Уян хатан хүчийг олохын тулд Уян хатан хүч. Томъёо. Тодорхойлолт. Үндсэн ойлголтууд. Үнэмлэхүй ба харьцангуй суналт

Биед гадны хүч үйлчлэх үед энэ нь хэв гажилт үүсдэг (хэмжээ, эзэлхүүн, ихэвчлэн биеийн хэлбэр өөрчлөгддөг). Хатуу биетийн хэв гажилтын явцад болор торны зангилаанд байрлах бөөмсийн анхны тэнцвэрийн байрлалаас шинэ байрлал руу шилжилт хөдөлгөөн үүсдэг. Ийм шилжилт нь бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн хүчнээс сэргийлдэг. Үүний үр дүнд дотоод уян харимхай хүчнүүд гарч ирж, гадаад хүчийг тэнцвэржүүлдэг. Эдгээр хүчийг деформацид орсон биед хэрэглэнэ. Уян хатан хүчний хэмжээ нь биеийн хэв гажилттай пропорциональ байна.

Уян хатан хүчний тодорхойлолт ба томьёо

Тодорхойлолт

Уян хатан байдлын хүчБиеийн хэв гажилтын үр дүнд үүсдэг цахилгаан соронзон шинж чанартай хүчийг гадны нөлөөнд үзүүлэх хариу үйлдэл гэж нэрлэдэг.

Уян хэв гажилт гэдэг нь гадны хүчний нөлөөлөл дууссаны дараа бие нь өмнөх хэлбэр, хэмжээсээ сэргээж, хэв гажилт арилдаг хэв гажилт юм. Гадны хүч нь уян хатан хязгаар гэж нэрлэгддэг тодорхой утгаас хэтрээгүй тохиолдолд л хэв гажилт нь уян харимхай болно. Уян хэв гажилтын үед үүсэх уян харимхай хүч нь потенциал юм. Деформацийн үед уян харимхай хүчний векторын чиглэл нь шилжилтийн векторын чиглэлийн эсрэг байна. Эсвэл өөр аргаар бид уян харимхай хүч нь деформацийн үед бөөмсийн хөдөлгөөний эсрэг чиглэгддэг гэж хэлж болно.

Хатуу бодисын уян хатан шинж чанарын шинж чанар

Хатуу бодисын уян хатан шинж чанар нь стрессээр тодорхойлогддог бөгөөд үүнийг ихэвчлэн үсгээр тэмдэглэдэг. Стресс гэдэг нь биеийн нэгж хэсэгт унадаг уян харимхай хүчтэй тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм.

энд dF upr нь биеийн уян хатан байдлын хүчний элемент; dS нь биеийн огтлолын хэсгийн элемент юм. Хэрэв вектор dS-д перпендикуляр байвал хүчдэлийг хэвийн гэж нэрлэдэг.

Уян хүчийг тооцоолох томъёо нь дараах илэрхийлэл юм.

Үүнд - харьцангуй хэв гажилт, - үнэмлэхүй хэв гажилт, x - биеийн хэлбэр, хэмжээг тодорхойлсон хэмжигдэхүүний анхны утга; K нь уян хатан байдлын модуль ( at ). Уян хатан байдлын модулийн харилцан хамаарлыг уян хатан байдлын коэффициент гэж нэрлэдэг. Энгийнээр хэлбэл, уян харимхай хүч нь деформацийн хэмжээтэй пропорциональ байна.

Уртааш хурцадмал байдал (шахалт)

Уртааш (нэг талт) суналт нь суналтын (шахалтын) хүчний нөлөөн дор биеийн урт нэмэгдэх (бууралт) үүсдэг. Энэ төрлийн хэв гажилтыг зогсоох нөхцөл нь дараахь тэгш байдлыг хангах явдал юм.

Энд F нь биед үзүүлэх гадаад хүч, Фупр нь биеийн уян хатан байдлын хүч юм. Харж байгаа процессын хэв гажилтын хэмжүүр нь харьцангуй суналт (шахалт) юм.

Дараа нь уян хатан хүчний модулийг дараах байдлаар тодорхойлж болно.

энд E нь Янгийн модуль бөгөөд авч үзэж буй тохиолдолд уян хатан модуль (E=K)-тай тэнцүү бөгөөд биеийн уян хатан шинж чанарыг тодорхойлдог; l - биеийн анхны урт; – ачааллын үед уртын өөрчлөлт F=F_upr. At нь дээжийн хөндлөн огтлолын талбай юм.

Илэрхийллийг (4) Hooke-ийн хууль гэж нэрлэдэг.

