1 дәріс. Механикалық қозғалыстардың теориялық негіздері
Үйкеліс күші бар кездегі қозғалыс
жүктеу/скачать 3,36 Mb. Pdf көрінісі
|
Дәрістер мазмұны
| 6.5. Үйкеліс күші бар кездегі қозғалыс
Энергияның сақталу заңы кинетикалық және потенциалдық энергиялардың қосындысының тұрақтылығы түрінде берілмейтін жағдайды қарастырайық. Яғни, денеге үйкеліс күші әрекет жасаса, механикалық энергияның бір бөлігі үйкелетін денелердің ішкі энергиясына айналады. Егер бір дене бетінде жатқан екінші денеге түйісу бетіне параллель бағытта шамасы аз күшпен әсер етсек, қозғалыс (сырғанау) байқалмауы да мүмкін. Олай болса, қайсыбір екі дене түйіскенде, олардың беттерінің арасында сырғанауға қарсылық жасайтын күш пайда болады. Сырғанау тек сыртқы тангенциаль күш белгілі бір шамадан артқанда ғана басталады. Сонымен тыныштық үйкеліс күші денеге түсірілген сыртқы күшке тең болып, нольден қайсыбір максимал мәнге дейін өзгереді. Ол сыртқы күшті теңестіріп, қарсы бағытталады. Үйкеліс шамасы қысымға, дене затына, түйіскен беттердің күйіне тәуелді. Сыртқы тангенциаль күш максималды тыныштық үйкеліс күшінен артқаннан кейін сырғанау басталады. Бұл жағдайда үйкеліс күші жылдамдыққа қарсы бағытталған. Үйкеліс күші жылдамдықтар өте кішкентай болғанда ғана жылдамдыққа тәуелді болмауы мүмкін. Бұл тұжырымдаманың өзін кез келген дене үшін, кез келген сапамен өңделген түйіскен беттер үшін қолдануға болмайды. Тәжірибе максималды тыныштық үйкеліс күші F 0, max , сол сияқты сырғанау үйкеліс күші мәндері де денені сырғанау бетіне қысып тұрған күшке тәуелді екендерін көрсетеді. Олар нормалдық қысым күшіне пропорционал: 𝐹 ү = 𝜇𝑁 , (6.5.1) мұнда – үйкеліс коэффициенті, N – тіреу реакциясының күші. Ол Ньютонның үшінші заңы бойынша нормаль қысым күшіне тең. Құрғақ беттер арасындағы үйкеліс күштер заңын (құрғақ үйкеліс) түсіндіретін қанағаттанарлық теория әзірге жоқ. Бұл құбылысты жуықтап былай түсіндіруге болады. Дене беті әрқашан тегіс емес, кедір-бұдыр екенін көреміз. Екі дене түйіскенде бұл кедір- бұдырлар жергілікті қысымға (әрине, жанасу ауданы бойынша орташа қысымға да) тәуелді деформацияланады. Бұл деформациялар серпімді де, серпімді емес те болуы мүмкін. Динамикада құрғақ үйкелісті ескеру жылдамдыққа қарсы бағытталған үйкеліс күшін ескеруге келіп тіреледі. Бұл ретте тыныштық үйкелісінің болуы екі қызық құбылыстың – іркілу және тайғақтау (занос) байқалуына себеп болады. Горизонталь жазық бет үстінде 6.5.1 -суретте көрсетілген серіппелер тарапынан түскен күштер әрекетінен үйкеліспен қозғалған денені ойша елестетейік. Дене орта жайда болғанда оған серіппелер тарапынан түскен теңәрекетті күш нольге тең. Егер дене орта жайдан ауытқыса, оны алғашқы орнына әкелуге тырысатын күш пайда болады. Бірақ бұл күш максималды тыныштық үйкеліс күшінен аз болса, денені орнынан қозғалта алмайды. Сондықтан дене тепе-теңдік күйде тек О нүктесіндегі орта жайда ғана емес, сонымен қатар АВ белгілі бір аралығындағы басқа жайларда да бола алады. Соңғы айтылған жайларда денеге серіппе тарапынан күш әрекет еткенмен, дене тыныштық қалыпта қалады.