ხახუნი არის ფენომენი, რომელსაც ყოველდღიურ ცხოვრებაში მუდმივად ვხვდებით. შეუძლებელია იმის დადგენა, ხახუნი საზიანოა თუ სასარგებლო. მოლიპულ ყინულზე ნაბიჯის გადადგმაც კი რთული ამოცანაა, უხეშ ასფალტის ზედაპირზე სიარული სიამოვნებაა. მანქანის ნაწილები შეზეთვის გარეშე ცვდება ბევრად უფრო სწრაფად.
ხახუნის შესწავლა, მისი ძირითადი თვისებების ცოდნა საშუალებას აძლევს ადამიანს გამოიყენოს იგი.
ხახუნის ძალა ფიზიკაში
ძალას, რომელიც წარმოიქმნება ერთი სხეულის მოძრაობით ან გადაადგილების მცდელობით მეორის ზედაპირზე, მიმართულს მოძრაობის მიმართულების საწინააღმდეგოდ, რომელიც გამოიყენება მოძრავ სხეულებზე, ეწოდება ხახუნის ძალა. ხახუნის ძალის მოდული, რომლის ფორმულა დამოკიდებულია ბევრ პარამეტრზე, განსხვავდება წინააღმდეგობის ტიპის მიხედვით.
განასხვავებენ ხახუნის შემდეგ ტიპებს:
სრიალი;
ბრუნვა.
მძიმე საგნის (კარადის, ქვის) ადგილიდან გადატანის ნებისმიერი მცდელობა იწვევს დაძაბულობას.ამავდროულად ობიექტის მოძრაობაში მოქცევა ყოველთვის არ არის შესაძლებელი. ხელს უშლის დასვენებას.
მოსვენების მდგომარეობა
გამოთვლილი სტატიკური ხახუნი არ იძლევა საკმარისად ზუსტად განსაზღვრის საშუალებას. ნიუტონის მესამე კანონის მოქმედების ძალით, სტატიკური წინააღმდეგობის ძალის სიდიდე დამოკიდებულია გამოყენებული ძალაზე.
ძალის მატებასთან ერთად იზრდება ხახუნის ძალაც.
0 < F тр.покоя < F max
არ აძლევს ხეზე დაჭერილ ფრჩხილებს ამოვარდნის საშუალებას; ძაფით შეკერილი ღილები მყარად არის დაჭერილი. საინტერესოა, რომ სწორედ დასვენების წინააღმდეგობა აძლევს ადამიანს სიარულის საშუალებას. უფრო მეტიც, ის მიმართულია ადამიანის მოძრაობის მიმართულებით, რაც ეწინააღმდეგება საქმის ზოგად მდგომარეობას.
სრიალის ფენომენი
გარე ძალის მატებასთან ერთად, რომელიც სხეულს ამოძრავებს, უდიდესი სტატიკური ხახუნის ძალის მნიშვნელობამდე, ის იწყებს მოძრაობას. მოცურების ხახუნის ძალა განიხილება ერთი სხეულის მეორის ზედაპირზე სრიალის პროცესში. მისი ღირებულება დამოკიდებულია ურთიერთქმედების ზედაპირების თვისებებზე და ზედაპირზე ვერტიკალური მოქმედების ძალაზე.
სრიალის ხახუნის ძალის გამოთვლის ფორმულა: F=μР, სადაც μ არის პროპორციულობის კოეფიციენტი (მოცურების ხახუნის), Р არის ვერტიკალური (ნორმალური) წნევის ძალა.
მოძრაობის კონტროლის ერთ-ერთი ძალა არის მოცურების ხახუნის ძალა, რომლის ფორმულა იწერება საყრდენის რეაქციის ძალის გამოყენებით. ნიუტონის მესამე კანონის შესრულების გამო, ნორმალური წნევის ძალები და საყრდენი რეაქცია იგივეა სიდიდით და საპირისპირო მიმართულებით: P \u003d N.
ხახუნის ძალის პოვნამდე, რომლის ფორმულა სხვა ფორმას იღებს (F=μ N), განისაზღვრება რეაქციის ძალა.
მოცურების წინააღმდეგობის კოეფიციენტი შემოღებულია ექსპერიმენტულად ორი ხახვიანი ზედაპირისთვის და დამოკიდებულია მათი დამუშავებისა და მასალის ხარისხზე.
მაგიდა. წევის კოეფიციენტის მნიშვნელობა სხვადასხვა ზედაპირებზე
| No გვ | ურთიერთქმედება ზედაპირები | მოცურების ხახუნის კოეფიციენტის მნიშვნელობა |
ფოლადი + ყინული | ||
ტყავი + თუჯის | ||
ბრინჯაო+რკინა | ||
ბრინჯაო + თუჯი | ||
ფოლადი + ფოლადი |
სტატიკური ხახუნის უდიდესი ძალა, რომლის ფორმულა ზემოთ იყო დაწერილი, შეიძლება განისაზღვროს ისევე, როგორც მოცურების ხახუნის ძალა.
ეს მნიშვნელოვანი ხდება პრობლემების გადაჭრისას მამოძრავებელი წინააღმდეგობის სიძლიერის დასადგენად. მაგალითად, წიგნი, რომელიც მოძრაობს ზემოდან დაჭერილი ხელით, სრიალებს დანარჩენი წინააღმდეგობის ძალის მოქმედებით, რომელიც წარმოიქმნება ხელსა და წიგნს შორის. წინააღმდეგობის ოდენობა დამოკიდებულია წიგნზე ვერტიკალური წნევის ძალის მნიშვნელობაზე.
მოძრავი ფენომენი
ჩვენი წინაპრების დრაგიდან ეტლზე გადასვლა რევოლუციურად ითვლება. ბორბლის გამოგონება კაცობრიობის უდიდესი გამოგონებაა. რომელიც ხდება, როდესაც ბორბალი მოძრაობს ზედაპირის გასწვრივ, მნიშვნელოვნად ჩამოუვარდება სრიალის წინააღმდეგობას.
მოვლენა ასოცირდება ზედაპირზე ბორბლის ნორმალური წნევის ძალებთან, აქვს ბუნება, რომელიც განასხვავებს მას მოცურებისგან. ბორბლის უმნიშვნელო დეფორმაციის გამო, სხვადასხვა წნევის ძალები წარმოიქმნება ჩამოყალიბებული უბნის ცენტრში და მის კიდეებზე. ძალების ეს განსხვავება განსაზღვრავს მოძრავი წინააღმდეგობის წარმოქმნას.
მოძრავი ხახუნის ძალის გაანგარიშების ფორმულა ჩვეულებრივ მიიღება სრიალის პროცესის მსგავსად. განსხვავება ჩანს მხოლოდ წევის კოეფიციენტის მნიშვნელობებში.
წინააღმდეგობის ბუნება
როდესაც იცვლება ხახუნის ზედაპირის უხეშობა, იცვლება ხახუნის ძალის მნიშვნელობაც. მაღალი გადიდებისას ორი კონტაქტური ზედაპირი ჰგავს მუწუკებს მკვეთრი მწვერვალებით. როდესაც ზედ დადება, ეს არის სხეულის ამობურცული ნაწილები, რომლებიც კონტაქტშია ერთმანეთთან. კონტაქტის მთლიანი ფართობი უმნიშვნელოა. სხეულების გადაადგილებისას ან გადაადგილების მცდელობისას „მწვერვალები“ ქმნიან წინააღმდეგობას. ხახუნის ძალის სიდიდე არ არის დამოკიდებული კონტაქტის ზედაპირების ფართობზე.
როგორც ჩანს, ორ იდეალურად გლუვ ზედაპირს აბსოლუტურად არანაირი წინააღმდეგობა არ უნდა ჰქონდეს. პრაქტიკაში, ხახუნის ძალა ამ შემთხვევაში მაქსიმალურია. ეს შეუსაბამობა აიხსნება ძალების წარმოშობის ბუნებით. ეს არის ელექტრომაგნიტური ძალები, რომლებიც მოქმედებენ ურთიერთმოქმედი სხეულების ატომებს შორის.
