Mar a thomhaiseas tu feachd frithidh
’S e frith-bhualadh aon de na feachdan as cumanta a choinnicheas sinn ann am beatha làitheil, bho bhrògan a’ greimeachadh air uachdar an rathaid, taidhrichean charbadan a’ cur casg air sleamhnachadh, chun a’ phròiseas airson comharran peansail a dhubhadh às le rubair. Ged a tha e coltach gu bheil e sìmplidh, tha frith-bhualadh a’ cluich pàirt chudromach ann an saidheans agus innleadaireachd oir tha e a’ toirt buaidh air èifeachdas gluasad, sàbhailteachd agus coileanadh diofar innealan. Mar sin, tha tuigse air mar a thomhaiseas tu frith-bhualadh na sgil bhunasach ann am fiosaig, gu sònraichte ann an daineamaigs.
1. Tuigse air a’ bhun-bheachd mu fheachd frithidh
San fharsaingeachd, is e frith-bhualadh an fheachd a thachras nuair a thig dà uachdar an conaltradh ri chèile agus a ghluaiseas iad (no a tha buailteach gluasad) an coimeas ri chèile. Tha stiùireadh na feachd frith-bhualadh an-còmhnaidh mu choinneamh stiùireadh gluasaid no claonadh an nì gluasad.
Tha dà phrìomh sheòrsa de fheachdan frithidh ann:
1. Feachd frithidh statach (fs): bidh e a’ tachairt nuair nach eil nì a’ gluasad fhathast, ach gu bheil feachd a’ feuchainn ri a ghluasad. Bidh a mheud ag atharrachadh gus an ruig e luach as àirde.
2. Feachd frithidh cineatach (fk): bidh e a’ tachairt nuair a tha nì a’ gluasad mu thràth. Tha a luach nas seasmhaiche na frithidh statach.
Foirmlean cumanta a thathas a’ cleachdadh gu tric:
– An fheachd frithidh statach as àirde:
\[
f_{s \,max} = \mu_s \,N
\]
– Feachd frithidh cineatach:
\[
f_k = ∫mu_k−, N
\]
Fiosrachadh:
– \( \mu_s \) = co-èifeachd frithidh statach
– \( \mu_k \) = co-èifeachd frithidh cineatach
– \(N \) = feachd àbhaisteach (feachd cuideam uachdair air an nì)
Tha tomhas feachd suathaidh a’ ciallachadh gu bheil sinn a’ dearbhadh luach na feachd a tha ag obair gu deuchainneach, mar as trice le inneal tomhais feachd no le mion-sgrùdadh gluasaid.
2. Innealan agus Stuthan airson Feachd Suathaidh a Thomhas
Airson deuchainnean sìmplidh san sgoil no aig an taigh, tha na h-innealan a dh’ fheumar gu math furasta an lorg:
– Dinimiméadar (cothromachadh earraich): inneal airson feachd a thomhas ann an Newtons (N)
– Rudan ri dhearbhadh: mar eisimpleir blocaichean fiodha, rubairean, bogsaichean beaga
– Uachdaran deuchainn: bùird fiodha, glainne, làir ceirmeag, pàipear-gainmhich, pàipear
– Ròp no dubhan: airson nithean a tharraing
– Sgèile mais (roghainneil): gus mais nì a lorg
– Inneal-tomhais agus plèana claon (ma thathar a’ cleachdadh an dòigh plèana claon)
Leis an inneal shìmplidh seo, is urrainn dhuinn an fheachd frithidh statach as àirde a thomhas a bharrachd air an fheachd frithidh cineatach.
3. Modh 1: A’ tomhas Feachd-frithidh le Dinimiméadar (Modh Tarraing Chòmhnard)
Is e an dòigh as dìriche an nì a tharraing thairis air uachdar còmhnard le bhith a’ cleachdadh dynamometer.
