գործակիցը 0,3 է։Ինչպե՞ս գտնել շփման ուժի արժեքը։ Դա շատ պարզ է, այն ամենը, ինչ դուք պետք է անեք, միացրեք մեր արժեքները բանաձևի մեջ: Պարզապես պետք է հաշվի առնել, որ N-ն այս դեպքում հավասար է մարմնի քաշին (նյուտոնի 3-րդ օրենքի համաձայն)։ Այսպիսով, ցանկալի ուժն է (mg)k=(3 կգ10 մ/վ2)0, 3=9 H.