მექანიკური პროცესები, რომლებსაც ბუნებაში ხახუნი არ ახლავს, შეუძლებელია, რადგან არ არსებობს დამუხტული სხეულების ელექტრული ურთიერთქმედების „გამორთვა“. წინააღმდეგობის ძალების დამოუკიდებლობა სხეულების ურთიერთ პოზიციისგან გვაძლევს საშუალებას ვუწოდოთ ისინი არაპოტენციური.
საინტერესოა, რომ ხახუნის ძალა, რომლის ფორმულა იცვლება ურთიერთმოქმედი სხეულების სიჩქარის მიხედვით, შესაბამისი სიჩქარის კვადრატის პროპორციულია. ეს ძალა ეხება სითხეში ბლანტი წინააღმდეგობის ძალას.
მოძრაობა სითხესა და გაზში
მყარი სხეულის მოძრაობას სითხეში ან აირში, სითხეში მყარ ზედაპირზე თან ახლავს ბლანტი წინააღმდეგობა. მისი გაჩენა დაკავშირებულია სითხის ფენების ურთიერთქმედებასთან, რომლებიც მოთავსებულია მყარი სხეულის მიერ მოძრაობის პროცესში. ფენის სხვადასხვა სიჩქარე არის ბლანტი ხახუნის წყარო. ამ ფენომენის თავისებურება არის სითხის სტატიკური ხახუნის არარსებობა. გარეგანი გავლენის სიდიდის მიუხედავად, სხეული იწყებს მოძრაობას სითხეში ყოფნისას.
მოძრაობის სიჩქარიდან გამომდინარე, წინააღმდეგობის ძალა განისაზღვრება მოძრაობის სიჩქარით, მოძრავი სხეულის ფორმისა და სითხის სიბლანტის მიხედვით. ერთი და იმავე სხეულის წყალში და ზეთში მოძრაობას ახლავს სხვადასხვა სიდიდის წინააღმდეგობა.
დაბალი სიჩქარისთვის: F = kv, სადაც k არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია სხეულის ხაზოვან ზომებსა და გარემოს თვისებებზე, v არის სხეულის სიჩქარე.
სითხის ტემპერატურა ასევე გავლენას ახდენს მასში ხახუნს. ყინვაგამძლე ამინდში მანქანა თბება ისე, რომ ზეთი გაცხელდება (მისი სიბლანტე იკლებს) და ხელს უწყობს ძრავის ნაწილების განადგურებას კონტაქტში.
მოძრაობის სიჩქარის გაზრდა
სხეულის სიჩქარის მნიშვნელოვანმა ზრდამ შეიძლება გამოიწვიოს ტურბულენტური ნაკადების გამოჩენა, წინააღმდეგობა კი მკვეთრად იზრდება. მნიშვნელოვანია: მოძრაობის სიჩქარის კვადრატი, საშუალების სიმკვრივე და ხახუნის ძალა სხვა ფორმას იღებს:
F \u003d kv 2, სადაც k არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია სხეულის ფორმასა და საშუალო თვისებებზე, v არის სხეულის სიჩქარე.
თუ სხეულს მიეცემა გამარტივებული ფორმა, ტურბულენტობა შეიძლება შემცირდეს. დელფინებისა და ვეშაპების სხეულის ფორმა არის ბუნების კანონების შესანიშნავი მაგალითი, რომლებიც გავლენას ახდენენ ცხოველების სიჩქარეზე.
ენერგეტიკული მიდგომა
სხეულის გადაადგილების მუშაობას ხელს უშლის საშუალების წინააღმდეგობა. ენერგიის შენარჩუნების კანონის გამოყენებისას ვამბობთ, რომ მექანიკური ენერგიის ცვლილება უდრის ხახუნის ძალების მუშაობას.
ძალის მოქმედება გამოითვლება ფორმულით: A = Fscosα, სადაც F არის ძალა, რომლითაც სხეული მოძრაობს მანძილს s, α არის კუთხე ძალისა და გადაადგილების მიმართულებებს შორის.
ცხადია, წინააღმდეგობის ძალა ეწინააღმდეგება სხეულის მოძრაობას, საიდანაც cosα = -1. ხახუნის ძალის მუშაობა, რომლის ფორმულა არის A tr \u003d - Fs, არის უარყოფითი მნიშვნელობა. ამ შემთხვევაში იგი იქცევა შიდა (დეფორმაცია, გათბობა).
ხახუნის ძალა არის რაოდენობა, რომელთანაც ორი ზედაპირი ურთიერთქმედებს მოძრაობისას. ეს დამოკიდებულია სხეულების მახასიათებლებზე, მოძრაობის მიმართულებაზე. ხახუნის გამო სხეულის სიჩქარე იკლებს და მალევე ჩერდება.
ხახუნის ძალა არის მიმართული სიდიდე, დამოუკიდებელი საყრდენისა და ობიექტის ფართობისგან, რადგან მოძრაობასთან და ფართობის მატებასთან ერთად, საყრდენის რეაქციის ძალა იზრდება. ეს მნიშვნელობა ჩართულია ხახუნის ძალის გამოთვლაში. შედეგად, Ftr \u003d N * m. აქ N არის დამხმარე რეაქცია და m არის კოეფიციენტი, რომელიც არის მუდმივი მნიშვნელობა, თუ არ არის საჭირო ძალიან ზუსტი გამოთვლები. ამ ფორმულის გამოყენებით შეგიძლიათ გამოთვალოთ მოცურების ხახუნის ძალა, რომელიც აუცილებლად უნდა იყოს გათვალისწინებული მოძრაობასთან დაკავშირებული პრობლემების გადაჭრისას. თუ სხეული ბრუნავს ზედაპირზე, მაშინ მოძრავი ძალა უნდა შევიდეს ფორმულაში. შემდეგ ხახუნის პოვნა შესაძლებელია ფორმულით Froll = f*N/r. ფორმულის მიხედვით, როდესაც სხეული ბრუნავს, მისი რადიუსი მნიშვნელოვანია. f-ის მნიშვნელობა არის კოეფიციენტი, რომელიც შეიძლება მოიძებნოს, იმის ცოდნა, თუ რა მასალისგან არის დამზადებული სხეული და ზედაპირი. ეს არის კოეფიციენტი, რომელიც მოცემულია ცხრილში.არსებობს ხახუნის სამი ძალა:
- დასვენება;
- სრიალი;
- ბრუნვა.
იცოდეთ სხეულების ფიზიკური თვისებები და ობიექტზე მოქმედი თანმხლები ძალები, შეგიძლიათ მარტივად გამოთვალოთ ხახუნის ძალა.
ხმელეთის პირობებში ხახუნის ძალა თან ახლავს სხეულების ნებისმიერ მოძრაობას. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ორი სხეული შედის კონტაქტში, თუ ეს სხეულები მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით. ხახუნის ძალა ყოველთვის მიმართულია კონტაქტის ზედაპირის გასწვრივ, განსხვავებით ელასტიური ძალისგან, რომელიც მიმართულია პერპენდიკულარულად (სურ. 1, სურ. 2).
ბრინჯი. 1. განსხვავება ხახუნის ძალისა და დრეკადობის ძალის მიმართულებებს შორის
ბრინჯი. 2. ზედაპირი მოქმედებს შტრიხზე, ხოლო ბარი – ზედაპირზე
არსებობს ხახუნის მშრალი და არამშრალი ტიპები. ხახუნის მშრალი ტიპი წარმოიქმნება მყარი ნივთიერებების შეხებისას.
განვიხილოთ ზოლი, რომელიც ჰორიზონტალურ ზედაპირზე დევს (ნახ. 3). მასზე გავლენას ახდენს სიმძიმის ძალა და საყრდენის რეაქციის ძალა. ვიმოქმედოთ ბარზე მცირე ძალით , მიმართულია ზედაპირის გასწვრივ. თუ ზოლი არ მოძრაობს, მაშინ გამოყენებული ძალა დაბალანსებულია სხვა ძალით, რომელსაც ეწოდება სტატიკური ხახუნის ძალა.