Хамгийн энгийн тохиолдолд пүршийг сунгах (шахах) үед үүсэх уян хатан хүчийг авч үзье. Дараа нь Хукийн хуулийг дараах байдлаар бичнэ.

Энд F x нь уян хатан хүчний проекцын модуль; k - пүршний тогтмол, x - пүршний суналт.

Шилжилтийн хэв гажилт

Тайрах нь тодорхой хавтгайд параллель байгаа биеийн бүх давхаргууд бие биентэйгээ харьцуулахад шилжсэн хэв гажилт юм. Тайрах үед гажигтай биеийн эзэлхүүн өөрчлөгддөггүй. Нэг хавтгай нөгөөтэйгөө харьцангуй шилжсэн сегментийг үнэмлэхүй шилжилт гэж нэрлэдэг (Зураг 1 сегмент AA '). Хэрэв шилжилтийн өнцөг () бага бол . Энэ булан? (харьцангуй зүслэг) харьцангуй хэв гажилтыг тодорхойлдог. Энэ тохиолдолд хүчдэл нь:

Энд G нь зүсэлтийн модуль юм.

Уян хатан хүчний нэгжүүд

SI систем дэх уян харимхай хүчний хэмжилтийн үндсэн нэгж (мөн бусад хүчнүүд) нь: \u003d H

SGS-д: =dyn

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

Жишээ

Дасгал хийх.Пүршийг деформаци хийх үед уян харимхай хүчний ажил ямар байх вэ, хөшүүн чанар нь k-тэй тэнцүү вэ? Хэрэв пүршний анхны өргөтгөл x 1 байсан бол дараагийн өргөтгөл нь x 2 байна.

Шийдэл.Хукийн хуулийн дагуу бид уян хатан хүчний модулийг дараах байдлаар олно.

Энэ тохиолдолд эхний хэв гажилтын уян хатан хүч нь дараахь хэмжээтэй тэнцүү байна.

Хоёрдахь хэв гажилтын хувьд бид дараах байдалтай байна.

Уян хатан хүчний ажлыг (A) дараах байдлаар олж болно.

уян харимхай хүчний дундаж утга нь дараахтай тэнцүү байна.

S-нүүлгэн шилжүүлэх модуль, тэнцүү:

Нүүлгэн шилжүүлэх векторууд ба уян харимхай хүчний векторуудын хоорондох өнцөг (эдгээр векторууд нь эсрэг чиглэлд чиглэгддэг). Ажлын (1.4) томъёонд (1.2), (1.3), (1.5) ба (1.6) илэрхийлэлүүдийг орлуулж, бид дараахь зүйлийг авна.

Хариулах.

Жишээ

Дасгал хийх. m масстай биеийг (материаллаг цэг гэж үзэж болно) резинэн утсанд бэхлэгдсэн байна. Энэ бие нь n эргэлтийн давтамжтай хэвтээ хавтгай дахь тойргийг дүрсэлдэг. Утасны босоо тэнхлэгээс хазайх өнцөг нь . Утасны хөшүүн чанар нь k. Сунгагдаагүй хүйн ​​(l 0) урт нь хэд вэ?

Тодорхойлолт

Биеийн хэв гажилтын үр дүнд үүсч, түүнийг анхны байдалд нь оруулахыг оролдох хүчийг нэрлэдэг уян хатан хүч.

Ихэнхдээ үүнийг $(\overline(F))_(upr)$ гэж тэмдэглэдэг. Биеийн гажигтай үед л уян харимхай хүч гарч ирэх ба хэв гажилт арилвал алга болдог. Хэрэв гадны ачааллыг арилгасны дараа бие нь хэмжээ, хэлбэрээ бүрэн сэргээдэг бол ийм хэв гажилтыг уян харимхай гэж нэрлэдэг.

И.Ньютоны үеийн хүн Р.Хук уян харимхай хүч нь хэв гажилтын хэмжээнээс хамааралтай болохыг тогтоожээ. Хук өөрийн дүгнэлтийн үнэн зөв эсэхэд удаан хугацаагаар эргэлзэж байв. Тэрээр нэгэн номондоо хуулийнхаа шифрлэгдсэн томъёоллыг өгсөн. Энэ нь латинаар "Ut tensio, sic vis" гэсэн утгатай: сунгалт гэж юу вэ, тийм л хүч чадал юм.

Босоо доош чиглэсэн суналтын хүчинд ($\overline(F)$) нөлөөлж буй пүршийг авч үзье (Зураг 1).