Соңғы айтылған жайларда денеге серіппе тарапынан күш әрекет еткенмен, дене тыныштық қалыпта қалады. Егер денені АВ аралығының сыртына орын ауыстырсақ, серіппенің серпімділік күшінің әрекетінен қозғалысқа келеді. Бастапқы ауытқуға байланысты дене не тербелмелі қозғалыс жасайды, не тек бір бағытта қозғалып, үйкелісті жеңуге кеткен шығындардан тоқтайды. Дене АВ интервалында кез келген жайда тоқтауы мүмкін. Бірақ тәжірибе жүзінде дене ешқашан орта жайда тоқтамайды. Серіппе тарапынан түскен әрекет күші нольге тең болмаған жағдайда дененің орта жайдан ауытқып барып тоқтауы және тұрып қалуы іркілу құбылысы деп аталады. Іркілу құбылысы көп жағдайларда маңызды орын алады. Мысалы, өлшейтін аспап құрамына кіретін көрсеткіш тілдің айналу осінде құрғақ үйкеліс болса, ол ешқашан шкаланың өлшенетін шамаға сәйкес болатын дұрыс бөлігін дәл көрсетпейді. Бұл, әрине, өлшеудің қайсыбір қателігіне әкеледі. Жылдамдыққа перпендикуляр бағытта тыныштық үйкеліс күшінің жоғалуын тайғақтау деп атайды. Бұл құбылыс – автомобиль жүргізушілер жиі ұшырайтын жайсыз жағдай. Үйкеліс күшін азайту үшін екі түрлі әдіс қолданылады: теңселу үйкелісіне немесе сұйық үйкеліске ауысады. Теңселу үйкелісінің табиғатын былай түсіндіруге болады. Бір дене екінші дененің бетінде домалағанда (6.5.2-сурет) екеуі де деформацияланады. Осыған байланысты деформацияланған бет тарапынан деформацияланған денеге вертикаль сызықтың алдында және артында түсірген күштерге теңәрекет күштер болатын F 1 және F 2 күштер пайда болады. Егер деформация серпімді болса, күштер домалаған дене осі арқылы өтетін вертикаль сызыққа қарағанда симметриялы таралады. F 1 және F 2 күштердің қосындысы вертикаль бағытта дене центрі арқылы өтіп, ауырлық күшін теңестіреді. Нақты жағдайларда деформациялар абсолют серпімді болмайды. F 1 және F 2 күштер өзара тең емес (6.5.3-сурет). Олардың қосындысы дененің ауырлық күшін теңестіретін вертикаль құраушымен қатар, қозғалыс жылдамдығына қарсы бағытталған, теңселу үйкеліс күші болатын горизонталь құраушыдан да тұрады. Егер жанасқан (әсіресе, металдан жасалған) беттерді жақсылап майласа, олар өте аз, тіпті нольге жуық күштер түскенде-ақ бір-біріне салыстырмалы сырғанай бастайды. Мұндай ерекшелікті бұл жолы қатты денелер беттері емес, олардың бетіне жұққан өте жұқа жағармай қабыршақтарының үйкелісімен түсіндіруге болады. Тыныштық үйкелісі жоқ болатын үйкеліс күштері сұйық үйкеліс күштері деп аталады. Сұйық үйкеліс күші жылдамдыққа тәуелді. Жеткілікті аз жылдамдықтарда бұл күш жылдамдыққа тура пропорционал: 𝐹 ү = −𝑘𝜗 , (6.5.2) мұндағы k – пропорционалдық коэффициент, сұйықтың (немесе газдың) қасиеттеріне, дененің геометриялық сипаттарына, оның бетінің сапасына тәуелді. 6.5.1 - сурет О А В • • • жүктеу/скачать 3,36 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|