ბრინჯი. 3. სტატიკური ხახუნის ძალა
სტატიკური ხახუნის ძალა () მიმართულების საპირისპირო და სიდიდით ტოლია იმ ძალისა, რომელიც მოძრაობს სხეულის სხვა სხეულთან კონტაქტის ზედაპირის პარალელურად.
"გაპარსვის" ძალის მატებასთან ერთად, ზოლი რჩება მოსვენებულ მდგომარეობაში, შესაბამისად, იზრდება სტატიკური ხახუნის ძალაც. გარკვეული, საკმარისად დიდი ძალით, ბარი დაიწყებს მოძრაობას. ეს ნიშნავს, რომ სტატიკური ხახუნის ძალა არ შეიძლება გაიზარდოს უსასრულობამდე - არის ზედა ზღვარი, რაზე მეტიც ის არ შეიძლება იყოს. ამ ლიმიტის მნიშვნელობა არის მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა.
ვიმოქმედოთ ზოლზე დინამომეტრით.
ბრინჯი. 4. ხახუნის ძალის გაზომვა დინამომეტრით
თუ დინამომეტრი მასზე მოქმედებს ძალით, მაშინ ჩანს, რომ მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა უფრო დიდი ხდება ზოლის მასის მატებასთან ერთად, ანუ სიმძიმის ძალისა და რეაქციის ძალის მატებასთან ერთად. მხარდაჭერა. თუ ზუსტი გაზომვები იქნა მიღებული, ისინი აჩვენებენ, რომ მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა პირდაპირპროპორციულია საყრდენის რეაქციის ძალის:
სად არის მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალის მოდული; ნ– დამხმარე რეაქციის ძალა (ნორმალური წნევა); - სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი (პროპორციულობა). ამრიგად, მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა პირდაპირპროპორციულია ნორმალური წნევის ძალისა.
თუ ჩვენ ჩავატარებთ ექსპერიმენტს დინამომეტრით და მუდმივი მასის ზოლით, ზოლის სხვადასხვა მხარეს მობრუნებისას (მაგიდასთან შეხების არეალის შეცვლა), დავინახავთ, რომ მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა არ იცვლება ( სურ. 5). აქედან გამომდინარე, მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა არ არის დამოკიდებული კონტაქტის ზონაზე.
ბრინჯი. 5. სტატიკური ხახუნის ძალის მაქსიმალური მნიშვნელობა არ არის დამოკიდებული კონტაქტის ზონაზე
უფრო ზუსტი კვლევები აჩვენებს, რომ სტატიკური ხახუნი მთლიანად განისაზღვრება სხეულზე გამოყენებული ძალით და ფორმულით.
სტატიკური ხახუნის ძალა ყოველთვის არ უშლის ხელს სხეულის მოძრაობას. მაგალითად, სტატიკური ხახუნის ძალა მოქმედებს ფეხსაცმლის ძირზე, რაც იწვევს აჩქარებას და საშუალებას გაძლევთ იაროთ მიწაზე მოცურვის გარეშე (ნახ. 6).
ბრინჯი. 6. ფეხსაცმლის ძირზე მოქმედი სტატიკური ხახუნის ძალა
კიდევ ერთი მაგალითი: მანქანის საჭეზე მოქმედი სტატიკური ხახუნის ძალა საშუალებას გაძლევთ დაიწყოთ მოძრაობა მოცურვის გარეშე (სურ. 7).
ბრინჯი. 7. მანქანის ბორბალზე მოქმედი სტატიკური ხახუნის ძალა
ქამრების ამძრავებში ასევე მოქმედებს სტატიკური ხახუნის ძალა (ნახ. 8).
ბრინჯი. 8. სტატიკური ხახუნის ძალა ქამრების ამძრავებში
თუ სხეული მოძრაობს, მაშინ მასზე ზედაპირის მხრიდან მოქმედი ხახუნის ძალა არ ქრება, ამ ტიპის ხახუნს ე.წ. მოცურების ხახუნის. გაზომვები აჩვენებს, რომ მოცურების ხახუნის ძალა პრაქტიკულად ტოლია სტატიკური ხახუნის მაქსიმალურ ძალას (ნახ. 9).
ბრინჯი. 9. მოცურების ხახუნის ძალა
მოცურების ხახუნის ძალა ყოველთვის მიმართულია სხეულის სიჩქარის წინააღმდეგ, ანუ ხელს უშლის მოძრაობას. შესაბამისად, როდესაც სხეული მოძრაობს მხოლოდ ხახუნის ძალის მოქმედებით, ის მას უარყოფით აჩქარებას ანიჭებს, ანუ სხეულის სიჩქარე მუდმივად მცირდება.
მოცურების ხახუნის ძალის სიდიდე ასევე პროპორციულია ნორმალური წნევის ძალისა.
სად არის მოცურების ხახუნის ძალის მოდული; ნ– დამხმარე რეაქციის ძალა (ნორმალური წნევა); – მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი (პროპორციულობა).
ნახაზი 10 გვიჩვენებს ხახუნის ძალის დამოკიდებულების გრაფიკს გამოყენებულ ძალაზე. ის აჩვენებს ორ განსხვავებულ სფეროს. პირველი განყოფილება, რომელშიც ხახუნის ძალა იზრდება გამოყენებული ძალის მატებასთან ერთად, შეესაბამება სტატიკურ ხახუნს. მეორე განყოფილება, სადაც ხახუნის ძალა არ არის დამოკიდებული გარე ძალაზე, შეესაბამება მოცურების ხახუნს.
ბრინჯი. 10. გამოყენებულ ძალაზე ხახუნის ძალის დამოკიდებულების გრაფიკი
მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი დაახლოებით უდრის სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტს. როგორც წესი, მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი ერთიანობაზე ნაკლებია. ეს ნიშნავს, რომ მოცურების ხახუნის ძალა ნაკლებია, ვიდრე ნორმალური წნევის ძალა.
მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი არის ორი სხეულის ერთმანეთზე შეხების მახასიათებელი, ეს დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა მასალისგან არის დამზადებული სხეულები და რამდენად კარგად არის დამუშავებული ზედაპირები (გლუვი ან უხეში).
სტატიკური და მოცურების ხახუნის ძალების წარმოშობა განპირობებულია იმით, რომ მიკროსკოპულ დონეზე ნებისმიერი ზედაპირი არ არის ბრტყელი, ყოველთვის არის მიკროსკოპული არაერთგვაროვნება ნებისმიერ ზედაპირზე (ნახ. 11).
ბრინჯი. 11. სხეულების ზედაპირები მიკროსკოპულ დონეზე
როდესაც კონტაქტში მყოფი ორი სხეული ცდილობს ერთმანეთთან შედარებით გადაადგილებას, ეს არაერთგვაროვნება იჭერს და ხელს უშლის ამ მოძრაობას. გამოყენებული ძალის მცირე რაოდენობით, ეს ჩართულობა საკმარისია სხეულების გადაადგილების თავიდან ასაცილებლად, ამიტომ წარმოიქმნება სტატიკური ხახუნი. როდესაც გარეგანი ძალა აღემატება მაქსიმალურ სტატიკური ხახუნის, მაშინ უხეშობის ჩართვა საკმარისი არ არის სხეულების შესანარჩუნებლად და ისინი იწყებენ გადაადგილებას ერთმანეთთან შედარებით, ხოლო მოცურების ხახუნის ძალა მოქმედებს სხეულებს შორის.
ამ ტიპის ხახუნი ხდება მაშინ, როდესაც სხეულები ერთმანეთზე ტრიალებს ან როდესაც ერთი სხეული მეორის ზედაპირზე ტრიალებს. მოძრავი ხახუნი, ისევე როგორც მოცურების ხახუნი, სხეულს ანიჭებს უარყოფით აჩქარებას.
მოძრავი ხახუნის ძალის წარმოქმნა განპირობებულია მოძრავი სხეულისა და საყრდენი ზედაპირის დეფორმაციით. ასე რომ, ჰორიზონტალურ ზედაპირზე მდებარე ბორბალი დეფორმირებს ამ უკანასკნელს. როდესაც ბორბალი მოძრაობს, დეფორმაციებს არ აქვს დრო, რომ აღდგეს, ამიტომ ბორბალს მუდმივად უწევს ასვლა პატარა გორაზე, რაც იწვევს ძალების მომენტს, რომელიც ანელებს გორვას.