$\overline(F\ )$ хүчийг деформацийн хүч гэнэ. Деформацийн хүчний нөлөөн дор булгийн урт нэмэгддэг. Үүний үр дүнд хавар уян харимхай хүч ($(\overline(F))_u$) гарч ирэх ба $\overline(F\ )$ хүчийг тэнцвэржүүлнэ. Хэрэв деформаци нь бага, уян хатан байвал пүршний суналт ($\Дельта l$) нь деформацийн хүчтэй шууд пропорциональ байна.

\[\overline(F)=k\Delta l\left(1\баруун),\]

Энд пропорциональ коэффициентийг пүршний хөшүүн чанар (уян хатан байдлын илтгэлцүүр) $k$ гэнэ.

Хатуу байдал (өмч чанар) нь хэв гажилтанд орсон биеийн уян хатан шинж чанарын шинж чанар юм. Хатуу байдал нь биеийн гадны хүчийг эсэргүүцэх чадвар, геометрийн параметрүүдийг хадгалах чадвар гэж тооцогддог. Пүршний хөшүүн чанар их байх тусам өгөгдсөн хүчний нөлөөн дор түүний урт нь бага өөрчлөгддөг. Хөшүүн байдлын коэффициент нь хөшүүн байдлын үндсэн шинж чанар юм (биеийн шинж чанар).

Пүршний хөшүүн байдлын коэффициент нь пүршийг хийсэн материал, түүний геометрийн шинж чанараас хамаарна. Жишээлбэл, дугуй утсаар ороож, тэнхлэгийн дагуу уян хатан хэв гажилтанд өртсөн ороомогтой пүршний хөшүүн байдлын коэффициентийг дараах байдлаар тооцоолж болно.

Энд $G$ нь зүсэлтийн модуль (материалаас хамаарч утга); $d$ - утасны диаметр; $d_p$ - хаврын ороомгийн диаметр; $n$ нь пүршний ороомгийн тоо юм.

Олон улсын нэгжийн систем (SI) дахь хөшүүн байдлын коэффициентийг хэмжих нэгж нь Ньютоныг тоолуурт хуваасан байна.

\[\left=\left[\frac(F_(upr\ ))(x)\right]=\frac(\left)(\left)=\frac(H)(m).\]

Хатуу байдлын коэффициент нь пүршний уртыг нэгж зайд өөрчлөхөд шаардагдах хүчний хэмжээтэй тэнцүү байна.

Хаврын хөшүүн байдлын томъёо

$N$ пүршүүдийг цуваа холбоно. Дараа нь бүх үений хөшүүн чанар нь дараах байдалтай тэнцүү байна.

\[\frac(1)(k)=\frac(1)(k_1)+\frac(1)(k_2)+\цэг =\нийлбэр\хязгаарлалт^N_(\ i=1)(\frac(1) (k_i)\зүүн(3\баруун),)\]

Энд $k_i$ нь $i-th$ пүршний хөшүүн чанар юм.

Пүршийг цуваа холбосон үед системийн хөшүүн байдлыг дараах байдлаар тодорхойлно.

Шийдэл бүхий асуудлын жишээ

Жишээ 1

Дасгал хийх.Ачаалал байхгүй үед пүршний урт $l=0.01$ m, хөшүүн чанар нь 10 $\frac(N)(m)-тэй тэнцүү байна.\ $Үйлчлэх хүч бол пүршний хөшүүн чанар ба түүний урт ямар байх вэ? пүрш нь $F$= 2 N ? Пүршний хэв гажилт нь бага, уян хатан байна гэж үзье.

Шийдэл.Уян хэв гажилтын үед пүршний хөшүүн чанар нь тогтмол утга бөгөөд энэ нь бидний асуудалд:

Уян хэв гажилтын үед Хукийн хууль биелнэ.

(1.2) -аас бид пүршний суналтыг олно.

\[\Дельта l=\frac(F)(k)\зүүн(1.3\баруун).\]

Сунгасан пүршний урт нь:

Хаврын шинэ уртыг тооцоолох:

Хариулах. 1) $k"=10\ \frac(Н)(m)$; 2) $l"=0.21$ м

Жишээ 2

Дасгал хийх.$k_1$ ба $k_2$ хөшүүн чанар бүхий хоёр пүршийг цуваа холбосон. Хоёр дахь пүршний уртыг $\Дельта l_2$-оор нэмэгдүүлбэл эхний пүршний суналт (зураг 3) ямар байх вэ?

Шийдэл.Хэрэв пүршийг цуваа холбосон бол пүрш тус бүрт үйлчлэх хэв гажилтын хүч ($\overline(F)$) ижил байна, өөрөөр хэлбэл эхний пүршний хувьд дараах байдлаар бичиж болно.

Хоёр дахь хаврын хувьд бид бичнэ:

Хэрэв (2.1) ба (2.2) илэрхийллийн зүүн хэсгүүд тэнцүү бол баруун хэсгүүдийг мөн адил тэгшитгэж болно.

