Статикалык жана кинетикалык сүрүлүү күчтөрүнүн формулалары
Сүрүлүү – бул тийип турган эки беттин ортосундагы салыштырмалуу кыймылга каршы аракет кылган күч. Сүрүлүүнүн эки негизги түрү бар: статикалык сүрүлүү жана кинетикалык сүрүлүү. Экөө тең ар кандай физикалык кубулуштарда жана практикалык колдонмолордо маанилүү ролду ойнойт. Бул макалада статикалык жана кинетикалык сүрүлүүнүн аныктамалары, формулалары жана колдонулуштары талкууланат, ошондой эле бул түшүнүктөрдү тактоо үчүн эсептөө мисалдары келтирилет.
Сүрүлүүнү түшүнүү
Сүрүлүү – бул тийип турган эки беттин ортосундагы салыштырмалуу кыймылга каршы турган күч. Бул күч микроскопиялык деңгээлдеги орой беттердин ортосундагы микроскопиялык өз ара аракеттенүүдөн келип чыгат. Сүрүлүүнүн эки негизги түрү бар:
1. Статикалык сүрүлүү: Бири-бирине тийип турган эки беттин ортосундагы кыймылдын башталышына тоскоол болгон күч. Бул сүрүлүү күчү максималдуу чегине жеткенге чейин таасир этет, ал максималдуу статикалык сүрүлүү күчү деп аталат.
2. Кинетикалык сүрүлүү: Бири-бирине салыштырмалуу кыймылдап жаткан эки беттин ортосундагы салыштырмалуу кыймылга каршы аракет кылган күч. Кинетикалык сүрүлүү күчү, адатта, максималдуу статикалык сүрүлүү күчүнөн кичине болот.
Статикалык сүрүлүү күчүнүн формуласы
Статикалык сүрүлүү күчү (\(f_s\)) – бул эки беттин ортосундагы салыштырмалуу кыймылды баштоо үчүн жеңүү керек болгон күч. Бул күч нерсеге таасир этүүчү нормалдуу күчкө (\(N\)) жана статикалык сүрүлүү коэффициентине (\(\mu_s\)) пропорционалдуу. Формула төмөнкүдөй:
\[ f_s \leq \mu_s N \]
Кайда:
– \(f_s\) статикалык сүрүлүү күчү (Ньютон, N),
– \(\mu_s\) статикалык сүрүлүү коэффициенти (бирдиктери жок),
– \(N\) – бул нерсеге таасир этүүчү нормалдуу күч (Ньютон, N).
Статикалык сүрүлүү күчү объект кыймылдай баштаганга чейинки чекитке жеткенде максималдуу мааниге жетет:
\[ f_s^{\text{max}} = \mu_s N \]
Кинетикалык сүрүлүү күчүнүн формуласы
Кинетикалык сүрүлүү күчү (\(f_k\)) – бул бири-бирине карата кыймылдап жаткан эки беттин ортосундагы салыштырмалуу кыймылга каршы аракет кылган күч. Бул күч ошондой эле объектке таасир этүүчү нормалдуу күчкө (\(N\)) жана кинетикалык сүрүлүү коэффициентине (\(mu_k\)) пропорционалдуу. Формула төмөнкүдөй:
\[ f_k = \mu_k N \]
Кайда:
– \(f_k\) кинетикалык сүрүлүү күчү (Ньютон, N),
– \(\mu_k\) кинетикалык сүрүлүү коэффициенти (бирдиктери жок),
– \(N\) – бул нерсеге таасир этүүчү нормалдуу күч (Ньютон, N).
Статикалык жана кинетикалык сүрүлүүнүн айырмасы
1. Күчтүн чоңдугу: Максималдуу статикалык сүрүлүү күчү ар дайым кинетикалык сүрүлүү күчүнөн чоң же барабар болот. Бул нерсенин кыймылын баштоо үчүн, аны кыймылда кармап турууга караганда, көбүрөөк күч талап кылынарын билдирет.
2. Сүрүлүү коэффициенти: Статикалык сүрүлүү коэффициенти (\(\mu_s\)) адатта кинетикалык сүрүлүү коэффициентинен (\(\mu_k\)) чоңураак болот. Бул нерсени кыймылдата баштоо анын кыймылын сактоого караганда кыйыныраак экенин көрсөтүп турат.
Күнүмдүк жашоодо сүрүлүүнүн колдонулушу
Статикалык жана кинетикалык сүрүлүүнүн күнүмдүк жашоодо жана технологияда көптөгөн маанилүү колдонулуштары бар. Бул жерде бир нече мисалдар келтирилген:
Кендараан
Унаалардагы дөңгөлөктөр менен жолдун бетинин ортосундагы сүрүлүү тартуу жана башкаруу үчүн абдан маанилүү. Статикалык сүрүлүү унаанын от алышына жана ылдамдашына мүмкүндүк берет, ал эми кинетикалык сүрүлүү унааны жайлатууда жана токтотууда роль ойнойт. Тормоз системалары унааны коопсуз токтотуу үчүн кинетикалык сүрүлүүнү колдонуу үчүн иштелип чыккан.