ბრინჯი. 12. მოძრავი ხახუნის ძალის გაჩენა
მოძრავი ხახუნის ძალის სიდიდე, როგორც წესი, ბევრჯერ ნაკლებია მოცურების ხახუნის ძალაზე, ყველა დანარჩენი თანაბარია. ამის გამო, გორვა არის მოძრაობის საერთო ტიპი ინჟინერიაში.
როდესაც მყარი სხეული მოძრაობს სითხეში ან აირში, მასზე წინააღმდეგობის ძალა მოქმედებს საშუალო მხრიდან. ეს ძალა მიმართულია სხეულის სიჩქარის წინააღმდეგ და ანელებს მოძრაობას (სურ. 13).
წინააღმდეგობის ძალის მთავარი მახასიათებელია ის, რომ იგი წარმოიქმნება მხოლოდ სხეულისა და მისი გარემოს შედარებითი მოძრაობის არსებობისას. ანუ სითხეებსა და აირებში სტატიკური ხახუნის ძალა არ არსებობს. ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ ადამიანს შეუძლია წყალზე მყოფი მძიმე ბარგის გადაადგილებაც კი.
ბრინჯი. 13. სხეულზე მოქმედი წინააღმდეგობის ძალა სითხეში ან აირში მოძრაობისას
წინააღმდეგობის ძალის მოდული დამოკიდებულია:
სხეულის ზომიდან და მისი გეომეტრიული ფორმის მიხედვით (სურ. 14);
სხეულის ზედაპირის პირობები (სურ. 15);
სითხის ან აირის თვისებები (სურ. 16);
სხეულისა და მისი გარემოს შედარებითი სიჩქარე (სურ. 17).
ბრინჯი. 14. წინაღობის ძალის მოდულის დამოკიდებულებები გეომეტრიულ ფორმაზე
ბრინჯი. 15. წინააღმდეგობის ძალის მოდულის დამოკიდებულება სხეულის ზედაპირის მდგომარეობაზე
ბრინჯი. 16. წინაღობის ძალის მოდულის დამოკიდებულება სითხის ან აირის თვისებებზე
ბრინჯი. 17. წინააღმდეგობის ძალის მოდულის დამოკიდებულება სხეულისა და მისი გარემოს ფარდობით სიჩქარეზე
სურათი 18 გვიჩვენებს წინააღმდეგობის ძალის დამოკიდებულების გრაფიკს სხეულის სიჩქარეზე. ნულის ტოლი ფარდობითი სიჩქარით, წევის ძალა არ მოქმედებს სხეულზე. ფარდობითი სიჩქარის მატებასთან ერთად, წევის ძალა ჯერ ნელა იზრდება, შემდეგ კი ზრდის ტემპი.
ბრინჯი. 18. წინააღმდეგობის ძალის სხეულის სიჩქარეზე დამოკიდებულების გრაფიკი
ფარდობითი სიჩქარის დაბალი მნიშვნელობებით, წევის ძალა პირდაპირპროპორციულია ამ სიჩქარის მნიშვნელობისა:
სად არის ფარდობითი სიჩქარის მნიშვნელობა; - წინააღმდეგობის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია ბლანტი საშუალების ტიპზე, სხეულის ფორმასა და ზომაზე.
თუ ფარდობითი სიჩქარე საკმარისად დიდია, მაშინ წევის ძალა ხდება ამ სიჩქარის კვადრატის პროპორციული.
სად არის ფარდობითი სიჩქარის მნიშვნელობა; არის წევის კოეფიციენტი.
ფორმულის არჩევანი თითოეული კონკრეტული შემთხვევისთვის განისაზღვრება ემპირიულად.
600 გ მასის სხეული ერთნაირად მოძრაობს ჰორიზონტალურ ზედაპირზე (სურ. 19). ამ შემთხვევაში მასზე მოქმედებს ძალა, რომლის ღირებულებაა 1,2 N. განსაზღვრეთ სხეულსა და ზედაპირს შორის ხახუნის კოეფიციენტის მნიშვნელობა.
სამიზნე: ხახუნისა და ხახუნის სახეების შესახებ მიღებული ცოდნის კონსოლიდაცია.
სამუშაო პროცესი:
1.
შეისწავლეთ თეორიული ნაწილი
2.
შეავსეთ ცხრილი 1.
3.
ამოიღეთ პრობლემა მე-2 ცხრილის ვარიანტის მიხედვით.
4.
Უპასუხეთ უსაფრთხოების კითხვებს.
ცხრილი 1
ცხრილი 2
|
მოციგურავე მოძრაობს გლუვ ჰორიზონტალურ ყინულის ზედაპირზე 80 მ ინერციით. დაადგინეთ ხახუნის ძალა და საწყისი სიჩქარე, თუ მოციგურავის მასა არის 60 კგ, ხოლო ხახუნის კოეფიციენტი 0,015 |
|
|
ჰორიზონტალურ სიბრტყეზე დევს 4,9 კგ მასის სხეული. რა ძალა უნდა მივიღოთ სხეულზე ჰორიზონტალური მიმართულებით, რომ მივცეთ აჩქარება 0,5 მ/წმ 2 ხახუნის კოეფიციენტით 0,1? |
|
|
ჰორიზონტალურ მაგიდაზე დევს 500 გ მასის ხის ბლოკი, რომელიც მოძრაობს 300 გ წონით დაკიდული მაგიდის ბოლოს დამაგრებულ ბლოკზე გადაყრილი ძაფის ვერტიკალურ ბოლოზე. წვერის მოძრაობისას ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,2. რა აჩქარებით გადავა ბლოკი? |
ხახუნის ძალაარის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება კონტაქტური სხეულების ზედაპირებს შორის. თუ ზედაპირებს შორის არ არის შეზეთვა, მაშინ ხახუნს მშრალი ეწოდება. მშრალი ხახუნის ძალა პირდაპირპროპორციულია ზედაპირების ერთმანეთთან დაჭერით და მიმართულია შესაძლო მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით. პროპორციულობის კოეფიციენტს ხახუნის კოეფიციენტი ეწოდება. დაჭერის ძალა ზედაპირზე პერპენდიკულარულია. მას ეწოდება ნორმალური დამხმარე რეაქცია.
სითხეებსა და აირებში ხახუნის კანონები განსხვავდება მშრალი ხახუნის კანონებისგან. სითხესა და აირში ხახუნი დამოკიდებულია მოძრაობის სიჩქარეზე: დაბალ სიჩქარეზე ის კვადრატის პროპორციულია, ხოლო მაღალი სიჩქარის დროს სიჩქარის კუბის პროპორციულია.
გადაწყვეტის ფორმულები:
სადაც "k" არის ხახუნის კოეფიციენტი, "N" არის საყრდენის ნორმალური რეაქცია.
ნიუტონის მეორე კანონი და მოძრაობის განტოლებები ვექტორული ფორმით. F=ma
ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით N = - მგ
სიჩქარის გამოხატულება
მოძრაობის განტოლებები ერთნაირად აჩქარებული კინემატიკური მოძრაობისთვის
; 0 - V = a t სადაც 0 არის საბოლოო სიჩქარე V არის საწყისი სიჩქარე
ტიპიური პრობლემის გადაჭრის ალგორითმი:
1. მოკლედ ჩამოწერეთ პრობლემის მდგომარეობა.
2. მდგომარეობას გრაფიკულად გამოვსახავთ თვითნებურ საცნობარო ჩარჩოში, სხეულზე (წერტილზე) მოქმედ ძალებზე, მათ შორის საყრდენისა და ხახუნის ძალის ნორმალური რეაქცია, სხეულის სიჩქარე და აჩქარება.