Тэгш байдлаас (2.3) бид эхний булгийн суналтыг олж авна.

\[\Delta l_1=\frac(k_2\Delta l_2)(k_1).\]

Хариулах.$\Дельта l_1=\фрак(k_2\Дельта l_2)(k_1)$

Хэрэв биед ямар нэгэн хүч үйлчилбэл энэ хүчний нөлөөгөөр бие хөдөлдөг гэдгийг та бид мэднэ. Жишээлбэл, навч дэлхийг татдаг тул газарт унадаг. Гэвч хэрэв навч вандан сандал дээр унавал энэ нь үргэлжлүүлэн унахгүй, вандан сандал дээр унахгүй, харин амарч байна.

Хэрэв навч гэнэт хөдлөхөө больсон бол энэ нь түүний хөдөлгөөнийг эсэргүүцэх хүч гарч ирсэн гэсэн үг юм. Энэ хүч нь дэлхийн таталцлын эсрэг чиглэлд үйлчилдэг бөгөөд үүнтэй тэнцүү байна. Физикийн хувьд таталцлын хүчийг эсэргүүцдэг энэ хүчийг уян хатан байдлын хүч гэж нэрлэдэг.

Уян хатан хүч гэж юу вэ?

Антошка гөлөг шувуу харах дуртай.

Уян хатан байдлын хүч гэж юу болохыг тайлбарлах жишээний хувьд шувууд болон олсыг бас санацгаая. Шувуу олс дээр сууж байх үед өмнө нь хэвтээ байдлаар сунгасан дэмжлэг нь шувууны жин дор унжиж, бага зэрэг сунадаг. Шувуу эхлээд олстой хамт газар хөдөлж, дараа нь зогсдог. Энэ нь олсонд өөр шувуу нэмэгдэхэд тохиолддог. Тэгээд өөр. Өөрөөр хэлбэл, олсны цохилтын хүч нэмэгдэхийн хэрээр энэ хэв гажилтыг эсэргүүцэх хүч нь бүх шувуудын жинтэй тэнцэх хүртэл хэлбэрээ алдах нь тодорхой юм. Тэгээд доошоо чиглэсэн хөдөлгөөн зогсдог.

Суспензийг сунгах үед уян харимхай хүч нь таталцлын хүчтэй тэнцүү байх болно, дараа нь суналт зогсдог.

Энгийнээр хэлбэл, уян харимхай хүчний ажил нь бусад объектууд дээр ажилладаг объектын бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах явдал юм. Хэрэв уян хатан байдлын хүч даван туулахгүй бол бие нь эргэлт буцалтгүй гажигтай болно. Цас ихтэй үед олс тасардаг, их хэмжээний ургац хурааж идвэл уутны бариул тасардаг, алимны мөчир тасардаг гэх мэт.

Уян хатан байдлын хүч хэзээ үүсдэг вэ? Бие махбодид нөлөөлж эхлэх мөчид. Шувуу олс дээр сууж байхдаа. Мөн шувуу хөөрөхөд алга болдог. Энэ нь нөлөөлөл зогсох үед гэсэн үг юм. Уян хатан хүчийг хэрэглэх цэг нь нөлөөлөл үүсэх цэг юм.

Деформаци

Биеийн хэв гажилтын үед л уян харимхай хүч үүсдэг. Хэрэв биеийн хэв гажилт арилвал уян харимхай хүч ч мөн алга болно.

Деформаци нь янз бүрийн хэлбэртэй байдаг: хурцадмал байдал, шахалт, зүсэлт, гулзайлтын болон мушгиа.

Сунгах - бид биеийг хаврын жингээр эсвэл биеийн жингийн дор сунадаг энгийн уян туузаар жинлэнэ.

Шахах - бид хавар дээр хүнд зүйл тавьдаг

Шифт - хайч эсвэл хөрөөний ажил, сул сандал, шалыг суурь болгон, суудлыг ачааллын хавтгай болгон авах боломжтой.

Гулзайлгах - манай шувууд бие бялдрын боловсролын хичээл дээр оюутнуудтай хэвтээ баар, мөчир дээр суув

Уян хатан хүч гэж юу вэ?

Уян хатан байдлын хүчийг биеийн хэв гажилтаар үүсдэг ба деформацийн үед биеийн хэсгүүдийн хөдөлгөөний эсрэг чиглэлд чиглэсэн хүч гэж нэрлэдэг.

