Суналтын хүч, үрэлтийн хүч ба хурдатгалын томъёонууд
Физик бол орчлон ертөнц болон түүн доторх бүх зүйлийг, түүний дотор объектуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийг судалдаг шинжлэх ухааны салбар юм. Физикийн үндсэн ойлголтуудын нэг бол хүч бөгөөд үүнийг объектын төлөв байдалд өөрчлөлт оруулдаг түлхэлт эсвэл татах хүч гэж тодорхойлж болно. Энэ нийтлэлд бид өдөр тутмын амьдралд түгээмэл тохиолддог гурван төрлийн хүчний талаар авч үзэх болно: таталцал, үрэлт, хурдатгал.
Таталцлын хүч
Таталцлын хүч гэдэг нь объектыг эх үүсвэр рүү татах хүч юм. Энэ хүч нь таталцал, соронзон хүч, пүршний суналтын хүч зэрэг янз бүрийн эх үүсвэрээс үүсч болно.
1. Таталцлын хүч
Таталцлын хүч гэдэг нь хоёр массын хооронд үүсдэг таталцлын хүч юм. Энэ хүч нь объектуудыг газарт унаж, гаригуудыг тойрог замдаа үлдэхэд хүргэдэг. Сэр Исаак Ньютон таталцлын томъёог дараах байдлаар томъёолсон:
\[
F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}
\]
Хаана:
– \( F \) нь таталцлын хүч,
– \( G \) нь ертөнцийн таталцлын тогтмол (\(6.67430 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2\)),
– \( m_1 \) ба \( m_2 \) нь хоёр объектын масс юм,
– \( r \) нь хоёр объектын массын төвүүдийн хоорондох зай юм.
2. Соронзон хүч
Соронзон хүч гэдэг нь соронзон хооронд эсвэл соронз болон соронзон материал агуулсан объектын хооронд үүсдэг таталцал эсвэл түлхэлтийн хүч юм. Энэ хүч нь таталцлын хүч шиг түгээмэл томъёотой биш бөгөөд энэ нь соронзонгийн бат бэх болон соронзон хоорондын зай зэрэг янз бүрийн хүчин зүйлээс хамаардаг.
3. Пүршний суналтын хүч
Пүршний суналтын хүч гэдэг нь пүршийг сунгах эсвэл шахах үед үүсэх хүч юм. Энэ хүч нь пүршийг сунгах эсвэл шахахад шаардагдах хүч нь түүний уртын өөрчлөлттэй пропорциональ байна гэж заасан Хукийн хуультай нийцдэг. Пүршний суналтын хүчний томъёо нь:
\[
F = k x
\]
Хаана:
– \( F \) нь пүршний суналтын хүч,
– \( k \) нь пүршийн тогтмол,
– \( x \) нь пүршний уртын өөрчлөлт юм.
Үрэлтийн хүч
Үрэлт гэдэг нь шүргэлцэж буй хоёр гадаргуугийн хоорондох харьцангуй хөдөлгөөний эсрэг үйлчилдэг хүч юм. Энэ хүч нь өдөр тутмын амьдралд маш чухал ач холбогдолтой, учир нь энэ нь янз бүрийн үйл ажиллагаа, тоног төхөөрөмжийн үр ашиг, гүйцэтгэлд нөлөөлж чаддаг. Үрэлтийн хоёр үндсэн төрөл байдаг: статик үрэлт ба кинетик үрэлт.
1. Статик үрэлтийн хүч
Статик үрэлт гэдэг нь хоёр гадаргууг бие биенээсээ харьцангуй хөдөлж эхлэхээс сэргийлдэг хүч юм. Энэ хүч нь объектууд хөдөлж эхлэхээс өмнө тодорхой цэг хүртэл үйлчилдэг. Хамгийн их статик үрэлтийн хүчийг дараах байдлаар томъёолж болно.
\[
f_s \leq \mu_s N
\]
Хаана:
– \( f_s \) нь статик үрэлтийн хүч,
– \( \mu_s \) нь статик үрэлтийн коэффициент,
– \( N \) нь хэвийн хүч (хүрэлцэх гадаргуутай перпендикуляр үйлчлэх хүч).