3. ჩვენ ვასწორებთ და ვნიშნავთ ნახატზე მითითებულ სისტემას დროის საწყისის შემოღებით და ძალებისა და აჩქარების კოორდინატთა ღერძების მითითებით. უმჯობესია, ერთ-ერთი ღერძი მივმართოთ საყრდენის ნორმალური რეაქციის გასწვრივ და დავიწყოთ დროის დათვლა იმ მომენტში, როდესაც სხეული (წერტილი) არის ნულოვან კოორდინატებზე.
4. ვექტორულად ვწერთ ნიუტონის მეორე კანონს და მოძრაობის განტოლებებს. მოძრაობისა და სიჩქარის განტოლებები არის გადაადგილების (ბილიკის) და სიჩქარის დროზე დამოკიდებულება.
5. იმავე განტოლებებში ვწერთ სკალარული ფორმით: პროექციებში კოორდინატთა ღერძებზე. ჩვენ ვწერთ ხახუნის ძალის გამონათქვამს.
6. განტოლებებს ვხსნით ზოგადი ფორმით.
7. ჩაანაცვლეთ მნიშვნელობები საერთო ხსნარში, გამოთვალეთ.
8. ჩაწერეთ პასუხი.
თეორიული ნაწილი
ხახუნი არის კონტაქტში მყოფი სხეულების წინააღმდეგობა მოძრაობასთან მიმართებაში. ხახუნი თან ახლავს ყველა მექანიკურ მოძრაობას და ამ გარემოებას არსებითი შედეგი აქვს თანამედროვე ტექნიკურ პროგრესში.
ხახუნის ძალა არის წინააღმდეგობის ძალა ერთმანეთთან შეხებაში მყოფი სხეულების მოძრაობის მიმართ, ხახუნი აიხსნება ორი მიზეზით: სხეულების ხახუნის ზედაპირების უხეშობა და მათ შორის მოლეკულური ურთიერთქმედება. თუ მექანიკის საზღვრებს გავცდებით, მაშინ უნდა ითქვას, რომ ხახუნის ძალები ელექტრომაგნიტური წარმოშობისაა, ისევე როგორც დრეკადობის ძალები. ხახუნის ზემოაღნიშნული ორი მიზეზიდან თითოეული სხვადასხვა შემთხვევაში ვლინდება სხვადასხვა ზომით. მაგალითად, თუ მყარი წებოვანი სხეულების კონტაქტურ ზედაპირებს აქვთ მნიშვნელოვანი დარღვევები, მაშინ აქ წარმოქმნილი ხახუნის ძალის ძირითადი ტერმინი სწორედ ამ გარემოებით იქნება განპირობებული, ე.ი. უთანასწორობა, ხახუნის სხეულების ზედაპირების უხეშობა.. სხეულები, რომლებიც მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით ხახუნით, უნდა ეხებოდეს ზედაპირებს ან მოძრაობდნენ ერთი მეორის გარემოში. სხეულების მოძრაობა ერთმანეთთან შედარებით შეიძლება არ წარმოიშვას ხახუნის არსებობის გამო, თუ მამოძრავებელი ძალა ნაკლებია მაქსიმალურ სტატიკური ხახუნის ძალაზე. თუ მყარი წებოვანი სხეულების კონტაქტური ზედაპირები სრულყოფილად გაპრიალებული და გლუვია, მაშინ ამ შემთხვევაში წარმოქმნილი ხახუნის ძალის ძირითადი ტერმინი განისაზღვრება მოლეკულური ადჰეზიით სხეულების გახეხვის ზედაპირებს შორის.
მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ სრიალისა და დასვენების ხახუნის ძალების წარმოქმნის პროცესი ორი შემაერთებელი სხეულის შეერთებაზე. თუ მიკროსკოპის ქვეშ დავაკვირდებით სხეულების ზედაპირებს, დაინახავთ მიკროუხეშებს, რომლებსაც გამოვსახავთ გადიდებულ ფორმაში (ნახ. 1, ა). განვიხილოთ კონტაქტური სხეულების ურთიერთქმედება ერთი წყვილი დარღვევების მაგალითით ( ქედი და ღარი) (სურ. 3, ბ). იმ შემთხვევაში, როდესაც არ არსებობს ძალა, რომელიც ცდილობს გამოიწვიოს მოძრაობა, ურთიერთქმედების ბუნება მიკროუხეშების ორივე ფერდობზე მსგავსია. ურთიერთქმედების ამ ბუნებით, ურთიერთქმედების ძალის ყველა ჰორიზონტალური კომპონენტი აბალანსებს ერთმანეთს და ყველა ვერტიკალური შეჯამებულია და ქმნის ძალას N (მხარდაჭერის რეაქცია) (ნახ. 2, ა).
სხეულთა ურთიერთქმედების განსხვავებული სურათი მიიღება, როდესაც ძალა იწყებს მოქმედებას ერთ-ერთ სხეულზე. ამ შემთხვევაში, საკონტაქტო პუნქტები უპირატესად იქნება ფიგურაში დარჩენილ "ფერდებზე". პირველი სხეული ზეწოლას მოახდენს მეორეზე. ამ წნევის ინტენსივობა ხასიათდება ძალით R. მეორე სხეული ნიუტონის მესამე კანონის შესაბამისად იმოქმედებს პირველ სხეულზე.ამ მოქმედების ინტენსივობა ხასიათდება ძალით R (მხარდაჭერის რეაქცია).ძალა R.
შეიძლება დაიყოს კომპონენტებად: ძალა N, მიმართული სხეულების საკონტაქტო ზედაპირზე პერპენდიკულარულად და ძალა Fsc, მიმართული F ძალის მოქმედების წინააღმდეგ (ნახ. 2, ბ).
სხეულების ურთიერთქმედების განხილვის შემდეგ უნდა აღინიშნოს ორი წერტილი.
1) ორი სხეულის ურთიერთქმედებისას, ნიუტონის მესამე კანონის შესაბამისად, წარმოიქმნება ორი ძალა R და R"; პრობლემების გადაჭრისას მისი გათვალისწინების მოხერხებულობისთვის, ჩვენ ვშლით R ძალას კომპონენტებად N და Fsc (Ftr). მოძრაობის შემთხვევა).
2) ძალები N და F Tp ერთნაირი ხასიათისაა (ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება); სხვაგვარად არ შეიძლებოდა, რადგან ეს არის იგივე ძალის R კომპონენტები.
თანამედროვე ტექნოლოგიაში მოცურების ხახუნის ჩანაცვლებას მოძრავი ხახუნით დიდი მნიშვნელობა აქვს ხახუნის ძალების მავნე ზემოქმედების შესამცირებლად. მოძრავი ხახუნის ძალა განისაზღვრება, როგორც ძალა, რომელიც საჭიროა ჰორიზონტალურ სიბრტყეზე სხეულის ერთგვაროვანი სწორხაზოვანი გადაადგილებისთვის. გამოცდილებით დადგენილია, რომ მოძრავი ხახუნის ძალა გამოითვლება ფორმულით:
სადაც F არის მოძრავი ხახუნის ძალა; k არის მოძრავი ხახუნის კოეფიციენტი; P არის მოძრავი სხეულის წნევის ძალა საყრდენზე და R არის მოძრავი სხეულის რადიუსი.
პრაქტიკიდან ცხადია, ფორმულიდან ირკვევა, რომ რაც უფრო დიდია მოძრავი სხეულის რადიუსი, მით ნაკლებ დაბრკოლებას უქმნის მას საყრდენი ზედაპირის უთანასწორობა.
გაითვალისწინეთ, რომ მოძრავი ხახუნის კოეფიციენტი, განსხვავებით მოცურების ხახუნის კოეფიციენტისგან, არის დასახელებული მნიშვნელობა და გამოიხატება სიგრძის ერთეულებში - მეტრებში.
მოცურების ხახუნის ჩანაცვლება ხდება მოძრავი ხახუნით, აუცილებელ და შესაძლო შემთხვევებში, საკისრები მოძრავი საკისრებით ჩანაცვლებით.
