Созылу күші, үйкеліс күші және үдеу формулалары
Физика - ғаламды және ондағы барлық нәрсені, соның ішінде объектілер арасындағы өзара әрекеттесуді зерттейтін ғылым саласы. Физикадағы негізгі ұғымдардың бірі - күш, оны объектінің күйінің өзгеруіне әкелетін итеру немесе тарту ретінде анықтауға болады. Бұл мақалада біз күнделікті өмірде жиі кездесетін үш түрлі күштерді талқылаймыз: тартылыс, үйкеліс және үдеу.
Тарту күші
Тартылыс күші – затты көзге қарай тарту үшін әрекет ететін күш. Бұл күш әртүрлі көздерден, соның ішінде гравитациядан, магниттік күштен және серіппенің созылу күшінен туындауы мүмкін.
1. Гравитациялық күш
Гравитация - екі масса арасында пайда болатын тартымды күш. Бұл күш заттардың жерге құлауына және планеталардың өз орбиталарында қалуына себеп болады. Сэр Исаак Ньютон гравитация формуласын келесідей тұжырымдады:
\[
F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}
\]
Қайда:
– \( F \) – тартылыс күші,
– \( G \) – әмбебап гравитациялық тұрақты (\(6.67430 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2\)),
– \( m_1 \) және \( m_2 \) екі заттың массалары,
– \(r \) – екі заттың масса центрлері арасындағы қашықтық.
2. Магниттік күш
Магниттік күш – магниттер арасында немесе магнит пен магниттік материалы бар зат арасында пайда болатын тартылыс немесе итеру күші. Бұл күштің гравитация сияқты әмбебап формуласы жоқ, себебі ол магниттің беріктігі мен магниттер арасындағы қашықтықты қоса алғанда, әртүрлі факторларға байланысты.
3. Серіппелі созылу күші
Серіппенің созылу күші - серіппе созылғанда немесе қысылғанда пайда болатын күш. Бұл күш Гук заңына сәйкес келеді, онда серіппені созу немесе қысу үшін қажетті күш оның ұзындығының өзгеруіне пропорционалды екендігі айтылған. Серіппенің созылу күшінің формуласы:
\[
F = k x
\]
Қайда:
– \( F \) – серіппенің созылу күші,
– \( k \) – серіппе тұрақтысы,
– \( x \) – серіппе ұзындығының өзгеруі.
Үйкеліс күші
Үйкеліс - жанасатын екі бет арасындағы салыстырмалы қозғалысқа қарсы әрекет ететін күш. Бұл күш күнделікті өмірде өте маңызды, себебі ол әртүрлі әрекеттер мен жабдықтардың тиімділігі мен өнімділігіне әсер етуі мүмкін. Үйкелістің екі негізгі түрі бар: статикалық үйкеліс және кинетикалық үйкеліс.
1. Статикалық үйкеліс күші
Статикалық үйкеліс - екі беттің бір-біріне қатысты қозғала бастауына кедергі келтіретін күш. Бұл күш заттар қозғала бастағанға дейін белгілі бір нүктеге дейін әсер етеді. Максималды статикалық үйкеліс күшін келесідей тұжырымдауға болады:
\[
f_s \leq \mu_s N
\]
Қайда:
– \( f_s \) статикалық үйкеліс күші,
– \( \mu_s \) статикалық үйкеліс коэффициенті,
– \( N \) – қалыпты күш (жансу бетіне перпендикуляр әсер ететін күш).
2. Кинетикалық үйкеліс күші
Кинетикалық үйкеліс - бұл қозғалып жатқан екі бет арасындағы салыстырмалы қозғалысқа қарсы әрекет ететін күш. Кинетикалық үйкеліс күшінің шамасын келесідей тұжырымдауға болады:
\[
f_k = \mu_k N
\]
Қайда:
– \( f_k \) кинетикалық үйкеліс күші,
– \( \mu_k \) кинетикалық үйкеліс коэффициенті,
– \( N \) – қалыпты күш.
Үдеу
Үдеу – уақыт өте келе объектінің жылдамдығының өзгеруі. Үдеу объектіге күш әсер еткенде пайда болады. Ньютонның екінші заңына сәйкес, үдеуді келесідей тұжырымдауға болады:
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Қайда:
– \( a \) – үдеу,
– \( F \) – затқа әсер ететін жалпы күш,
– \( m \) – заттың массасы.
Үдеу қозғалыс бағытының өзгеруіне байланысты да пайда болуы мүмкін, тіпті объектінің жылдамдығы тұрақты болып қалса да. Бұл көбінесе айналмалы қозғалыста болады, мұнда объектіні айналмалы жолда ұстау үшін центрге тартқыш үдеу қажет. Центрге тартқыш үдеудің формуласы:
\[
a_c = \frac{v^2}{r}
\]
Қайда:
– \( a_c \) – центрге тартқыш үдеу,
– \( v \) – объектінің сызықтық жылдамдығы,
– \( r \) – дөңгелек жолдың радиусы.
Күнделікті өмірдегі қолданылуы
1. Тарту күші
Тартылыс күші - біз күн сайын сезінетін ең көп таралған күштердің бірі. Мысалы, секірген кезде жерге қайта ораламыз, себебі Жердің тартылыс күші бізді төмен тартады. Серіппенің кернеуі серіппе таразылары мен көлік аспалары сияқты әртүрлі құрылғыларда да жиі кездеседі.
2. Үйкеліс күші
Үйкеліс күнделікті өмірде өте маңызды. Онсыз біз жүре де, көлік тежей де алмас едік, себебі аяқтарымыз немесе көлік шиналары жерге немесе жолға жабысып қалмас еді. Үйкеліс көліктің тежелуінде де маңызды рөл атқарады.
3. Үдеу
Жаяу жүруді, жүгіруді немесе көлік жүргізуді бастаған кезде үдеуді сезінуге болады. Көлікте газ педальын басқан кезде, көлік үдейді. Керісінше, тежегіш педальын басқан кезде, көлік баяулайды (теріс үдеу).
Қорытынды
Тартылу, үйкеліс және үдеу ұғымдарын түсіну физиканың маңызды негізі болып табылады және күнделікті өміріміздегі көптеген құбылыстарды түсіндіруге көмектеседі. Ньютон заңдарына сәйкес тартылыс күші мен серіппе күші, статикалық және кинетикалық үйкеліс және үдеу сияқты тартылыс күштері біз күн сайын қолданатын әртүрлі әрекеттер мен құрылғыларда маңызды рөл атқарады. Осы негізгі формулалар мен қағидаларды түсіну арқылы біз физика білімдерін күнделікті өмірімізде жақсы түсініп, қолдана аламыз.
