1. Үрэлтийн хүчний тодорхойлолт
Үрэлт гэдэг нь бие биедээ хүрдэг объектуудын гадаргуугийн хооронд үйлчилдэг чирэлт юм. Энэ сэдвээр судлагдсан үрэлтийн хүч нь хүрэлцдэг хоёр хатуу биеийн гадаргуугийн хооронд үйлчилдэг үрэлтийн хүчтэй холбоотой юм. Жишээлбэл, дам нурууны суурь ба шалны гадаргуугийн хоорондох үрэлт, гутлын суурь ба шалны гадаргуугийн хоорондох үрэлт, машины дугуй ба замын гадаргуугийн хоорондох үрэлт.
Үрэлтийн хүч нь бие биедээ хүрдэг хатуу биетүүдийн гадаргуу дээр үргэлж ажилладаг бөгөөд хэдийгээр биетүүд нь маш гөлгөр байдаг ч гэсэн. Гөлгөр гадаргуу хүртэл микроскопийн хэмжээнд үнэндээ маш барзгар байдаг. Биет хөдлөхөд эдгээр микроскопийн ирмэгүүд хөдөлгөөнд саад болдог. Атомын түвшинд гадаргуу дээрх цухуйсан хэсэг нь атомуудыг бусад гадаргуутай маш ойрхон байрлуулахад хүргэдэг тул атомуудын хоорондох цахилгаан хүч нь хөдөлж буй биетийн хоёр гадаргуугийн хооронд нэгдэх химийн холбоо үүсгэдэг. Жишээлбэл, та ширээний гадаргуу дээр ном түлхэхэд биет хөдлөхөд номын хөдөлгөөн саад бэрхшээлтэй тулгарч, эцэст нь зогсдог. Энэ нь холбоо үүсч, суллагдсантай холбоотой юм.
Хэрэв объектын гадаргуу өөр объектын гадаргуу дээр үрэлт үүсвэл эдгээр объект бүр бие биенийхээ хоорондох үрэлт дээр ажилладаг. Хөдөлж буй объектын үрэлтийн хүч нь объектын хөдөлгөөний чиглэлийн эсрэг чиглэлд үргэлж байдаг. Объектын хөдөлгөөнийг саатуулахаас гадна үрэлт нь элэгдэл, эвдрэл үүсгэдэг. Бид үүнийг тээврийн хэрэгслийн хөдөлгүүр дээр ажиглаж болно. Жишээлбэл, бид мотоциклийн хөдөлгүүрт тосолгооны тос өгөхдөө хөдөлгүүр дотор үүсэх үрэлтийн хүчийг бууруулахыг хүсдэг. Хэрэв тосолгооны тос өгөхгүй бол бидний тээврийн хэрэгслийн хөдөлгүүр хурдан гэмтдэг. Энэ жишээ бол үрэлтийн улмаас учирсан алдагдлын нэг юм.
2. Төрөл үрэлтийн хүч
Үрэлтийн хүч нь статик үрэлтийн хүч (fs) ба кинетик үрэлтийн хүч (fk) гэсэн хоёр төрөл байдаг . Статик үрэлтийн хүч нь объект хөдөлөөгүй үед ажилладаг бол кинетик үрэлтийн хүч нь объект хөдөлж байх үед ажилладаг. Хэрэв та ширээг түлхсэн боловч ширээ хөдөлөөгүй бол тайван байгаа ширээн дээр үйлчилж буй үрэлтийн хүч нь статик үрэлтийн хүч юм. Үүний эсрэгээр, ширээ хөдөлж байх үед ширээн дээр үйлчилж буй үрэлтийн хүч нь кинетик үрэлт юм. Хэрэв хөдөлж буй ширээг үргэлж түлхэхгүй бол ширээ хэсэг хугацаанд хөдөлсний дараа зогсдог. Ширээ нь ширээний хөдөлгөөнийг хааж буй кинетик үрэлтийн хүчний улмаас зогсдог.
Гөлгөр зүйл дээр гишгэхдээ хальтирч байсан уу? Хальтирч гулгах үед гутлын суурь эсвэл гөлгөр гадаргуутай сандаалны ёроолын хооронд үйлчилдэг үрэлтийн хүч нь кинетик үрэлт юм. Энэ асуудал нь мотоцикл эсвэл машин нойтон, гөлгөр замын гадаргуу дээр дугуй гулсах хүртэл тоормослохтой төстэй юм. Дугуй гулсах үед дугуйны гадаргуу болон замын гадаргуу дээр үйлчилдэг үрэлтийн хүч нь кинетик үрэлтийн хүч юм. Үүний эсрэгээр, та алхах үед гутлын суурь эсвэл сандаалны ёроол болон шалны гадаргуу хооронд үйлчилдэг үрэлтийн хүч нь статик үрэлтийн хүч юм. Үүнтэй адил дугуй гулсахгүй үед дугуйны гадаргуу болон замын гадаргуу дээр үйлчилдэг үрэлтийн хүч нь статик үрэлт юм.