Илүү тод жишээ болгохын тулд уян харимхай хүч гэж юу болохыг илүү сайн ойлгохын тулд өдөр тутмын амьдралаас тод жишээ авъя. Таны өмнө нойтон хувцас өлгөсөн жирийн хувцасны утас байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Хэрэв бид нойтон хувцсаа сайн бэхэлсэн хэвтээ олс дээр өлгөх юм бол энэ олс нь юмны хүндийн дор хэрхэн нугалж, сунадаг болохыг харах болно.

Эхлээд та бид хоёр нэг нойтон юмыг олсоор өлгөж, олстойгоо хамт газар бөхийж, дараа нь яаж зогсдогийг хараарай. Дараа нь бид дараагийн зүйлийг өлгөж, ижил үйлдэл давтагдаж, олс нь улам бүр нугалж байгааг харна.

Энэ тохиолдолд олс дээр үйлчлэх хүч нэмэгдэх тусам энэ хэв гажилтыг эсэргүүцэх хүч нь бүх зүйлийн жинтэй тэнцүү болтол деформаци үүснэ гэсэн дүгнэлт гарч байна. Үүний дараа л доошоо чиглэсэн хөдөлгөөн зогсоно.

Уян харимхай хүчний ажил нь бусад объектууд дээр ажилладаг объектын бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах явдал гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хэрэв уян харимхай хүч үүнийг даван туулах чадваргүй бол бие нь эргэлт буцалтгүй гажигтай, өөрөөр хэлбэл олс зүгээр л эвдэрч магадгүй юм.

Эндээс риторик асуулт гарч ирнэ. Уян хатан байдлын хүч ямар үед үүссэн бэ? Мөн энэ нь бид дөнгөж хувцас өлгөж эхэлж байх үед, өөрөөр хэлбэл биед анхны нөлөө үзүүлэх үед тохиолддог. Мөн угаалга хатаж, бид үүнийг тайлж авбал уян хатан чанар алга болно.

Төрөл бүрийн хэв гажилт

Одоо бид уян харимхай хүч нь хэв гажилтын үр дүнд гарч ирдэг гэдгийг аль хэдийн мэддэг болсон.

Деформаци гэж юу болохыг санацгаая? Деформаци гэдэг нь гадны хүчний үйлчлэлээр биеийн хэмжээ, хэлбэр өөрчлөгдөхийг хэлнэ.

Мөн хэв гажилт үүсэх шалтгаан нь биеийн янз бүрийн хэсгүүд ижил аргаар хөдөлдөггүй, гэхдээ өөр өөр байдлаар хөдөлдөг. Ижил хөдөлгөөнөөр бие нь үргэлж анхны хэлбэр, хэмжээстэй байх болно, өөрөөр хэлбэл гажиггүй болно.

Тэнд ямар хэв гажилтыг ажиглаж болох вэ гэсэн асуултыг авч үзье.

Хэлбэрийн өөрчлөлтийн шинж чанараас хамааран деформацийн төрлүүдийг хувааж болно.

Үүнээс гадна хэв гажилт нь хоёр төрөлд хуваагдана. Энэ тохиолдолд деформаци нь уян харимхай эсвэл хуванцар хэв гажилт байж болно.

Жишээлбэл, та булаг авч, сунгаж, дараа нь суллавал ийм хэв гажилтын дараа пүрш нь өмнөх хэмжээ, хэлбэрээ сэргээх болно. Энэ нь уян хатан хэв гажилтын жишээ болно.

Өөрөөр хэлбэл, хэрэв бид биед үзүүлэх нөлөөлөл дууссаны дараа хэв гажилт нь бүрэн арилдаг бол ийм хэв гажилт нь уян харимхай болно.

Одоо өөр жишээ авъя. Нэг ширхэг plasticine авч, шахаж эсвэл ямар нэгэн дүрс хийцгээе. Үйлдэл дууссаны дараа ч гэсэн хуванцар хэлбэр өөрчлөгдөөгүй, өөрөөр хэлбэл гажигтай хэвээр байсныг та бид харж байна. Ийм уян хатан бус хэв гажилт нь хуванцар юм.

Хуванцар хэв гажилтын үед гадны хүч түүн дээр ажиллахаа больсон ч гэсэн энэ нь хэвээр байна.

Энэ төрлийн хэв гажилтыг шавар эсвэл хуванцараар загварчлахаас гадна хуурамчаар үйлдэх, тамгалах техникийн процессуудад ашигладаг.

Дасгал:Зураг дээр ямар төрлийн хэв гажилтыг харж байгааг тайлбарлана уу?

Уян хатан хүч ба Хукийн хууль

Уян харимхай хүчний хэмжээ нь бие махбодид өртөж буй хэв гажилтын хэмжээнээс хамаарна. Тиймээс деформаци ба уян харимхай хүч нь хоорондоо нягт холбоотой байдаг. Хэрэв нэг утга өөрчлөгдсөн бол нөгөөд нь өөрчлөлт орсон гэсэн үг.