არსებობს გარე და შიდა ხახუნი (სხვანაირად სიბლანტე). ამ ტიპის ხახუნს გარე ეწოდება, რომლის დროსაც მყარი სხეულების შეხების წერტილებში წარმოიქმნება ძალები, რომლებიც აფერხებენ სხეულების ურთიერთ მოძრაობას და მიმართულია ტანგენციურად მათ ზედაპირებზე.
შიდა ხახუნი (სიბლანტე) არის ხახუნის სახეობა, რომელიც შედგება იმაში, რომ ორმხრივი გადაადგილებით. თხევადი ან აირის ფენები მათ შორის არის ტანგენციალური ძალები, რომლებიც ხელს უშლიან ასეთ მოძრაობას.
გარე ხახუნი იყოფა დასვენების ხახუნად (სტატიკური ხახუნა) და კინემატიკური ხახუნად. დასვენების ხახუნი წარმოიქმნება ფიქსირებულ მყარ სხეულებს შორის, როდესაც რომელიმე მათგანი ცდილობს მოძრაობას. კინემატიკური ხახუნი არსებობს ურთიერთშეხება მოძრავ მყარ სხეულებს შორის. კინემატიკური ხახუნი, თავის მხრივ, იყოფა მოცურებად და მოძრავ ხახუნად.
ხახუნის ძალები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ ადამიანის ცხოვრებაში. ზოგ შემთხვევაში იყენებს მათ, ზოგში კი ებრძვის მათ. ხახუნის ძალები ბუნებით ელექტრომაგნიტურია.
ხახუნის ძალების სახეები.
ხახუნის ძალები ბუნებით ელექტრომაგნიტურია, ე.ი. ხახუნის ძალები ეფუძნება მოლეკულების ურთიერთქმედების ელექტრულ ძალებს. ისინი დამოკიდებულნი არიან სხეულების მოძრაობის სიჩქარეზე ერთმანეთთან შედარებით.
არსებობს ხახუნის 2 ტიპი: მშრალი და თხევადი.
1. თხევადი ხახუნი არის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება, როდესაც მყარი სხეული მოძრაობს სითხეში ან აირში, ან როდესაც სითხის (აირის) ერთი ფენა მოძრაობს მეორესთან შედარებით და ანელებს ამ მოძრაობას.
სითხეებსა და აირებში არ არსებობს სტატიკური ხახუნის ძალა.
დაბალი სიჩქარით სითხეში (გაზში):
Ftr= k1v,
სადაც k1 არის წევის კოეფიციენტი, დამოკიდებულია სხეულის ფორმაზე, ზომაზე და საშუალო სინათლეზე. გამოცდილებით განისაზღვრება.
მაღალი სიჩქარით:
Ftr= k2v,
სადაც k2 არის წევის კოეფიციენტი.
2. მშრალი ხახუნი არის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება სხეულების უშუალო კონტაქტიდან და ყოველთვის მიმართულია ელექტრომაგნიტური სხეულების საკონტაქტო ზედაპირების გასწვრივ ზუსტად მოლეკულური ბმების რღვევით.
დასვენების ხახუნი.
განვიხილოთ ზოლის ურთიერთქმედება მაგიდის ზედაპირთან. შეხებაში მყოფი სხეულების ზედაპირი აბსოლუტურად თანაბარი არ არის. მიზიდულობის უდიდესი ძალა წარმოიქმნება ნივთიერებების ატომებს შორის, რომლებიც ერთმანეთისგან მინიმალურ მანძილზე არიან, ანუ მიკროსკოპულზე. გამონაზარდები. კონტაქტში მყოფი სხეულების ატომების მიზიდულობის მთლიანი ძალა იმდენად მნიშვნელოვანია, რომ მაგიდასთან მისი კონტაქტის ზედაპირის პარალელურად ზოლზე გამოყენებული გარეგანი ძალის გავლენის ქვეშაც კი, ზოლი ისვენებს. ეს ნიშნავს, რომ ზოლზე მოქმედი ძალა ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობით გარე ძალისა, მაგრამ საპირისპიროდ მიმართული. ეს ძალა არის სტატიკური ხახუნის ძალა.როდესაც გამოყენებული ძალა მიაღწევს მაქსიმალურ კრიტიკულ მნიშვნელობას, რომელიც საკმარისია გამონაყარებს შორის კავშირის გასაწყვეტად, ზოლი იწყებს მაგიდაზე სრიალს. მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა არ არის დამოკიდებული ზედაპირის შეხების არეალზე.ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით ნორმალური წნევის ძალა აბსოლუტური მნიშვნელობით უდრის საყრდენი რეაქციის ძალას N.
მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა პროპორციულია ნორმალური წნევის ძალისა: 
სადაც μ არის სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი.
სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი დამოკიდებულია ზედაპირის დამუშავების ბუნებაზე და მასალების ერთობლიობაზე, რომლებიც ქმნიან კონტაქტურ სხეულებს. გლუვი საკონტაქტო ზედაპირების მაღალი ხარისხის დამუშავება იწვევს მოზიდული ატომების რაოდენობის ზრდას და, შესაბამისად, სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტის ზრდას.
სტატიკური ხახუნის ძალის მაქსიმალური მნიშვნელობა პროპორციულია სხეულის მიერ საყრდენზე ზეწოლის F d ძალის მოდულისა.
სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტის მნიშვნელობა შეიძლება განისაზღვროს შემდეგნაირად. სხეული (ბრტყელი ზოლი) დაწექი დახრილ სიბრტყეზე AB (ნახ. 3). მასზე მოქმედებს სამი ძალა: გრავიტაცია F, სტატიკური ხახუნის ძალა Fp და დამხმარე რეაქციის ძალა N. გრავიტაციის ნორმალური კომპონენტი Fp არის სხეულის მიერ საყრდენზე წარმოქმნილი წნევის ძალა Fd, ე.ი.
FN=Fд. გრავიტაციის ტანგენციალური კომპონენტი Ft არის ძალა, რომელიც მიზნად ისახავს სხეულის გადაადგილებას დახრილ სიბრტყეში.
დახრილობის მცირე კუთხით a, ძალა Ft დაბალანსებულია სტატიკური ხახუნის ძალით Fp და სხეული ისვენებს დახრილ სიბრტყეზე (საყრდენი რეაქციის ძალა N ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით ტოლია სიდიდით და ძალის მიმართ საპირისპიროა. ფდ, ანუ აბალანსებს მას).
ჩვენ გავზრდით დახრის კუთხეს a მანამ, სანამ სხეული დახრილ სიბრტყეში სრიალს დაიწყებს. ამ მომენტში
Fт=Fпmax ნახ. 3 გვიჩვენებს, რომ Ft=Fsin = mgsin; Fn \u003d Fcos \u003d mgcos.
ვიღებთ
fn=sin/cos=tg.
კუთხის გაზომვის შემდეგ, რომლითაც იწყება სხეულის სრიალი, შესაძლებელია გამოვთვალოთ სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტის მნიშვნელობა fp ფორმულით.
ბრინჯი. 3. დასვენების ხახუნი.
მოცურების ხახუნის
მოცურების ხახუნი ხდება კონტაქტის ორგანოების შედარებითი მოძრაობისას.
მოცურების ხახუნის ძალა ყოველთვის მიმართულია კონტაქტში მყოფი სხეულების ფარდობითი სიჩქარის საპირისპირო მიმართულებით.
როდესაც ერთი სხეული იწყებს სრიალს მეორე სხეულის ზედაპირზე, თავდაპირველად უძრავი სხეულების ატომებს (მოლეკულებს) შორის კავშირი იშლება და ხახუნი მცირდება. სხეულების შემდგომი შედარებითი მოძრაობით, ატომებს შორის მუდმივად წარმოიქმნება ახალი ბმები. ამ შემთხვევაში, მოცურების ხახუნის ძალა რჩება მუდმივი, ოდნავ ნაკლები ვიდრე სტატიკური ხახუნის ძალა. მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალის მსგავსად, მოცურების ხახუნის ძალა პროპორციულია ნორმალური წნევის ძალისა და, შესაბამისად, დამხმარე რეაქციის ძალის:
, სად არის მოცურების ხახუნის კოეფიციენტი (), დამოკიდებულია კონტაქტური ზედაპირების თვისებებზე.
