სტატიკური ხახუნება არის ძალა, რომელიც უნდა იყოსგადალახესრაღაცის მისაღებად. მაგალითად, ვინმეს შეუძლია დააძრას სტაციონარული საგანი მძიმე ტახტივით, ისე რომ ის არ მოძრაობდეს. მაგრამ, თუ ისინი უფრო მეტად იმოქმედებენ ან ძლიერი მეგობრის დახმარებას ითხოვენ, ეს გადალახავს ხახუნის ძალას და გადავა.
მიუხედავად იმისა, რომ დივანი ჯერ კიდევ არის,სტატიკური ხახუნის ძალა აბალანსებს ბიძგის გამოყენებულ ძალას. ამიტომ,სტატიკური ხახუნის ძალა სწორხაზოვნად იზრდება საწინააღმდეგო მიმართულებით მოქმედი ძალაით, სანამ ის მიაღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას და ობიექტი უბრალოდ დაიწყებს მოძრაობას. ამის შემდეგ, ობიექტი აღარ განიცდის წინააღმდეგობას სტატიკური ხახუნისგან, არამედ კინეტიკური ხახუნისგან.
სტატიკური ხახუნება, როგორც წესი, უფრო დიდი ხახუნის ძალაა, ვიდრე კინეტიკური ხახუნის - ძნელია ტახტის იატაკის გასწვრივ დაწყება, ვიდრე მისი შენარჩუნებისთვის.
სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი
სტატიკური ხახუნის შედეგია მოლეკულური ურთიერთქმედება ობიექტსა და მის ზედაპირზე. ამრიგად, სხვადასხვა ზედაპირი უზრუნველყოფს სტატიკური ხახუნის სხვადასხვა რაოდენობას.
ხახუნის კოეფიციენტი, რომელიც აღწერს სტატიკური ხახუნის ამ განსხვავებას სხვადასხვა ზედაპირებისთვისμს.მისი პოვნა შესაძლებელია ცხრილში, ისევე როგორც ამ სტატიასთან დაკავშირებული, ან ექსპერიმენტულად გამოთვლილი.
განტოლება სტატიკური ხახუნისთვის
სად:
- ვს= სტატიკური ხახუნის ძალა ნიუტონში (N)
- μს = სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი (არ არის ერთეული)
- ვნ = ნორმალური ძალა ზედაპირებს შორის ნიუტონში (N)
მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის მიღწევა ხდება მაშინ, როდესაც უთანასწორობა ხდება თანასწორობა, ამ ეტაპზე ხახუნის განსხვავებული ძალა იძენს, რადგან ობიექტი იწყებს მოძრაობას. (კინეტიკური, ან მოცურების ხახუნის ძალას აქვს მასთან დაკავშირებული სხვა კოეფიციენტი, რომელსაც ეწოდება კინეტიკური ხახუნის კოეფიციენტი და აღინიშნებაμკ .)
მაგალითი გაანგარიშება სტატიკური ხახუნებით
ბავშვი ცდილობს 10 კგ-იანი რეზინის ყუთს ჰორიზონტალურად უბიძგოს რეზინის იატაკის გასწვრივ. სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტია 1.16. რა არის მაქსიმალური ძალა, რომელიც შეუძლია გამოიყენოს ბავშვმაგარეშეყუთი საერთოდ მოძრაობს?
[ჩადეთ სხეულის თავისუფალი დიაგრამა, რომელიც აჩვენებს გამოყენებულ, ხახუნურ, გრავიტაციულ და ნორმალურ ძალებს უძრავ ყუთზე]
პირველ რიგში, გაითვალისწინეთ, რომ წმინდა ძალაა 0 და იპოვნეთ ზედაპირის ნორმალური ძალა ყუთზე. რადგან ყუთი არ მოძრაობს, ეს ძალა უნდა იყოს ტოლი სიდიდის საწინააღმდეგო მიმართულებით მოქმედი გრავიტაციული ძალის. გავიხსენოთ რომვგ = მგსადვგარის სიმძიმის ძალა,მარის ობიექტის მასა დაგარის აჩქარება დედამიწაზე მიზიდულობის გამო.
