Շփումը ֆիզիկական գործընթաց է, առանց որի մեր աշխարհում հենց շարժումը չէր կարող գոյություն ունենալ: Ֆիզիկայի մեջ շփման ուժի բացարձակ արժեքը հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է իմանալ հատուկ գործակից՝ դիտարկվող քսվող մակերեսների համար։ Ինչպե՞ս գտնել շփման գործակիցը: Այս հոդվածը կպատասխանի այս հարցին:
Շփումը ֆիզիկայում
Հարցին պատասխանելուց առաջ, թե ինչպես գտնել շփման գործակիցը, պետք է հաշվի առնել, թե ինչ է շփումը և ինչ ուժով է այն բնութագրվում։
Ֆիզիկայի մեջ կա այս գործընթացի երեք տեսակ, որը տեղի է ունենում պինդ առարկաների միջև: Սա հանգստի, սահելու և գլորվելու շփումն է։ Շփումը միշտ առաջանում է, երբ արտաքին ուժը փորձում է շարժել առարկան: Լոգարիթմական շփումը, ինչպես հուշում է անունը, առաջանում է, երբ մի մակերեսը սահում է մյուսի վրայով: Ի վերջո, պտտվող շփումը տեղի է ունենում, երբ կլոր առարկան (անիվ, գնդակ) գլորվում է ինչ-որ մակերեսի վրա:
Բոլոր տեսակների ընդհանրությունն այն է, որ նրանք կանխում են որևէ մեկինշարժումը և դրանց ուժերի կիրառման կետը գտնվում է երկու օբյեկտների մակերևույթների միջև շփման տարածքում: Բացի այդ, այս բոլոր տեսակները մեխանիկական էներգիան վերածում են ջերմության:
Սահող և ստատիկ շփման ուժերը առաջանում են մանրադիտակային կոշտության պատճառով, որոնք քսվում են մակերեսների վրա: Բացի այդ, այս տեսակները պայմանավորված են դիպոլ-դիպոլ և այլ տեսակի փոխազդեցություններով ատոմների և մոլեկուլների միջև, որոնք ձևավորում են քսվող մարմիններ:
Գլորվող շփման պատճառը կապված է առաձգական դեֆորմացիայի հիստերեզի հետ, որը հայտնվում է պտտվող առարկայի և մակերեսի շփման կետում:
Շփման ուժ և շփման գործակից
Պինդ շփման ուժերի բոլոր երեք տեսակները նկարագրվում են նույն ձևն ունեցող արտահայտություններով: Ահա նա:
Ft=µtN.
Այստեղ N-ն մարմնի մակերեսին ուղղահայաց գործող ուժն է: Այն կոչվում է աջակցության ռեակցիա: µt- արժեքը կոչվում է շփման համապատասխան տեսակի գործակից:
Սահման և հանգստի շփման գործակիցները չափազուրկ մեծություններ են: Սա կարելի է հասկանալ՝ նայելով շփման ուժի և շփման գործակիցի հավասարությանը: Հավասարման ձախ կողմն արտահայտված է նյուտոններով, աջ կողմը նույնպես արտահայտված է նյուտոններով, քանի որ N-ն ուժ է։
Ինչ վերաբերում է պտտվող շփմանը, ապա դրա գործակիցը նույնպես անչափ արժեք է, սակայն այն սահմանվում է որպես առաձգական դեֆորմացիայի գծային բնութագրի հարաբերակցությունը շարժվող օբյեկտի շառավղին:
Պետք է ասել, որ սահման և հանգստի շփման գործակիցների բնորոշ արժեքները միավորի տասներորդներն են: Շփման համարգլորում, այս գործակիցը համապատասխանում է միավորի հարյուրերորդականին և հազարերորդին։
Ինչպե՞ս գտնել շփման գործակիցը:
Մt գործակիցը կախված է մի շարք գործոններից, որոնք դժվար է մաթեմատիկորեն հաշվի առնել: Մենք թվարկում ենք դրանցից մի քանիսը.
- մաքրող մակերեսների նյութ;
- մակերեսի որակ;
- կեղտի, ջրի և այլնի առկայությունը;
- մակերեսային ջերմաստիճան.
Հետևաբար, μt-ի բանաձև չկա, և այն պետք է չափվի փորձարարական եղանակով: Հասկանալու համար, թե ինչպես կարելի է գտնել շփման գործակիցը, այն պետք է արտահայտվի Ft բանաձևից: Մենք ունենք՝
µt =Ft/N.
Պարզվում է, որ µtիմանալու համար անհրաժեշտ է գտնել շփման ուժ և օժանդակ ռեակցիա:
Համապատասխան փորձը կատարվում է հետևյալ կերպ.
- Վերցրեք մարմին և ինքնաթիռ, օրինակ՝ փայտից։
- Դինամոմետրը կպցրեք մարմնին և հավասարաչափ տեղափոխեք այն մակերեսի վրայով:
Միևնույն ժամանակ դինամոմետրը ցույց է տալիս որոշակի ուժ, որը հավասար է Ft-ի: Հողային ռեակցիան հավասար է մարմնի քաշին հորիզոնական մակերեսի վրա։
Նկարագրված մեթոդը թույլ է տալիս հասկանալ, թե որն է ստատիկ և սահող շփման գործակիցը: Նմանապես, դուք կարող եք փորձարարականորեն որոշել μtգլորում:
մt-ի որոշման մեկ այլ փորձնական մեթոդ տրված է հաջորդ պարբերության խնդրի տեսքով:
Խնդիր հաշվելու μt
Փայտե ճառագայթը ապակե մակերեսին է:Մակերեւույթը սահուն թեքելով՝ մենք պարզեցինք, որ ճառագայթի սահումը սկսվում է 15o թեքության անկյան տակ: Որքա՞ն է ստատիկ շփման գործակիցը փայտ-ապակու զույգի համար:
Երբ ճառագայթը գտնվում էր թեք հարթության վրա 15o, ապա նրա համար մնացած շփման ուժն ուներ առավելագույն արժեք: Այն հավասար է՝
Ft=mgsin(α).
ուժը N որոշվում է բանաձևով.
N=mgcos(α).
Կիրառելով µt-ի բանաձևը, մենք ստանում ենք՝
µt=Ft/N=mgsin(α)/(mgcos(α))=tg(α).
Փոխարինելով α անկյունը՝ մենք հասնում ենք պատասխանին՝ μt=0, 27.