ბრინჯი. 3. მოცურების ხახუნი
ტესტის კითხვები
- რა არის გარე და შიდა ხახუნა?
- რა სახის ხახუნია არის სტატიკური ხახუნი?
- რა არის მშრალი და თხევადი ხახუნა?
- რა არის მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა?
- როგორ განვსაზღვროთ სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტის მნიშვნელობა?
მოდი გამოცდილება დავაყენოთ
მოდით დავაძრაოთ ბლოკი, რომელიც დევს მაგიდაზე, მივანიჭოთ მას გარკვეული საწყისი სიჩქარე. ჩვენ დავინახავთ, რომ ზოლი სრიალებს მაგიდაზე და მისი სიჩქარე მცირდება სრულ გაჩერებამდე (სურათი 17.1 გვიჩვენებს ზოლის თანმიმდევრულ პოზიციებს რეგულარული ინტერვალებით). როგორც უკვე იცით საბაზისო სკოლის ფიზიკის კურსიდან, მასზე მაგიდის მხრიდან მოქმედი მოცურების ხახუნის ძალა ანელებს ზოლს.
მოცურების ხახუნის ძალები მოქმედებს თითოეულ კონტაქტურ სხეულზე, როდესაც ისინი მოძრაობენ ერთმანეთთან შედარებით.
ეს ძალები მოქმედებენ თითოეულ კონტაქტურ სხეულზე (ნახ. 17.2). ისინი ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობით და საპირისპირო მიმართულებით, რადგან ისინი დაკავშირებულია ნიუტონის მესამე კანონით. 
როდესაც ბლოკი სრიალებს მაგიდაზე, ჩვენ ვერ ვამჩნევთ მაგიდაზე მოცურების ხახუნის ძალას, რომელიც მოქმედებს ზოლის მხრიდან, რადგან მაგიდა მიმაგრებულია იატაკზე (ან საკმაოდ დიდი სტატიკური ხახუნის ძალა მოქმედებს მაგიდაზე იატაკიდან. , რომელიც მოგვიანებით იქნება განხილული).
თუ ეტლზე დაწოლილ ზოლს უბიძგებთ, მაშინ ურნაზე მოქმედი მოცურების ხახუნის ძალის მოქმედებით ურნაზე ზოლის მხრიდან, ურიკა მოძრაობს აჩქარებით, ხოლო ზოლის სიჩქარე ეტლთან შედარებით შემცირდება.
1. რამდენჯერ აღემატება ამ ექსპერიმენტში ზოლის აჩქარება მაგიდასთან შედარებით ურმის აჩქარებას მაგიდასთან, თუ წვერის მასა არის 200 გ, ხოლო ურმის მასა 600 გ? ურიკასა და მაგიდას შორის ხახუნის უგულებელყოფა შეიძლება.
მოცურების ხახუნის ძალები მიმართულია სხეულების საკონტაქტო ზედაპირის გასწვრივ. თითოეულ სხეულზე მოქმედი ხახუნის ძალა მიმართულია ამ სხეულის სიჩქარის საპირისპიროდ სხვა სხეულთან შედარებით.
მოცურების ხახუნის ძალები ძირითადად განპირობებულია შემაერთებელი სხეულების დარღვევების ჩართულობითა და განადგურებით (ეს დარღვევები გაზვიადებულია სურათზე 17.3 სიცხადისთვის). ამიტომ, როგორც წესი, რაც უფრო გლუვია კონტაქტში მყოფი სხეულების ზედაპირი, მით ნაკლებია მათ შორის ხახუნის ძალა. 
თუმცა, თუ შეხების ზედაპირები ძალიან გლუვია (მაგალითად, თუ ისინი გაპრიალებულია), მაშინ მოცურების ხახუნის ძალა შეიძლება გაიზარდოს მიზიდულობის ინტერმოლეკულური ძალების მოქმედების გამო.
მოდით გავარკვიოთ, რაზეა დამოკიდებული მოცურების ხახუნის ძალა.
რაზეა დამოკიდებული მოცურების ხახუნის ძალა?
მოდი გამოცდილება დავაყენოთ
დინამომეტრის გამოყენებით მაგიდის გასწვრივ მუდმივი სიჩქარით გამოვწევთ ზოლს (ნახ. 17.4, ა), მასზე ჰორიზონტალურად მიმართული ძალის გამოყენებით მაგ. 
მუდმივი სიჩქარით მოძრაობისას ბლოკის აჩქარება ნულის ტოლია. შესაბამისად, მაგიდის მხრიდან ზოლზე მოქმედი მოცურების ხახუნის ძალა დაბალანსებულია დინამომეტრის მხრიდან ზოლზე მოქმედი ელასტიური ძალით. ეს ნიშნავს, რომ ეს ძალები ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობით, ანუ დინამომეტრი აჩვენებს ხახუნის ძალის მოდულს.
გავიმეოროთ ექსპერიმენტი ზოლზე სხვა მსგავსი ზოლის დაყენებით (სურ. 17.4, ბ). ჩვენ დავინახავთ, რომ მოცურების ხახუნის ძალა გაორმაგდა. ახლა აღვნიშნავთ, რომ ამ ექსპერიმენტში (ერთი ბარის ექსპერიმენტთან შედარებით) ნორმალური რეაქციის ძალაც გაორმაგდა.
ნორმალური რეაქციის ძალის შეცვლით, შეიძლება დავრწმუნდეთ, რომ მოცურების ხახუნის ძალის მოდული Ftr პროპორციულია ნორმალური რეაქციის ძალის N მოდულისა:
F tr.sk \u003d μN. (ერთი)
როგორც გამოცდილება გვიჩვენებს, მოცურების ხახუნის ძალა პრაქტიკულად არ არის დამოკიდებული კონტაქტური სხეულების მოძრაობის შედარებით სიჩქარეზე და მათი კონტაქტის არეალზე.
პროპორციულობის μ კოეფიციენტს ხახუნის კოეფიციენტი ეწოდება. ეს განისაზღვრება გამოცდილებიდან (იხ. ლაბორატორია 4). ეს დამოკიდებულია მასალასა და კონტაქტური ზედაპირების დამუშავების ხარისხზე. პრობლემის წიგნის ფურცელზე (გარეკანის ქვეშ) მოცემულია ხახუნის კოეფიციენტის სავარაუდო მნიშვნელობები ზოგიერთი ტიპის ზედაპირისთვის.
საბურავების ხახუნის კოეფიციენტი სველ ასფალტზე ან ყინულზე რამდენიმე ვარდით ნაკლებია მშრალ ასფალტზე საბურავების ხახუნის კოეფიციენტზე. ამიტომ, წვიმის ან ყინულის დროს მანქანის დამუხრუჭების მანძილი საგრძნობლად იზრდება. საგზაო ნიშანი აფრთხილებს მძღოლებს მოლიპულ გზის შესახებ (სურ. 17.5). 
2. m მასის სხეული მოძრაობს ჰორიზონტალურ ზედაპირზე. ხახუნის კოეფიციენტი სხეულსა და ზედაპირს შორის μ.
ა) რა არის მოცურების ხახუნის ძალა?
ბ) აჩქარების რა მოდულით მოძრაობს სხეული, თუ მასზე მოქმედებს მხოლოდ მიზიდულობის ძალა, ნორმალური რეაქციის ძალა და მოცურების ხახუნის ძალა?
3. მაგიდაზე დაყრილ ბლოკს მიეცა სიჩქარე 2 მ/წმ და ის წავიდა 1 მ გაჩერებამდე (გაჩერების მანძილი). რა არის ხახუნის კოეფიციენტი ზოლსა და მაგიდას შორის?
4. დაახლოებით შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ დამუხრუჭებისას ავტომობილზე მოქმედებს მოცურების ხახუნის ძალა. შეაფასეთ მანქანის გაჩერების მანძილი მშრალ ტროტუარზე და ყინულზე საწყისი სიჩქარით 60 კმ/სთ; 120 კმ/სთ შეადარეთ ნაპოვნი მნიშვნელობები კლასის სიგრძესთან.
