სახელის მიუხედავად, დაძაბულობის ფიზიკამ არ უნდა გამოიწვიოს თავის ტკივილი ფიზიკის სტუდენტებს. ამ საერთო ტიპის ძალა გვხვდება ნებისმიერ რეალურ სამყაროში, სადაც ბაგირი ან საბაგირო ობიექტი იჭიმება.
ფიზიკა დაძაბულობის განმარტება
დაძაბულობა არის კონტაქტური ძალა, რომელიც გადაეცემა თოკს, ძაფს, მავთულს ან სხვა მსგავს რამეს, როდესაც მას საპირისპირო ბოლოებზე ძალები უბიძგებენ.
მაგალითად, ხეზე ჩამოკიდებული საბურავის საქანელა იწვევსდაძაბულობათოკში, რომელიც ტოტს ეჭირა. თოკის ფსკერზე მიზიდვა მოდის სიმძიმისგან, ხოლო ზევით მოწევა არის ტოტიდან, რომელიც წინააღმდეგობას უწევს თოკს.
დაძაბულობის ძალა არის თოკის სიგრძეზე და იგი თანაბრად მოქმედებს ორივე ბოლოში არსებულ ობიექტებზე - საბურავსა და ტოტზე. საბურავზე, დაძაბულობის ძალა მიმართულია ზემოთ (რადგან თოკის დაძაბულობა საბურავს აჩერებს) ტოტზე ყოფნისას დაძაბულობის ძალა მიმართულია ქვევით (გამკაცრებული თოკი ძირს უწევს ძირს) ფილიალი).
როგორ ვიპოვოთ დაძაბულობის ძალა
ობიექტზე დაძაბულობის ძალა რომ იპოვოთ, დახაზეთ თავისუფალი სხეულის დიაგრამა, რომ ნახოთ სად უნდა გამოიყენოს ეს ძალა (სადაც არ უნდა გაიყვანოს თოკი ან სიმები). შემდეგ იპოვნეთწმინდა ძალარაოდენობრივად შეფასდეს.
Ჩაინიშნედაძაბულობა მხოლოდ გამწევ ძალას წარმოადგენს. მოქნეული თოკის ერთ ბოლოზე დაჭერა არ იწვევს დაძაბულობას. ამიტომ, თავისუფალი სხეულის დიაგრამაში დაძაბულობის ძალა ყოველთვის უნდა იყოს დახაზული იმ მიმართულებით, რომლითაც სტრიქონი მიჰყავს ობიექტს.
საბურავის ჩართვის სცენარში, როგორც ეს უკვე აღვნიშნეთ, თუ საბურავი არისისევ- ეს არ არის აჩქარება ზემოთ ან ქვემოთ - უნდა არსებობდეს ანულის წმინდა ძალა. რადგან საბურავზე მოქმედი მხოლოდ ორი ძალაა სიმძიმე და დაძაბულობა, რომლებიც მოქმედებენ საწინააღმდეგო მიმართულებით, ეს ორი ძალა უნდა იყოს ტოლი.
მათემატიკურად:ვგ = ვტ სადვგარის სიმძიმის ძალა დავტარის დაძაბულობის ძალა, როგორც ნიუტონში.
შეგახსენებთ, რომ სიმძიმის ძალა,ვგ, უდრის ობიექტის მასას სიმძიმის გამო აჩქარებასგ. Ისევგ = მგ = Fტ.
10 კგ საბურავისთვის, ამრიგად, დაძაბულობის ძალა იქნებავტ = 10 კგ × 9,8 მ / წმ2 = 98 ნ
იმავე სცენარში, სადაც თოკი ხის ტოტს უკავშირდება, ასევე არსებობსნულოვანი წმინდა ძალა. თოკის ამ ბოლოს, თავისუფალი სხეულის სქემაში დაძაბულობის ძალაა მიმართულიქვევით.ამასთან,დაძაბულობის ძალის სიდიდე იგივეა: 98 N.
აქედან,ზევითსაკონტაქტო ძალა, რომელსაც ტოტი ახდენს ბაგირზე, უნდა იყოს იგივე დაძაბულობის ძალა ქვევით, რაც იგივე იყო, რაც საბურავზე ქვევით მოქმედი მიზიდულობის ძალა: 98 N.
დაძაბულობის ძალა ამძრავის სისტემებში
ფიზიკის პრობლემის საერთო კატეგორია, რომელიც მოიცავს დაძაბულობას, მოიცავს აpulley სისტემა. პულლე არის წრიული მოწყობილობა, რომელიც ტრიალებს თოკის ან სიმების გასათავისუფლებლად.
როგორც წესი, საშუალო სკოლის ფიზიკის პრობლემები ამუშავებს ფუჟერებს, როგორც მასა და ხახუნის გარეშე, თუმცა რეალურ სამყაროში ეს არასოდეს შეესაბამება სიმართლეს. როგორც წესი, თოკის მასა ასევე იგნორირებულია.
გრუნტის მაგალითი
დავუშვათ, რომ მაგიდაზე მასა დაკავშირებულია სტრიქონით, რომელიც 90 გრადუსით გადახრის მაგიდის პირას არსებულ პულეს და უკავშირდება ჩამოკიდებულ მასას. დავუშვათ, რომ მასას მაგიდაზე აქვს 8 N წონა და ჩამოკიდებული ბლოკის წონა 5 N. რა არის ორივე ბლოკის აჩქარება?
