የግጭት ኃይል

1. የግጭት ኃይል ፍቺ

ግጭት እርስ በርስ በሚነኩ ነገሮች ወለል መካከል የሚሠራ ድራግ ነው። በዚህ ርዕስ ውስጥ፣ የተጠናው የክርክር ኃይል በሁለት ጠንካራ የሰውነት ገጽታዎች መካከል ከሚሠራው የግጭት ኃይል ጋር የተያያዘ ነው። ለምሳሌ በጨረሩ መሠረት እና በወለሉ ወለል መካከል ያለው ግጭት፣ በጫማው መሠረት እና በወለሉ ወለል መካከል ያለው ግጭት፣ በመኪናው ጎማዎች እና በመንገዱ ወለል መካከል ያለው ግጭት።

የግጭት ኃይል ሁልጊዜም እርስ በርስ በሚነኩ ጠጣር ነገሮች ላይ ይሰራል፣ ምንም እንኳን እቃዎቹ በጣም ለስላሳ ቢሆኑም። ለስላሳ ቦታዎች እንኳን በአጉሊ መነጽር ሚዛን በጣም ሻካራ ናቸው። አንድ ነገር ሲንቀሳቀስ፣ እነዚህ ጥቃቅን ሸንተረሮች በእንቅስቃሴው ውስጥ ጣልቃ ይገባሉ። በአቶሚክ ደረጃ፣ በላዩ ላይ የሚወጣ ውጣ ውረድ አቶሞች ከሌሎች ገጽታዎች ጋር በጣም እንዲቀራረቡ ያደርጋል፣ ስለዚህ በአቶሞች መካከል ያለው የኤሌክትሪክ ኃይል የኬሚካል ትስስር ሊፈጥር ይችላል፣ ይህም በሚንቀሳቀስ ነገር ሁለት ገጽታዎች መካከል እንደ ውህደት ነው። አንድ ነገር ሲንቀሳቀስ፣ ለምሳሌ መጽሐፍን በጠረጴዛው ወለል ላይ ሲገፉ፣ የመጽሐፉ እንቅስቃሴ እንቅፋቶችን ያጋጥመዋል እና በመጨረሻም ይቆማል። ይህ የሆነው የግንኙነቱ መፈጠር እና መለቀቅ ምክንያት ነው።

የአንድ ነገር ወለል ከሌላ ነገር ወለል ጋር ከተጋጨ፣ እነዚህ ነገሮች እያንዳንዳቸው እርስ በእርሳቸው መካከል ባለው ግጭት ላይ ይሰራሉ። በሚንቀሳቀስ ነገር ላይ ያለው የግጭት ኃይል ሁልጊዜ ከነገሩ እንቅስቃሴ አቅጣጫ በተቃራኒ አቅጣጫ ነው። የነገሮችን እንቅስቃሴ ከመከልከል በተጨማሪ ግጭት መበላሸትና ጉዳት ሊያስከትል ይችላል። ይህንን በተሽከርካሪ ሞተር ላይ ማየት እንችላለን። ለምሳሌ፣ ለሞተር ሳይክል ሞተር ቅባት ዘይት ስናቀርብ፣ በሞተሩ ውስጥ የሚከሰተውን የግጭት ኃይል መቀነስ እንፈልጋለን። ቅባት ዘይቱ ካልተሰጠ፣ የተሽከርካሪ ሞተራችን በፍጥነት ይጎዳል። ይህ ምሳሌ በግጭት ምክንያት ከሚከሰቱ ኪሳራዎች አንዱ ነው።