A. A’ tomhas an fheachd frithidh statach as àirde
Ceumannan:
1. Cuir nì (m.e. bloc fiodha) air uachdar rèidh.
2. Ceangail an sreang timcheall an nì agus ceangail e ris an dinamometer.
3. Tarraing gu slaodach agus meudaich an fheachd tarraing mean air mhean.
4. Thoir sùil air an leughadh air an dinimiméadar. Cho fad 's nach eil an nì a' gluasad, bidh an fheachd frithidh statach co-ionann ris an fheachd teannachaidh.
5. Clàraich luach na feachd nuair a thòisicheas an nì a’ gluasad. ’S e an luach seo an fheachd frithidh statach as àirde (\(f_{s \,max} \)).
Nota chudromach: faodaidh tarraing air ais ro luath adhbhrachadh gum bi an leughadh a’ dol suas gu mòr agus nach bi e cho ceart. Bu chòir don tarraing air ais a bhith seasmhach.
B. A’ tomhas Feachd Frithidh Cinneadach
Ceumannan:
1. Cho luath ‘s a bhios an nì a’ gluasad, cùm an tarraing gus am bi an nì a’ gluasad aig astar cunbhalach.
2. Ma tha an astar seasmhach, bidh an fheachd a thig às a sin a’ tighinn faisg air neoni, a’ ciallachadh gu bheil an fheachd tarraing an aon rud ris an fheachd frithidh cineatach.
3. Thoir fa-near an àireamh a leughar gu seasmhach air an dinamometer rè gluasad cunbhalach. Is e sin \(f_k \).
Mar as trice, tha \(f_k \) nas lugha na \(f_{s \,max} \). Sin as coireach gu bheil e nas duilghe do nithean “tòiseachadh air gluasad” na “cumail orra a’ gluasad”.
4. A’ tomhas co-èifeachd frithidh bho thomhaisean
Ma tha fios againn air an fheachd àbhaisteach \(N \), is urrainn dhuinn co-èifeachd frithidh obrachadh a-mach.
Air uachdar rèidh:
\[
N = mg
\]
le:
– \(m \) = mais nì (kg)
– \(g \) = luathachadh air sgàth grabhataidh (≈ 9,8 m/s² no 10 m/s² airson tuairmse)
Ma tha sinn air \( f_{s \,max} \) fhaighinn, an uairsin:
\[
∫mu_s = \frac{f_{s \,max}}{N}
\]
Ma fhuaireadh \( f_k \), an uairsin:
\[
∫mu_k = ∫frac{f_k}{N}
\]
Eisimpleir ghoirid
Mar eisimpleir, thèid bloc le mais 2 kg a tharraing air bòrd.
Tha an fheachd nuair a thòisicheas e a’ gluasad a’ leughadh 6 N, agus nuair a bhios e a’ gluasad gu cunbhalach tha e a’ leughadh 4 N.
Mar sin:
– \(N = mg = 2 \times 10 = 20 \) N
– \( \mu_s = 6/20 = 0,3 \)
– \( \mu_k = 4/20 = 0,2 \)
Tha an toradh seo ciallach leis gu bheil co-èifeachd frithidh cineatach mar as trice nas lugha.
5. Modh 2: A’ tomhas Feachd-frithidh le Plèana Claon
Bithear tric a’ cleachdadh an dòigh-phlèana claon nuair nach eil dynamometer ann no mar dhòigh eile.
Am prionnsabal
Bidh sinn a’ meudachadh ceàrn claonaidh a’ bhùird gus am bi an nì dìreach a’ tòiseachadh ri sleamhnachadh. Aig an ìre sin, tha am pàirt den fheachd cuideam co-shìnte ris a’ phlèana co-ionann ris an fheachd frithidh statach as motha.
Ma tha an ceàrn èiginneach _( _theta _), an uairsin:
\[
∫mu_s = ∫tan(θ)
\]
Tha seo a’ buntainn ris an t-suidheachadh far a bheil an nì dìreach a’ tòiseachadh a’ gluasad air a’ phlèana claon gun fheachd a bharrachd.