Пералатан Румах Тангга
Сүрүлүү көптөгөн тиричилик техникаларында да маанилүү. Мисалы, кофе майдалагычты колдонгондо, кофе дандары менен майдалагычтын бычактарынын ортосундагы сүрүлүү дандардын майда бөлүктөргө бөлүнүшүнө мүмкүндүк берет. Кир жуугуч машинада кийимдер менен барабандын ортосундагы сүрүлүү кездеменин булаларынан кирди кетирүүгө жардам берет.
Спорт
Спортто сүрүлүү спортчунун көрсөткүчүндө чечүүчү ролду ойнойт. Футбол же баскетбол сыяктуу спорт түрлөрүндө резина таманы бар бут кийимдер тайгаланып кетүүнүн алдын алуу үчүн жетиштүү сүрүлүүнү камсыз кылат. Автожарыштарда атайын иштелип чыккан дөңгөлөктөр жолдун бети менен сүрүлүүнү күчөтүү үчүн колдонулат, бул унаалардын тайгаланып кетпестен жогорку ылдамдыкта бурулушуна мүмкүндүк берет.
Курулуш жана өнөр жай
Курулуш иштеринде конструкцияларды турукташтыруу үчүн сүрүлүү күчү колдонулат. Мисалы, жерге кадалган казык же мык вертикалдык жүктөмдөргө туруштук берүү үчүн жетиштүү сүрүлүүнү пайда кылат. Өндүрүш өнөр жайында сүрүлүү металлды майдалоо жана кесүү сыяктуу процесстерде колдонулат.
Сүрүлүү күчүн эсептөөнүн мисалы
Түшүнүгүбүздү тактоо үчүн ар кандай кырдаалдардагы сүрүлүү күчүн эсептөөнүн кээ бир мисалдарын карап көрөлү.
1-мисал: Статикалык сүрүлүү күчүн эсептөө
Массасы 10 кг болгон куту тегиз бетке коюлган. Куту менен беттин ортосундагы статикалык сүрүлүү коэффициенти 0.5ке барабар. Кутуга таасир эте турган максималдуу статикалык сүрүлүү күчүн эсептегиле.
Ал белгилүү:
– Масса (\(м\)) = 10 кг,
– Статикалык сүрүлүү коэффициенти (\(\mu_s\)) = 0.5,
– Тартылуу күчүнөн улам ылдамдануу (\(g\)) = 9.8 \(м/с^2\).
Нормалдуу күчтү эсептөө (\(N\)):
\[ N = мг \]
\[ N = 10 \, \text{kg} \убакыт 9.8 \, \text{m/s}^2 \]
\[ N = 98 \, \text{N} \]
Максималдуу статикалык сүрүлүү күчүн эсептөө (\(f_s^{\text{max}}\)):
\[ f_s^{\text{max}} = \mu_s N \]
\[ f_s^{\text{max}} = 0.5 \times 98 \, \text{N} \]
\[ f_s^{\text{max}} = 49 \, \text{N} \]
Демек, кутуга таасир эте турган максималдуу статикалык сүрүлүү күчү 49 Н.
2-мисал: Кинетикалык сүрүлүү күчүн эсептөө
Массасы 15 кг болгон блок тегиз бетке туруктуу ылдамдыкта тартылууда. Блок менен беттин ортосундагы кинетикалык сүрүлүү коэффициенти 0.3кө барабар. Блокко таасир этүүчү кинетикалык сүрүлүү күчүн эсептегиле.
Ал белгилүү:
– Масса (\(м\)) = 15 кг,
– Кинетикалык сүрүлүү коэффициенти (\(\mu_k\)) = 0.3,
– Тартылуу күчүнөн улам ылдамдануу (\(g\)) = 9.8 \(м/с^2\).
Нормалдуу күчтү эсептөө (\(N\)):
\[ N = мг \]
\[ N = 15 \, \text{kg} \убакыт 9.8 \, \text{m/s}^2 \]
\[ N = 147 \, \text{N} \]
Кинетикалык сүрүлүү күчүн эсептөө (\(f_k\)):
\[ f_k = \mu_k N \]
\[ f_k = 0.3 \убакыт 147 \, \text{N} \]
\[ f_k = 44.1 \, \text{N} \]
Ошентип, блокко таасир этүүчү кинетикалык сүрүлүү күчү 44.1 Н түзөт.
Корутунду
Сүрүлүү, статикалык жана кинетикалык, физикада көптөгөн практикалык колдонмолору бар фундаменталдык түшүнүк. Статикалык сүрүлүү - бул эки беттин ортосундагы салыштырмалуу кыймылдын башталышына тоскоол болгон күч, ал эми кинетикалык сүрүлүү - бул кыймылда болгон беттердин ортосундагы салыштырмалуу кыймылга каршы турган күч. Сүрүлүүнүн статикалык жана кинетикалык коэффициенти сүрүлүүнүн чоңдугуна таасир этүүчү негизги фактор болуп саналат. Сүрүлүүнүн негизги формулаларын жана түшүнүктөрүн түшүнүү бизге ар кандай физикалык кубулуштарды талдоо жана ар кандай күнүмдүк жана технологиялык контексттерде натыйжалуураак жана коопсуз системаларды иштеп чыгууга мүмкүндүк берет.