Тиймээс, хэрэв бид биеийн хэв гажилтыг мэддэг бол энэ биед үүссэн уян хатан хүчийг тооцоолж болно. Үүний эсрэгээр, хэрэв бид уян хатан байдлын хүчийг мэддэг бол биеийн хэв гажилтын зэргийг хялбархан тодорхойлж чадна.

Жишээлбэл, та пүрш аваад ижил жинтэй жинг өлгөхөд дараагийн дүүжлэгдсэн ачаалал болгонд хавар улам бүр сунаж байгааг харж болно. Мөн энэ хавар илүү их гажигтай байх тусам уян харимхай хүч илүү их болж байгааг анзаараарай.

Хэрэв бид жин нь ижил масстай болохыг харгалзан үзвэл тэдгээрийг нэг нэгээр нь өлгөхөд шинэ суспенз болгонд пүршний урт яг ижил хэмжээгээр нэмэгдэж байгааг харж болно.

Уян биетийн уян харимхай хүч ба хэв гажилтын хоорондын хамаарлыг олохын тулд Английн нэрт эрдэмтэн Роберт Хукийн нээсэн томъёог ашиглах хэрэгтэй.

Эрдэмтэд биеийн уртын өсөлт ба энэ уртасалтын улмаас үүссэн уян харимхай хүчний хоорондох энгийн хамаарлыг тогтоожээ.

Энэ томъёонд дельта нь утгад гарсан өөрчлөлтийг илэрхийлдэг.

Hooke-ийн хуульд жижиг хэв гажилтын хувьд уян хатан хүч нь биеийн суналттай шууд пропорциональ байна гэж заасан байдаг.

Өөрөөр хэлбэл, илүү их хэв гажилт гарч ирэх тусам бидний ажиглаж чадах уян хатан хүч их байх болно.

Гэхдээ Хукийн хууль нь уян хатан хэв гажилт байгаа тохиолдолд л хүчинтэй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Байгаль дахь уян хатан байдлын хүч

Уян хатан байдлын хүч нь байгальд нэлээд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Үнэхээр энэ хүчний ачаар л ургамал, амьтан, хүний ​​эд эсүүд асар их ачааллыг тэсвэрлэхийн зэрэгцээ эвдэрч, нурж унахгүй.

Ургамал салхины дор нугалж, эсвэл модны мөчир цасны жин дор бөхийж, уян хатан хүчний үйл ажиллагааны үр дүнд өмнөх хэлбэртээ буцаж ирдэг ийм зургийг та нэг бус удаа харсан байх.

Мөн та нар бүгд хүчтэй хар салхины довтолгооны дор модны мөчир хэрхэн хугарсныг ажиглаж болно. Салхины хүч нь модны уян хатан хүчнээс давсан тохиолдолд ийм үр дүнг бид ажиглаж болно.

Дэлхий дээрх бүх бие нь зөвхөн уян хатан байдлын хүчээр атмосферийн даралтын хүчийг тэсвэрлэх чадвартай. Гүн усны оршин суугчид илүү их ачааллыг тэсвэрлэх чадвартай. Тиймээс бид зөвхөн уян хатан байдлын хүчээр байгаль дээрх бүх амьд организмууд механик ачааллыг тэсвэрлэхээс гадна хэлбэр дүрсээ хадгалах боломжтой гэсэн логик дүгнэлтэд хүрч чадна.

Модны мөчир дээр сууж буй шувуудын сүрэг, бутанд өлгөөтэй усан үзмийн баглаа, гацуурын сарвуу дээр асар том цасан бүрхүүл - энэ бол байгаль дахь уян хатан байдлын тод илрэл юм.

Алдарт Хукийн хууль бидний амьдралын бараг бүх салбарт үйлчилдэг. Үүнийг өдөр тутмын амьдралд ч, архитектурт ч хийх боломжгүй юм. Энэ хуулийг байшин, машин барихад ашигладаг. Эгог худалдаанд хүртэл ашигладаг.

Гэхдээ циркийн талбайд уян хатан байдлын хүчийг ашиглаж болно гэж та нарын хүн бүр төсөөлөөгүй байх. Өнгөрсөн зууны өмнөхөн алдарт Франкони циркт "Бөмбөгөртэй хүн" хэмээх дугаарыг үзүүлж байжээ.