2. Кинетик үрэлтийн хүч
Кинетик үрэлт гэдэг нь аль хэдийн хөдөлж буй хоёр гадаргуугийн хоорондох харьцангуй хөдөлгөөний эсрэг үйлчилдэг хүч юм. Кинетик үрэлтийн хүчний хэмжээг дараах байдлаар томъёолж болно.
\[
f_k = \mu_k N
\]
Хаана:
– \( f_k \) нь кинетик үрэлтийн хүч,
– \( \mu_k \) нь кинетик үрэлтийн коэффициент,
– \( N \) нь хэвийн хүч юм.
Хурдатгал
Хурдатгал гэдэг нь объектын хурдны цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөхийг хэлнэ. Хурдатгал нь объект дээр хүч үйлчлэх үед үүсдэг. Ньютоны хоёрдугаар хуулийн дагуу хурдатгалыг дараах байдлаар томъёолж болно.
\[
a = \frac{F}{m}
\]
Хаана:
– \( a \) нь хурдатгал,
– \( F \) нь объект дээр үйлчлэх нийт хүч,
– \( m \) нь объектын масс юм.
Биетийн хурд тогтмол хэвээр байсан ч хөдөлгөөний чиглэл өөрчлөгдсөнөөс болж хурдатгал үүсч болно. Энэ нь ихэвчлэн тойрог хөдөлгөөнд тохиолддог бөгөөд объектыг тойрог замд байлгахын тулд төвөөс зугтах хурдатгал шаардлагатай байдаг. Төвөөс зугтах хурдатгалын томъёо нь:
\[
a_c = \frac{v^2}{r}
\]
Хаана:
– \( a_c \) нь төвөөс зугтах хурдатгал,
– \( v \) нь объектын шугаман хурд,
– \( r \) нь тойрог замын радиус юм.
Өдөр тутмын амьдрал дахь хэрэглээ
1. Татах хүч
Таталцал бол бидний өдөр бүр мэдэрдэг хамгийн түгээмэл хүчний нэг юм. Жишээлбэл, бид үсрэхдээ дэлхийн таталцал биднийг доош татдаг тул газарт буцаж ирдэг. Пүршний таталт нь пүршний жинлүүр, тээврийн хэрэгслийн түдгэлзүүлэлт гэх мэт янз бүрийн төхөөрөмжид түгээмэл байдаг.
2. Үрэлтийн хүч
Үрэлт нь өдөр тутмын амьдралд маш чухал юм. Үүнгүйгээр бид алхаж эсвэл машин жолоодож чадахгүй байсан, учир нь бидний хөл эсвэл тээврийн хэрэгслийн дугуй газар эсвэл зам дээр баригдахгүй байх байсан. Үрэлт нь мөн тээврийн хэрэгслийн тоормослоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
3. Хурдатгал
Бид алхаж, гүйж эсвэл жолоодож эхлэхэд хурдатгал мэдрэгддэг. Бид машинд хийн дөрөө дарахад машин хурдаа авдаг. Харин эсрэгээрээ, бид тоормосны дөрөө дарахад машин удааширдаг (сөрөг хурдатгал).
Дүгнэлт
Таталцал, үрэлт, хурдатгалын тухай ойлголтыг ойлгох нь физикийн чухал үндэс суурь бөгөөд бидний өдөр тутмын амьдрал дахь олон үзэгдлийг тайлбарлахад тусалдаг. Ньютоны хуулийн дагуу таталцал, пүршний хүч, статик ба кинетик үрэлт, хурдатгал зэрэг таталцлын хүч нь бидний өдөр бүр ашигладаг үйл ажиллагаа, тоног төхөөрөмжид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр үндсэн томъёо, зарчмуудыг ойлгосноор бид физикийн мэдлэгээ илүү сайн ойлгож, өдөр тутмын амьдралдаа хэрэгжүүлж чадна.