2. ዓይነቶች የግጭት ኃይሎች

ሁለት አይነት የግጭት ኃይሎች አሉ፤ እነሱም የስታቲክ ግጭት ኃይል (f _s ) እና የኪኔቲክ ግጭት ኃይል (f _k ) ናቸው። የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል የሚሠራው ዕቃው ሳይንቀሳቀስ ሲቀር ሲሆን የኪኔቲክ ግጭት ኃይል ደግሞ ዕቃው ሲንቀሳቀስ ይሰራል። ጠረጴዛን ከገፉ፣ ነገር ግን ጠረጴዛው ካልተንቀሳቀሰ፣ በጠረጴዛው ላይ የሚሠራው የግጭት ኃይል የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል ነው። በተቃራኒው፣ ጠረጴዛው ሲንቀሳቀስ፣ በጠረጴዛው ላይ የሚሠራው የግጭት ኃይል የኪኔቲክ ግጭት ነው። የሚንቀሳቀሰው ጠረጴዛ ሁልጊዜ ካልተገፋ፣ ጠረጴዛው ለተወሰነ ጊዜ ከተንቀሳቀሰ በኋላ ይቆማል። ጠረጴዛው የሚቆመው የጠረጴዛውን እንቅስቃሴ በሚዘጋው የኪኔቲክ ግጭት ኃይል ምክንያት ነው።

ለስላሳ ነገር ሲረግጡ ተንሸራተው ያውቃሉ? ሲንሸራተቱ፣ በጫማው ግርጌ ወይም ለስላሳ ወለል ባለው የጫማ ግርጌ መካከል የሚሠራው የግጭት ኃይል የኪነቲክ ግጭት ነው። ይህ ችግር ሞተር ሳይክል ወይም መኪና እርጥብ እና ለስላሳ በሆነ የመንገድ ወለል ላይ ሲንቀሳቀስ፣ መንኮራኩሩ እስኪንሸራተት ድረስ ብሬኪንግ ሲያደርጉት ተመሳሳይ ነው። መንኮራኩሮቹ ሲንሸራተቱ፣ በመንኮራኩሩ እና በመንገዱ ወለል ላይ የሚሠራው የግጭት ኃይል የኪነቲክ ግጭት ኃይል ነው። በተቃራኒው፣ ሲራመዱ፣ በጫማው መሠረት ወይም በወለል ወለል ላይ ባለው የጫማው ግርጌ መካከል የሚሠራው የግጭት ኃይል የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል ነው። በተመሳሳይ፣ መንኮራኩሮቹ ሳይንሸራተቱ ሲቀሩ፣ በመንኮራኩሩ እና በመንገዱ ወለል ላይ የሚሠራው የግጭት ኃይል የማይንቀሳቀስ ግጭት ነው።

2.1 የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል

የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል ማለት ነገሮች ገና ሳይንቀሳቀሱ እርስ በርስ በሚነኩ ነገሮች ላይ የሚሠራ የግጭት ኃይል ነው።

ምስል 1 አሁንም በጠፍጣፋ አውሮፕላን ወለል ላይ ያለ ነገር ያሳያል። እቃው ገና ካልተንቀሳቀሰ፣ የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል (fs) ከመጎተቻ ኃይል (F) ያነሰ ነው። መጎተቱን ከቀጠለ እቃው ይንቀሳቀሳል። ትክክለኛው ነገር ሲንቀሳቀስ፣ የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል መጠን (f)_s) የመጎተት ኃይል መጠን (F) ጋር እኩል ነው።

የኒውተን የመጀመሪያ ህግ እንደሚያመለክተው ጠቅላላ ኃይል (ውጤት ያለው ኃይል) ዜሮ ከሆነ ነገሮች እረፍት ናቸው።

ΣF _y = 0 (ነገር ያርፋል እና በአቀባዊ አቅጣጫ አይንቀሳቀስም)

N – w = 0

N = w (1.2)

በእኩልታ 1.1 ውስጥ Nን በ N እኩልታ 1.2 ውስጥ ይተኩ

fs = _μs w_​

fs = μs _{mg (} 1.3)

fs = የማይንቀሳቀስ ግጭት (N), μs = የማይንቀሳቀስ ግጭት ኮፊሸንት፣ N = መደበኛ ኃይል (N), w = ስበት (N), m = ክብደት (ኪ.ግ), g = የስበት ፍጥነት (m/s ² )

የስታቲክ ግጭትን ኮፊሸንት ለመወሰን ከፈለጉ፣ እኩልታ 1.1 ለን ይጠቀሙ።

Σf _x = 0 (ነገር ያርፋል እና በአግድም አቅጣጫ አይንቀሳቀስም)

ረ – ረ _s = 0

ረ = ረ _s (1.4)

እቃው መንቀሳቀስ ሲጀምር፣ ከፍተኛው የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል ከሚገፋው ወይም ከሚጎትተው ኃይል መጠን ጋር እኩል ነው።