Ისე:
F_N = F_g = 10 \ ჯერ 9,8 = 98 \ ტექსტი {N}
შემდეგ, ამოხსენით Fს ზემოთ მოცემული განტოლებით:
F_s = \ mu_s \ ჯერ F_N = 1.16 \ ჯერ 98 = 113.68 \ ტექსტი {N}
ეს არის მაქსიმალური სტატიკური ხახუნის ძალა, რომელიც ეწინააღმდეგება ყუთის მოძრაობას. ამიტომ, ეს არის ასევე მაქსიმალური ძალა, რომელიც ბავშვს შეუძლია გამოიყენოს ყუთის გადაადგილების გარეშე.
გაითვალისწინეთ, რომ სანამ ბავშვი რაიმე ძალას მიმართავსსტატიკური ხახუნის მაქსიმალურ მნიშვნელობაზე ნაკლები, ყუთი მაინც არ გადავა!
სტატიკური ხახუნება დახრილ თვითმფრინავებზე
სტატიკური ხახუნება არ ეწინააღმდეგება მხოლოდ გამოყენებულ ძალებს. ის ხელს უშლის ობიექტებს ბორცვებისა და სხვა დახრილი ზედაპირების გადასაადგილებლად, წინააღმდეგობის გაწევისას სიმძიმის მიზიდვას.
კუთხეზე იგივე განტოლება გამოიყენება, მაგრამ საჭიროა ტრიგონომეტრია ძალის ვექტორების ჰორიზონტალურ და ვერტიკალურ კომპონენტებში გადასაჭრელად.
განვიხილოთ 2 კგ წიგნი, რომელიც 20 გრადუსზე დახრილ სიბრტყეზე ისვენებს. წიგნი რომ კვლავ დარჩეს,დახრილი სიბრტყის პარალელური ძალები უნდა იყოს დაბალანსებული. როგორც დიაგრამა გვიჩვენებს, სტატიკური ხახუნის ძალა პარალელურია სიბრტყისკენ ზემოთ მიმართულებით; დაპირისპირებული დაღმავალი ძალა სიმძიმისგან არის - თუმცა ამ შემთხვევაში,მხოლოდ გრავიტაციული ძალის ჰორიზონტალური კომპონენტიაბალანსებს სტატიკურ ხახუნს.
გრავიტაციული ძალისგან მართკუთხა სამკუთხედის დახრით მისი კომპონენტების გადასაჭრელად და ა პატარა გეომეტრია იმის გასარკვევად, რომ კუთხე ამ სამკუთხედში უდრის სიბრტყის დახრის კუთხეს,გრავიტაციული ძალის ჰორიზონტალური კომპონენტი(თვითმფრინავის პარალელური კომპონენტი) არის:
F_ {g, x} = mg \ sin {\ theta} = 2 \ ჯერ 9.8 \ ჯერ \ sin {20} = 6.7 \ ტექსტი {N}
ეს ტოლი უნდა იყოს სტატიკური ხახუნის ძალას წიგნის ადგილზე.
კიდევ ერთი მნიშვნელობა, რომლის პოვნაც შესაძლებელია ამ ანალიზში, არის სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი. ნორმალური ძალააპერპენდიკულარულიიმ ზედაპირზე, რომელზეც წიგნი ეყრდნობა. ასე რომ, ეს ძალა უნდა იყოსდაბალანსებულია ვერტიკალური კომპონენტითსიმძიმის ძალა:
F_ {g, y} = mg \ cos {\ theta} = 2 \ ჯერ 9.8 \ ჯერ \ cos {20} = 18.4 \ ტექსტი {N}
შემდეგ, განტოლების გადალახვა სტატიკური ხახუნისთვის:
\ mu_s = \ frac {F_s} {F_N} = \ frac {6.7} {18.4} = 0.364