ამის გადასაჭრელად, დახაზეთ თავისუფალი კორპუსის ცალკეული დიაგრამები თითოეული ბლოკისთვის. შემდეგ იპოვნეთწმინდა ძალა თითოეულ ბლოკზედა გამოიყენეთ ნიუტონის მეორე კანონი (ვწმინდა = მა) დააკავშიროს იგი აჩქარებასთან. (შენიშვნა: ქვემოთა "1" და "2" ქვემოთ მოცემულია "მარცხნივ" და "მარჯვნივ").
მასა მაგიდაზე:
ბლოკის ნორმალური ძალა და სიმძიმის ძალა (წონა) გაწონასწორებულია, ამიტომ წმინდა ძალა არის დაძაბულობისკენ მიმართული მარჯვნივ.
F_ {წმინდა, 1} = F_ {t1} = m_1 ა
ჩამოკიდებული მასა:
მარჯვნივ, დაძაბულობა ბლოკს აწვება ზემოთ, ხოლო სიმძიმე მას ქვემოთ, ასე რომწმინდა ძალაუნდა იყოს განსხვავება მათ შორის.
F_ {წმინდა, 2} = F_ {t2} -m_2g = -m_2a
გაითვალისწინეთ, რომ წინა განტოლების უარყოფითი მხარეები აღნიშნავენ ამასქვემოთ უარყოფითიაამ მითითების ჩარჩოში და რომ ბლოკის საბოლოო აჩქარება (წმინდა ძალა) მიმართულია ქვემოთ.
ამის შემდეგ, რადგან ბლოკები ერთსა და იმავე თოკს ეჭირა, ისინი განიცდიან დაძაბულობის ძალის იგივე სიდიდეს | Ft1| = | ვt2|. გარდა ამისა, ბლოკები იმავე სიჩქარით დააჩქარებენ, თუმცა მიმართულებები განსხვავებულია, ასე რომ, ორივე განტოლებაშიაიგივეა.
ამ ფაქტების გამოყენება და საბოლოო განტოლებების კომბინაცია ორივე ბლოკისთვის:
a = \ frac {m_2} {m_1 + m_2} g = \ frac {5} {8 + 5} (9.8) = 3.77 \ ტექსტი {მ / წ} ^ 2
დაძაბულობის ძალა ორ განზომილებაში
განვიხილოთ ჩამოკიდებული ჭურჭლის თარო. არსებობს ორი თოკი, რომლებიც იკავებენ 30 კგ თაროს, თითოეული თაროს კუთხეებიდან 15 გრადუსიანი კუთხით.
ორივე თოკზე დაძაბულობის დასადგენად,წმინდა ძალაx და y მიმართულებებში უნდა იყოს დაბალანსებული.
დაიწყეთ ქოთნის თაროს თავისუფალი სხეულის სქემით.
თაროზე არსებული სამი ძალებიდან ცნობილია სიმძიმის ძალა და იგი თანაბრად უნდა იყოს დაბალანსებული ვერტიკალური მიმართულებით დაძაბულობის ძალების ორივე ვერტიკალური კომპონენტის მიერ.
F_g = მგ = F_ {T1, y} + F_ {T2, y}
და ამიტომვთ1, წ= ვT2, y :
30 \ ჯერ 9.8 = 2 F_ {T1, y} \ გულისხმობს F_ {T1, y} = 147 \ ტექსტი {N}
სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თითოეული თოკი ახდენს 147 N ძალას ზევით დაკიდულ ქოთნის თაროს.
თითოეულ თოკში დაძაბულობის მთლიან ძალაზე გადასასვლელად გამოიყენეთ ტრიგონომეტრია.
სინუსის ტრიგონომეტრიული კავშირი უკავშირდება y- კომპონენტს, კუთხეს და დაძაბულობის უცნობ დიაგონალ ძალას თოკზე გასწვრივ ორივე მხრიდან. მარცხენა დაძაბულობის გადაჭრა:
\ sin {15} = \ frac {147} {F_ {T1}} \ გულისხმობს F_ {T1} = \ frac {147} {\ sin {15}} = 568 \ ტექსტი {N}
ეს სიდიდე იგივე იქნება მარჯვენა მხარესაც, თუმცა დაძაბულობის ამ ძალის მიმართულება განსხვავებულია.
რაც შეეხება ჰორიზონტალურ ძალებს, რომლებიც თითოეული თოკი ახდენს?
ტანგენტის ტრიგონომეტრიული კავშირი უკავშირებს უცნობი x კომპონენტს ცნობილ y კომპონენტთან და კუთხესთან. გადაჭრა x კომპონენტისთვის:
\ tan {15} = \ frac {147} {F_ {T1, x}} \ გულისხმობს F_ {T1, x} = \ frac {147} {\ tan {15}} = 548.6 \ text {N}
იმის გამო, რომ ჰორიზონტალური ძალები ასევე გაწონასწორებულია, ეს უნდა იყოს იგივე სიდიდის ძალა, რომელსაც ახდენს თოკი მარჯვნივ, საპირისპირო მიმართულებით.