მოცურების ხახუნი, უფრო ხშირად კინეტიკური ხახუნის სახელით მოიხსენიება, არის ძალა, რომელიც ეწინააღმდეგება ორი ზედაპირის ერთმანეთის გადაადგილებით მოძრავ მოძრაობას. ამის საპირისპიროდ, სტატიკური ხახუნება არის ხახუნის ძალის სახეობა ორ ზედაპირს შორის, რომლებიც ერთმანეთს უბიძგებენ, მაგრამ არ სრიალებენ ერთმანეთთან შედარებით. (წარმოიდგინეთ, სკამს უბიძგებთ, სანამ ის იატაკზე გასრიალებას დაიწყებს. ძალას, რომელსაც იყენებთ მოცურების დაწყებამდე, ეწინააღმდეგება სტატიკური ხახუნის.)
მოცურების ხახუნის დროს, როგორც წესი, ნაკლები წინააღმდეგობაა, ვიდრე სტატიკური ხახუნის, რის გამოც ხშირად გიწევთ უფრო მეტი ძალისხმევა იმისთვის, რომ ობიექტმა დაიწყოს მოცურება, ვიდრე მისი მოცურების შენარჩუნება. ხახუნის ძალის სიდიდე პირდაპირპროპორციულია ნორმალური ძალის სიდიდესთან. შეგახსენებთ, რომ ნორმალური ძალა არის ზედაპირზე პერპენდიკულარული ძალა, რომელიც ეწინააღმდეგება სხვა მიმართულებით მოქმედ ძალებს ამ მიმართულებით.
პროპორციულობის მუდმივა არის უნაყოფო სიდიდე, რომელსაც უწოდებენ ხახუნის კოეფიციენტს და ის განსხვავდება კონტაქტის ზედაპირების მიხედვით. (ამ კოეფიციენტის მნიშვნელობებს, ჩვეულებრივ, ცხრილებში ეძებენ.) ხახუნის კოეფიციენტი, როგორც წესი, წარმოდგენილია ბერძნული ასოთი
F_f = \ mu_kF_N
სადვნარის ნორმალური ძალის სიდიდე, ერთეულები ნიუტონებშია (N) და ამ ძალის მიმართულება საპირისპიროა მოძრაობის მიმართულებისა.
მოძრავი ხახუნის განმარტება
მოძრაობის წინააღმდეგობას ზოგჯერ უწოდებენ მოძრავ ხახუნს, თუმცა ეს არ არის ზუსტად ხახუნის ძალა, რადგან ეს არ არის კონტაქტში მყოფი ორი ზედაპირის შედეგი, რომლებიც ცდილობენ ერთმანეთს დააძრონ. ეს არის მდგრადი ძალა, რომელიც ენერგიის დაკარგვას იწვევს მოძრავი ობიექტისა და ზედაპირის დეფორმაციის გამო.
ისევე, როგორც ხახუნის ძალებთან, მოძრავი წინააღმდეგობის ძალის სიდიდე პირდაპირ პროპორციულია ნორმალური ძალის სიდიდეზე, პროპორციულობის მუდმივით, რაც დამოკიდებულია ზედაპირებზე კონტაქტი მიუხედავად იმისაμრზოგჯერ გამოიყენება კოეფიციენტისთვის, უფრო ხშირია ამის დანახვაგrr, მოძრავი წინააღმდეგობის სიდიდის განტოლების შემდეგი გახდეს:
F_r = C_ {rr} F_N
ეს ძალა მოქმედებს მოძრაობის მიმართულების საწინააღმდეგოდ.
მოცურების ხახუნის და მოძრავი წინააღმდეგობის მაგალითები
მოდით განვიხილოთ ხახუნის მაგალითი, რომელიც მოიცავს დინამიკურ ურიკას, რომელიც გვხვდება ფიზიკის ტიპიკურ კლასში და შევადაროთ დაჩქარება, რომლითაც ის მიდის 20 გრადუსზე დახრილი ლითონის ტრასაზე სამი განსხვავებული სცენარები:
სცენარი 1:ურიკზე არ მოქმედებს ხახუნის ან რეზისტენტული ძალები, რადგან ის თავისუფლად ტრიალებს, ლიანდაგზე გადასვლის გარეშე.
პირველ რიგში ვხატავთ სხეულის თავისუფალი დიაგრამას. სიმძიმის ძალა პირდაპირ ქვემოთ მიანიშნებს და ზედაპირზე პერპენდიკულარული ნორმალური ძალა მხოლოდ მოქმედი ძალებია.