მიღებული პასუხები გაგაოცებთ. ალბათ, წვიმის და განსაკუთრებით ყინულის დროს გზაზე უფრო ფრთხილად იქნებით.
2. სტატიკური ხახუნის ძალა
მოდი გამოცდილება დავაყენოთ
სცადეთ კაბინეტის გადატანა (სურ. 17.6). ის გაუნძრევლად დარჩება მაშინაც კი, თუ მასზე საკმაოდ დიდ ძალას გამოიყენებთ.
რა ძალა აბალანსებს თქვენს მიერ კაბინეტზე გამოყენებული ჰორიზონტალურად მიმართულ ძალას? ეს არის სტატიკური ხახუნის ძალა, რომელიც მოქმედებს კაბინეტზე იატაკის მხრიდან. 
სტატიკური ხახუნის ძალები წარმოიქმნება, როდესაც თქვენ ცდილობთ გადაიტანოთ ერთ-ერთი კონტაქტური სხეული მეორესთან შედარებით, იმ შემთხვევაში, როდესაც სხეულები დასვენებულ მდგომარეობაში არიან ერთმანეთთან შედარებით. ეს ძალები ხელს უშლიან სხეულების ფარდობით მოძრაობას.
5. მოქმედებს თუ არა იატაკზე სტატიკური ხახუნის ძალა კარადის მხრიდან (სურ. 17.6)?
სტატიკური ხახუნის ძალის გამომწვევი მიზეზები მსგავსია მოცურების ხახუნის ძალის გამომწვევ მიზეზებთან: სხეულების შეხების ზედაპირებზე დარღვევების არსებობა და მიზიდულობის ინტერმოლეკულური ძალების მოქმედება.
ჩვენ თანდათან გავზრდით კაბინეტზე მიყენებულ ჰორიზონტალურ ძალას. გარკვეული მნიშვნელობის მიღწევის შემდეგ, კაბინეტი გადაადგილდება და დაიწყებს იატაკზე სრიალს. შესაბამისად, Ftr.pok სტატიკური ხახუნის ძალის მოდული არ აღემატება გარკვეულ ზღვრულ მნიშვნელობას, რომელსაც ეწოდება მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა.
გამოცდილება აჩვენებს, რომ მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა ოდნავ აღემატება მოცურების ხახუნის ძალას. თუმცა, სასკოლო პრობლემების გადაჭრის გასამარტივებლად, ვარაუდობენ, რომ მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა უდრის მოცურების ხახუნის ძალას:
F tr.pok ≤ μN. (2)
თუ სხეული მოსვენებულ მდგომარეობაშია, მაშინ სტატიკური ხახუნის ძალა tr.pok აბალანსებს ძალას, რომელიც მიმართულია სხეულების საკონტაქტო ზედაპირის გასწვრივ და მიდრეკილია სხეულის მოძრაობაზე.
ამიტომ, ამ შემთხვევაში
F tr.pok = F. (3)
გთხოვთ გაითვალისწინოთ: სტატიკური ხახუნის ძალა აკმაყოფილებს ორ ურთიერთობას - უტოლობას (4) და ტოლობას (5). მათგან მოჰყვება უთანასწორობა იმ ძალისთვის, რომელსაც არ შეუძლია სხეულის მოძრაობა:
თუ F > μN, მაშინ სხეული დაიწყებს სრიალს და მასზე იმოქმედებს მოცურების ხახუნის ცხიმები. Ამ შემთხვევაში
F tr \u003d F tr.sk \u003d μN.
(3) და (5) მიმართებები ილუსტრირებულია ხახუნის ძალის Ftr დამოკიდებულების გრაფიკით სხეულზე მიყენებულ F ძალაზე (ნახ. 17.7). 
6. ჰორიზონტალური ძალა F-ის სიდიდის ტოლია მაგიდაზე დადებულ 1 კგ მასის ზოლზე.წელსა და მაგიდას შორის ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,3. რა არის ხახუნის ძალა, რომელიც მოქმედებს ზოლზე მაგიდის მხრიდან, თუ F = 2 N? F = 5 N?
7. ტრაქტორი ჰორიზონტალურად ათრევს 10 ტონა წონის მორებს 40 კნ ძალით. რა არის შეკვრის აჩქარება, თუ მორებისა და გზას შორის ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,3? 0.5?
8. მაგიდაზე განლაგებული 1 კგ მასის ზოლს ათრევს 100 ნ/მ სიმტკიცის ჰორიზონტალური ზამბარა. ხახუნის კოეფიციენტი 0.3. რა არის ზამბარის წაგრძელება x, თუ ზოლი მოსვენებულ მდგომარეობაშია? მოძრაობს 0,5 მ/წმ სიჩქარით?
შეიძლება ხახუნი იყოს მამოძრავებელი ძალა?
ნაბიჯის გადადგმისას ადამიანი უბიძგებს გზას უკან, მოქმედებს მასზე სტატიკური ხახუნის ძალით mp1: ბოლოს და ბოლოს, ბიძგის დროს ძირი გზის მიმართ დგას (ეს ზოგჯერ მითითებულია ძირის მკაფიო ანაბეჭდით) (ნახ. 17.8, ა). ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, გზის მხრიდან ადამიანზე ზემოქმედებს იგივე მოდული სტატიკური ხახუნის ძალა tr2 მიმართული წინ. 
სტატიკური ხახუნის ძალა ასევე აჩქარებს მანქანას (ნახ. 17.8, ბ). როდესაც ბორბალი ცურვის გარეშე მოძრაობს, მისი ყველაზე დაბალი წერტილი გზასთან შედარებით მოსვენებულია. მანქანის მამოძრავებელი ბორბალი (ძრავით ამოძრავებს) გზას უკან უბიძგებს, მასზე მოქმედებს სტატიკური ხახუნის ძალით mp1. ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, გზა ატომით უბიძგებს ბორბალს (და მასთან ერთად მანქანას) წინ სტატიკური ხახუნის ძალით mp2. სწორედ ამ ძალას უწოდებენ ხშირად წევის ძალას.
9. რა მიზანს ემსახურება ლოკომოტივების (ელექტრო და დიზელის ლოკომოტივების) ძალიან მასიური გაკეთება?
10. მანქანის მამოძრავებელი ბორბლების საბურავებსა და გზის ხახუნის კოეფიციენტი უდრის 0,5. დავუშვათ, რომ ჰაერის წინააღმდეგობის უგულებელყოფა შეიძლება.
ა) რა მაქსიმალური აჩქარებით შეიძლება მოძრაობდეს მანქანა, თუ მისი ყველა ბორბალი მოძრაობს?
ბ) მანქანის მაქსიმალური შესაძლო აჩქარება გაიზრდება თუ შემცირდება, თუ მხოლოდ წინა ან მხოლოდ უკანა ბორბლები ამოძრავებს? დაასაბუთეთ თქვენი პასუხი.
მინიშნებები. მანქანის აჩქარება განპირობებულია გზის მხრიდან სტატიკური ხახუნის ძალის მოქმედებით. 
დამატებითი კითხვები და დავალებები
11. ნახაზი 17.9 გვიჩვენებს სრიალის ხახუნის ძალის დამოკიდებულების გრაფიკებს ნორმალურ რეაქციის ძალაზე მაგიდაზე სამი განსხვავებული ზოლის გადაადგილებისას. რომელ ზოლსა და ცხრილს შორის არის ყველაზე დიდი ხახუნის კოეფიციენტი? რის ტოლია?
12. მაგიდაზე არის ოთხი იდენტური წიგნის დასტა, რომელთა წონა თითო 500 გრამია (სურ. 17.10). წიგნების ყდებს შორის ხახუნის კოეფიციენტი არის 0,4. რა ჰორიზონტალურად მიმართული ძალა უნდა იქნას გამოყენებული დარჩენილი წიგნების შესანახად:
ა) მე-4 წიგნის გადატანა?
ბ) მე-3 და მე-4 წიგნების ერთად გადატანა?
გ) ამოიღეთ წიგნი 3?
დ) ამოიღეთ წიგნი 2?