Ceumannan:
1. Cuir an nì air a’ bhòrd.
2. Tog am bòrd gu slaodach gus am bi an ceàrn ag àrdachadh mean air mhean.
3. Thoir an aire don cheàrn aig a bheil an nì a’ tòiseachadh a’ gluasad.
4. Tomhais an ceàrn le protractar no inneal tomhais ceàrn.
5. Obraich a-mach \( \mu_s \) a' cleachdadh \( \tan(\theta) \).
Airson frith-bhualadh cineatach, faodaidh tu ceàrn sònraichte a shuidheachadh agus luathachadh an nì a thomhas fhad ’s a tha e a’ sleamhnachadh, agus an uairsin na feachdan a tha ag obair a sgrùdadh. Ach, tha an dòigh seo beagan nas iom-fhillte agus mar as trice feumaidh e ùine/astar a thomhas.
6. Factaran a bheir buaidh air toraidhean tomhais
Chan eil tomhas feachd frithidh an-còmhnaidh a’ toirt a-mach an aon luach, oir tha mòran nithean a’ toirt buaidh air, nam measg:
– Garbh-uachdar: mar as trice bidh uachdaran garbha ag àrdachadh frith-bhualadh.
– Glanadh uachdar: faodaidh duslach, ola no uisge luach na frithidh atharrachadh.
– Raon conaltraidh: ann am modalan fiosaig air leth freagarrach, chan eil raon conaltraidh a’ toirt buaidh dhìreach air suathadh, ach ann an stuthan fìor faodaidh deformachadh buaidh a thoirt air.
– Astar gluasaid: ann an cuid de stuthan, faodaidh frith-bhualadh atharrachadh le atharrachaidhean ann an astar.
– Teòthachd agus taiseachd: gu h-àraidh airson rubair no stuthan a dh’atharraicheas feartan gu furasta.
– Mar a tharraingeas tu: mura h-eil an tarraing co-shìnte ris an uachdar (air a thogail beagan), bidh an fheachd àbhaisteach ag atharrachadh agus mar sin bidh an suathadh ag atharrachadh cuideachd.
Mar sin, airson toraidhean nas cruinne, dèan an deuchainn grunn thursan agus gabh a’ chuibheasachd.
7. Molaidhean airson Tomhaisean nas Ceart
Beagan mholaidhean practaigeach:
1. Tarraing an nì gu slaodach fhad ’s a tha thu a’ tomhas an fhrith-bhualadh statach as motha.
2. Dèan cinnteach gu bheil an tarraing co-shìnte ris an uachdar gus nach atharraich \(N \).
3. Gabh tomhasan a-rithist co-dhiù 3 tursan.
4. Thoir fa-near na suidheachaidhean air an uachdar (tioram, duslach, sleamhainn) gus an tèid coimeas a dhèanamh eadar an dàta.
5. Cleachd nì a tha seasmhach agus nach gabh a thionndadh thairis gu furasta gus am bi an fheachd air a leughadh gu ceart.
Penutup
Faodar tomhas suathaidh a dhèanamh ann an dòigh shìmplidh ach saidheansail. Is e an dòigh as cumanta dynamometer a chleachdadh gus an fheachd a thomhas nuair a thòisicheas nì a’ gluasad (suathadh statach as motha) agus nuair a bhios e a’ gluasad aig astar cunbhalach (suathadh cineatach). Is e roghainn eile an dòigh plèana claon, a bhios a’ cleachdadh a’ cheàirn chritigeach gus co-èifeachd suathaidh statach a dhearbhadh. Bho na tomhais, is urrainn dhuinn cuideachd co-èifeachd suathaidh obrachadh a-mach agus tuigsinn mar a bheir suidheachaidhean uachdar buaidh air meud an t-suathaidh.
Le bhith a’ tuigsinn mar a thomhaiseas sinn suathadh, chan e a-mhàin gu bheil sinn ag ionnsachadh bun-bheachd fiosaig ach cuideachd a’ tuigsinn rud cudromach a tha a’ dearbhadh sàbhailteachd, èifeachdas agus comhfhurtachd ann an diofar ghnìomhachdan làitheil agus ann an innleadaireachd. Ma thogras tu, is urrainn dhomh cuideachd clàr de dhàta deuchainneach, cruth aithisg obair-lann, no ceistean cleachdaidh co-cheangailte ri suathadh a chur ris.