წმინდა ძალის განტოლებებია:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
პირდაპირ ჩვენ შეგვიძლია ამოვხსნათ აჩქარების პირველი განტოლება და ჩავრთოთ მნიშვნელობები პასუხის მისაღებად:
F_g \ sin {\ theta} = ma \\ \ გულისხმობს mg \ sin (\ theta) = ma \\ \ გულისხმობს a = g \ sin (\ theta) = 9.8 \ sin (20) = \ უჯრაში {3.35 \ ტექსტი { მ / წ} ^ 2}
სცენარი 2:მოძრავი წინააღმდეგობა კალათაზე მოქმედებს, რადგან ის თავისუფლად ტრიალებს ბილიკიდან ჩამოცურვის გარეშე.
აქ ვიღებთ მოძრაობის წინააღმდეგობის კოეფიციენტს 0.0065, რომელიც ემყარება მაგალითს, რომელიც ნაპოვნია ა ქაღალდი აშშ-ს საზღვაო აკადემიიდან.
ახლა ჩვენი თავისუფალი სხეულის დიაგრამა მოიცავს მოძრაობის წინააღმდეგობას, რომელიც მოძრაობს ტრასაზე. ჩვენი წმინდა ძალის განტოლებები ხდება:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_r = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
მეორე განტოლებიდან ჩვენ შეგვიძლია ამოვხსნათვნ, მიამაგრეთ შედეგი პირველ განტოლებაში ხახუნის გამოხატვაში და ამოხსენითა:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ გულისხმობს F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) -C_ {rr} F_N = F_g \ sin (\ theta) -C_ {rr} F_g \ cos (\ theta) = ma \\ \ გულისხმობს \ გაუქმებას mg \ sin (\ theta) -C_ {rr} \ გააუქმოს mg \ cos (\ theta) = \ გააუქმოს ma \\ \ გულისხმობს a = g (\ sin (\ theta) -C_ {rr} \ cos (\ theta) ) = 9.8 (\ sin (20) -0.0065 \ cos (20)) \\ = \ უჯრა {3.29 \ ტექსტი {მ / წ} ^ 2}
სცენარი 3:ეტლის ბორბლები ჩაკეტილია ადგილზე და ის ტრასასთან სრიალებს, რაც ხელს უშლის კინეტიკური ხახუნისგან.
აქ გამოვიყენებთ კინეტიკური ხახუნის კოეფიციენტს 0.2, რომელიც ლითონის პლასტმასისთვის ჩვეულებრივ ჩამოთვლილი მნიშვნელობების დიაპაზონშია.
ჩვენი თავისუფალი სხეულის დიაგრამა ძალიან ჰგავს მოძრავი წინააღმდეგობის შემთხვევას, გარდა იმ შემთხვევისა, რომ ეს არის მოცურების ხახუნის ძალა, რომელიც მოქმედებს პანდუსზე. ჩვენი წმინდა ძალის განტოლებები ხდება:
F_ {netx} = F_g \ sin {\ theta} -F_k = ma \\ F_ {nety} = F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0
და ისევ ჩვენ გადაჭრითაანალოგიურად:
F_N-F_g \ cos (\ theta) = 0 \ გულისხმობს F_N = F_g \ cos (\ theta) \\ F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_N = F_g \ sin (\ theta) - \ mu_kF_g \ cos (\ theta) ) = ma \\ \ გულისხმობს \ გაუქმებას mg \ sin (\ theta) - \ mu_k \ u003d mg \ cos (\ theta) = \ გაუქმება ma \\ \ გულისხმობს a = g (\ sin (\ theta) - \ mu_k \ cos (\ theta)) = 9,8 ( \ sin (20) -0.2 \ cos (20)) \\ = \ უჯრა {1.51 \ ტექსტი {მ / წ} ^ 2}
გაითვალისწინეთ, რომ მოძრავი წინააღმდეგობით აჩქარება ძალიან ახლოსაა ხახუნის გარეშე, ხოლო მოცურების ხახუნის შემთხვევა მნიშვნელოვნად განსხვავდება. ამიტომაა, რომ მოძრაობის წინააღმდეგობა უმეტეს სიტუაციებში უგულებელყოფილია და ბორბალი ბრწყინვალე გამოგონება იყო!