2.2 የኪነቲክ ግጭት ኃይል

የኪነቲክ ግጭት ኃይል አንድ ነገር በሚንቀሳቀስበት ጊዜ እርስ በርስ በሚነኩ ነገሮች ላይ የሚሠራ የግጭት ኃይል ነው።

_{የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት ( μk} ) ለመወሰን ከፈለጉ ፣ እኩልታ 1.5 b ይጠቀሙ።

ምስል 2 አንድ ነገር በየጊዜው እየተጎተተ መሆኑን ያሳያል፣ ስለዚህም ዕቃው በቋሚ ፍጥነት እንዲንቀሳቀስ። በቋሚ ፍጥነት ሲንቀሳቀስ፣ የኪነቲክ ግጭት ኃይል (fk) መጠን የመጎተት ኃይል (F) መጠን ጋር እኩል ነው።

የኒውተን የመጀመሪያ ህግ እንደሚገልጸው አንድ ነገር በቋሚ ፍጥነት የሚንቀሳቀስ ሲሆን አጠቃላይ ኃይል (ውጤት ያለው ኃይል) ዜሮ ከሆነ።

ΣF _x = 0 (ነገሮች በአግድም አቅጣጫ በቋሚ ፍጥነት ይንቀሳቀሳሉ)

ረ – ረ _k = 0

ረ = ረ _k (1.6)

የችግር ናሙና 1፡

አንድ ተማሪ ዳይናሞሜትር (የኃይል መለኪያ መሳሪያ) በመጠቀም በጠረጴዛው ወለል ላይ የሚገኝ 1 ኪ.ግ ክብደት ያለው ጨረር ይጎትታል። ጨረሩ ሲንቀሳቀስ ዳይናሞሜትር ቁጥር 2 N ያሳያል። የስበት ፍጥነት መጨመር 10 ሜ/ሰ ² ከሆነ (ሀ) የስታቲክ ግጭት ኃይል መጠን (ለ) የስታቲክ ግጭት ኮፊሸንት ይወስኑ።

መፍትሄ፡

የሚታወቅ ፡ m = 1 ኪ.ግ፣ F = 2 N፣ g = 10 m/s ² ፣ w = mg = 10 N

(ሀ) ኤፍ _ኤስ

ጨረሩ ሲንቀሳቀስ፣ የማይንቀሳቀስ የግጭት ኃይል መጠን የመጎተቻ ኃይል መጠን ነው (እኩልታ 1.4ን ያወዳድሩ)። ስለዚህ፣ fs ₌ F = 2 N.

(ለ) μ _ሰከንድ

fs = _μs w_​

2 N = (μs ₎ (10 N)

μ _s = 2 N / 10 N = 0.2

የችግር ናሙና 2፡

ከጠረጴዛው ወለል በላይ 1 ኪ.ግ ክብደት ያለው ጨረር በየጊዜው ይጎተታል ስለዚህም ጨረሩ በቋሚ ፍጥነት እንዲንቀሳቀስ። ጨረሩ በቋሚ ፍጥነት ሲንቀሳቀስ፣ ዳይናሞሜትር ቁጥር 1 N ያሳያል። የስበት ፍጥነት መጨመር = 10 ሜ/ሰ ² ከሆነ ፣ (ሀ) የኪነቲክ ግጭት ኃይል መጠን (ለ) የኪነቲክ ግጭት ኮፊሸንት ይወስኑ

መፍትሄ፡

የሚታወቅ ፡ m = 1 ኪ.ግ፣ g = 10 ሜ/ሰ ² ፣ F = 1 N፣ w = mg = 10 N

(ሀ) ኤፍ _ኬ

ጨረሩ በየጊዜው ሲንቀሳቀስ ወይም በቋሚ ፍጥነት ሲንቀሳቀስ፣ የኪነቲክ ግጭት ኃይል መጠን = የመጎተት ኃይል መጠን (እኩልታ 1.6ን ያወዳድሩ)።

ስለዚህ f _k = F = 1 N

(ለ) μ _ኪ

f _k = μ _k w

1 N = (μk ₎ (10 N)

μ _k = 1 N / 10 N = 0.1