Үүний тулд циркийн талбайд асар том их буу суурилуулсан бөгөөд түүнээс нэг хүн бууджээ. Нунтаг хийгээр бус, пүршний тусламжтайгаар буудсан гэж сэжиглээгүй тул үзэгчид энэ тоог гайхшруулжээ. Бууны торонд хүчирхэг уян пүршийг байрлуулсан бөгөөд "Гуйя!" хошуунаас нь хавар зураачийг талбай руу шидсэн. Яахав архирах, утаа, гал түймэр энэ дугаарын нөлөөг улам нэмэгдүүлж, үзэгчдийг айдаст автуулсан.

Сэдвүүд > Физик > Физик 7-р анги

Эрт орой хэзээ нэгэн цагт физикийн хичээлд суралцаж байх үед сурагчид, оюутнууд уян харимхай хүч ба Хукийн хуультай холбоотой асуудалтай тулгардаг бөгөөд үүнд хаврын хөшүүн байдлын коэффициент гарч ирдэг. Энэ хэмжигдэхүүн гэж юу вэ, энэ нь биеийн хэв гажилт болон Хукийн хуультай ямар холбоотой вэ?

Эхлээд үндсэн нэр томъёог тодорхойлъёүүнийг энэ нийтлэлд ашиглах болно. Хэрэв та гаднаас нь биед үйлчилбэл энэ нь хурдатгал эсвэл деформацид орох болно гэдгийг мэддэг. Деформаци гэдэг нь гадны хүчний нөлөөгөөр биеийн хэмжээ, хэлбэр өөрчлөгдөхийг хэлнэ. Хэрэв ачаалал дууссаны дараа объект бүрэн сэргээгдсэн бол ийм хэв гажилтыг уян харимхай гэж үзнэ; хэрэв бие нь өөрчлөгдсөн төлөвт (жишээлбэл, нугалж, сунгасан, шахсан гэх мэт) хэвээр байвал деформаци нь хуванцар юм.

Хуванцар хэв гажилтын жишээ нь:

• шавар урлал;
• нугалсан хөнгөн цагаан халбага.

Эргээд, уян хатан хэв гажилтыг харгалзан үзнэ:

• уян харимхай хамтлаг (та үүнийг сунгаж болно, дараа нь анхны байдалдаа эргэж орно);
• хавар (шахалтын дараа дахин шулуун болно).

Биеийн уян хатан хэв гажилтын үр дүнд (ялангуяа хавар) уян харимхай хүч үүсдэг бөгөөд энэ нь хэрэглэсэн хүчний үнэмлэхүй утгатай тэнцүү боловч эсрэг чиглэлд чиглэсэн байдаг. Пүршний уян хатан хүч нь түүний суналттай пропорциональ байх болно. Математикийн хувьд үүнийг дараах байдлаар бичиж болно.

Энд F нь уян харимхай хүч, x нь сунгалтын үр дүнд биеийн урт өөрчлөгдсөн зай, k нь бидэнд хэрэгтэй хөшүүн байдлын коэффициент юм. Дээрх томьёо нь мөн нимгэн суналтын саваа Хукийн хуулийн онцгой тохиолдол юм. Энэ хуулийг ерөнхий хэлбэрээр "Уян биет үүссэн хэв гажилт нь энэ биед үзүүлэх хүчтэй пропорциональ байх болно" гэж томъёолсон болно. Энэ нь жижиг хэв гажилтын тухай ярьж байгаа тохиолдолд л хүчинтэй болно (хүчдэл эсвэл шахалт нь анхны биеийн уртаас хамаагүй бага).

Хөшүүн байдлын хүчин зүйлийг тодорхойлох

Хатуу байдлын хүчин зүйл(энэ нь уян хатан чанар эсвэл пропорциональ байдлын коэффициентийн нэрстэй) ихэвчлэн k үсгээр бичигддэг боловч заримдаа та D эсвэл c тэмдэглэгээг харж болно. Тоон хувьд хөшүүн чанар нь пүршийг нэгж уртад сунгах хүчний хэмжээтэй тэнцүү байх болно (SI-ийн хувьд 1 метр). Уян хатан байдлын коэффициентийг олох томъёог Хукийн хуулийн тусгай тохиолдлоос гаргаж авсан болно.

Хатуу байдлын утга их байх тусам биеийн хэв гажилтын эсэргүүцэл их байх болно. Hooke коэффициент нь бие нь гадны ачааллын нөлөөнд хэр тогтвортой байгааг харуулдаг. Энэ параметр нь геометрийн параметрүүд (утасны диаметр, эргэлтийн тоо, утас тэнхлэгээс ороомгийн диаметр) болон түүний хийсэн материалаас хамаарна.

SI дахь хөшүүн байдлын нэгж нь Н/м байна.