2.1 Статик үрэлтийн хүч
Статик үрэлтийн хүч гэдэг нь объектууд хараахан хөдөлж амжаагүй үед бие биедээ хүрдэг объектуудын гадаргуу дээр үйлчилдэг үрэлтийн хүч юм.
Зураг 1-т хавтгай хавтгайн гадаргуу дээр хэвээр байгаа объектыг харуулав. Хэрэв объект хараахан хөдөлөөгүй бол статик үрэлтийн хүч (fs) нь татах хүчнээс (F) бага байна. Хэрэв татагдсаар байвал объект хөдөлнө. Баруун объект хөдлөхөд статик үрэлтийн хүчний хэмжээ (f) ...s) нь татах хүчний хэмжээ (F)-тэй тэнцүү.
Ньютоны нэгдүгээр хуульд нийт хүч (үр дүнд бий болсон хүч) тэгтэй тэнцүү бол объектууд тайван байна гэж заасан байдаг.
ΣF y = 0 (Объект зогсож, босоо чиглэлд хөдөлж болохгүй)
N – w = 0
N = w (1.2)
1.1 тэгшитгэл дэх N-г 1.2 тэгшитгэл дэх N-ээр солино уу
f s = μ s w
f s = μ s мг (1.3)
fs = статик үрэлт (N), μs = статик үрэлтийн коэффициент, N = хэвийн хүч (N), w = таталцал (N), m = масс (кг), g = таталцлын хурдатгал (м/ с2 )
Хэрэв та статик үрэлтийн коэффициентийг тодорхойлохыг хүсвэл 1.1b тэгшитгэлийг ашиглана уу
Σf x = 0 (Объект хэвтээ чиглэлд хөдөлдөггүй бөгөөд амарна)
F – fs = 0
F = fs ( 1.4)
Объект хөдөлж эхлэхэд хамгийн их статик үрэлтийн хүч нь түлхэх эсвэл татах хүчний хэмжээтэй тэнцүү байна.
2.2 Кинетик үрэлтийн хүч
Кинетик үрэлтийн хүч гэдэг нь объект хөдлөх үед бие биедээ хүрдэг объектуудын гадаргуу дээр үйлчилдэг үрэлтийн хүч юм.
Хэрэв та кинетик үрэлтийн коэффициентийг (μ k ) тодорхойлохыг хүсвэл 1.5 b тэгшитгэлийг ашиглана уу.
Зураг 2-т тогтмол хурдтай хөдөлж байхаар тогтмол татаж буй биетийг харуулав. Тогтмол хурдтай хөдөлж байх үед кинетик үрэлтийн хүчний хэмжээ (fk) нь татах хүчний хэмжээ (F)-тэй тэнцүү байна.
Ньютоны нэгдүгээр хуульд нийт хүч (үр дүнд үүссэн хүч) тэгтэй тэнцүү бол объект тогтмол хурдтай хөдөлдөг гэж заасан байдаг.
ΣF x = 0 (биетүүд хэвтээ чиглэлд тогтмол хурдтай хөдөлдөг)
F – f k = 0
F = f k (1.6)
Жишээ асуудал 1:
Сурагч динамометр (хүч хэмжих төхөөрөмж) ашиглан ширээний гадаргуу дээр байрлах 1 кг масстай дам нурууг татаж байна. Дам нуруу хөдлөхөд динамометр нь 2 Н тоог харуулна. Хэрэв таталцлын хурдатгал = 10 м/с2 бол ( a) статик үрэлтийн хүчний хэмжээг (b) статик үрэлтийн коэффициентийг тодорхойлно уу.
Шийдэл:
Мэдэгдэж байгаа : m = 1 кг, F = 2 Н, g = 10 м/с2 , w = mg = 10 Н
(a) fs
Цацраг хөдлөх үед статик үрэлтийн хүчний хэмжээ нь татах хүчний хэмжээ юм (1.4-р тэгшитгэлтэй харьцуулна уу). Тиймээс fs = F = 2 N байна.
(b) μ s
f s = μ s w
2 N = (μ s )(10 N)
μ s = 2 N / 10 N = 0.2
Жишээ асуудал 2:
Ширээний гадаргуугаас дээш байрлах 1 кг масстай дам нурууг тогтмол татаж, дам нуруу тогтмол хурдтай хөдөлнө. Дам нуруу тогтмол хурдтай хөдлөхөд динамометр нь 1 Н тоог харуулна. Хэрэв таталцлын хурдатгал = 10 м/с2 бол ( a) кинетик үрэлтийн хүчний хэмжээг (b) кинетик үрэлтийн коэффициентийг тодорхойлно уу.
Шийдэл:
Мэдэгдэж байгаа: m = 1 кг, g = 10 м/с2 , F = 1 N, w = mg = 10 N
(a) f k
Цацраг тогтмол эсвэл тогтмол хурдтай хөдлөхөд кинетик үрэлтийн хүчний хэмжээ нь татах хүчний хэмжээ юм (1.6-р тэгшитгэлтэй харьцуулна уу).
Тэгэхээр f k = F = 1 N байна
(b) μ k
f k = μ k w
1 N = (μ k )(10 N)
μ k = 1 N / 10 N = 0.1