Системийн хөшүүн байдлын тооцоо

Илүү нарийн төвөгтэй ажлууд байдаг нийт хөшүүн байдлын тооцоо шаардлагатай. Ийм даалгаварт булагуудыг цуваа эсвэл зэрэгцээ холбодог.

Пүршний системийн цуваа холболт

Цуврал холболттой үед системийн ерөнхий хөшүүн чанар буурдаг. Уян хатан байдлын коэффициентийг тооцоолох томъёо нь дараах байдалтай байна.

1/k = 1/k1 + 1/k2 + … + 1/ki,

Энд k нь системийн нийт хөшүүн чанар, k1, k2, …, ki нь элемент бүрийн бие даасан хөшүүн чанар, i нь системд оролцсон бүх булгийн нийт тоо юм.

Хаврын системийн зэрэгцээ холболт

Пүршийг зэрэгцээ холбох үед, системийн уян хатан байдлын нийт коэффициентийн утга нэмэгдэх болно. Тооцооллын томъёо дараах байдлаар харагдах болно.

k = k1 + k2 + … + ki.

Пүршний хөшүүн байдлыг эмпирик аргаар хэмжих - энэ видеон дээр.

Туршилтын аргаар хөшүүн байдлын коэффициентийг тооцоолох

Энгийн туршилтын тусламжтайгаар та бие даан тооцоолж болно, Hooke коэффициент ямар байх вэ. Туршилтын хувьд танд хэрэгтэй болно:

• шугам;
• хавар;
• мэдэгдэж буй масстай ачаа.

Туршлагатай болгох үйлдлүүдийн дараалал дараах байдалтай байна.

1. Хаврын хаварыг босоо байдлаар засах шаардлагатай бөгөөд үүнийг ямар ч тохиромжтой тулгуураас өлгөх хэрэгтэй. Доод ирмэг нь чөлөөтэй байх ёстой.
2. Захирагч ашиглан түүний уртыг хэмжиж, x1 гэж бичнэ.
3. Чөлөөт төгсгөлд та мэдэгдэж буй масстай m ачааг өлгөх хэрэгтэй.
4. Пүршний уртыг ачаалалтай байдалд хэмждэг. x2 гэж тэмдэглэнэ.
5. Үнэмлэхүй суналтыг тооцоолно: x = x2-x1. Олон улсын нэгжийн системд үр дүнд хүрэхийн тулд нэн даруй сантиметр эсвэл миллиметрээс метр болгон хөрвүүлэх нь дээр.
6. Деформацийг үүсгэсэн хүч нь биеийн таталцлын хүч юм. Үүнийг тооцоолох томъёо нь F = mg, энд m нь туршилтанд ашигласан ачааллын масс (кг болгон хөрвүүлсэн), g нь чөлөөт хурдатгалын утга бөгөөд ойролцоогоор 9.8 байна.
7. Тооцооллын дараа зөвхөн хөшүүн байдлын коэффициентийг олоход л үлддэг бөгөөд үүний томъёог дээр дурдсан болно: k = F / x.

Хөшүүн байдлыг олох даалгаврын жишээ

Даалгавар 1

10см урттай пүрш дээр F=100Н хүч үйлчилнэ.Сунгасан пүршний урт 14см.Хөшүүний коэффициентийг ол.

1. Бид үнэмлэхүй суналтын уртыг тооцоолно: x = 14-10 = 4 см = 0.04 м.
2. Томъёоны дагуу бид хөшүүн байдлын коэффициентийг олно: k = F / x = 100 / 0.04 = 2500 Н / м.

Хариулт: пүршний хөшүүн чанар 2500 Н/м байна.

Даалгавар 2

10 кг жинтэй ачааг пүрш дээр өлгөхөд 4 см-ээр сунгав.Өөр 25 кг жинтэй ачаа хэр удаан сунахыг тооцоол.

1. Пүршийг деформацид оруулах хүндийн хүчийг олъё: F = mg = 10 9.8 = 98 Н.
2. Уян хатан байдлын коэффициентийг тодорхойлъё: k = F/x = 98 / 0.04 = 2450 Н/м.
3. Хоёр дахь ачаалал үйлчлэх хүчийг тооцоол: F = mg = 25 9.8 = 245 Н.
4. Хукийн хуулийн дагуу бид үнэмлэхүй суналтын томъёог бичнэ: x = F/k.
5. Хоёр дахь тохиолдолд бид суналтын уртыг тооцоолно: x = 245 / 2450 = 0.1 м.

Хариулт: хоёр дахь тохиолдолд хавар 10 см-ээр сунах болно.

Видео

Энэ видео нь пүршний хөшүүн байдлыг хэрхэн тодорхойлохыг харуулах болно.