Trinties jėga
Rūšys
Esant santykiniam dviejų besiliečiančių kūnų judėjimui, trinties jėgas, atsirandančias dėl jų sąveikos, galima suskirstyti į:
- Slydimo trintis- jėga, atsirandanti dėl vieno iš besiliečiančių / sąveikaujančių kūnų judesio kito atžvilgiu ir veikianti šį kūną priešinga slydimo krypčiai.
- riedėjimo trintis- jėgų, atsirandančių riedant vienam iš dviejų besiliečiančių / sąveikaujančių kūnų kito atžvilgiu, momentas.
- Poilsio trintis- jėga, atsirandanti tarp dviejų besiliečiančių kūnų ir neleidžianti atsirasti santykiniam judėjimui. Šią jėgą reikia įveikti, kad du besiliečiantys kūnai judėtų vienas kito atžvilgiu. Atsiranda besiliečiančių kūnų mikroposlinkių metu (pavyzdžiui, deformuojant). Jis veikia priešinga galimo santykinio judėjimo krypčiai.
Sąveikos fizikoje trintis paprastai skirstoma į:
- sausas, kai sąveikaujančios kietosios medžiagos nėra atskirtos jokiais papildomais sluoksniais/tepalais (įskaitant ir kietuosius tepalus) – praktikoje labai retas atvejis. Būdingas skiriamasis sausosios trinties bruožas yra didelė statinė trinties jėga;
- riba, kai kontaktinėje srityje gali būti įvairaus pobūdžio sluoksnių ir sričių (oksido plėvelės, skystis ir pan.) – dažniausiai pasitaikantis slydimo trinties atvejis.
- sumaišytas kai kontaktinėje srityje yra sausos ir skystos trinties sritys;
- skystas (klampus), sąveikaujant kūnams, atskirtiems įvairaus storio kieto kūno (grafito miltelių), skysčio ar dujų (tepalo) sluoksniu - paprastai tai atsiranda riedėjimo trinties metu, kai kietieji kūnai panardinami į skystį, dydis klampios trinties charakteristika yra terpės klampumas;
- elastohidrodinaminis kai vidinė tepalo trintis yra kritinė. Atsiranda padidėjus santykiniam judėjimo greičiui.
Dėl fizikinių ir cheminių procesų, vykstančių trinties sąveikos zonoje, sudėtingumo, trinties procesų iš esmės negalima apibūdinti naudojant klasikinės mechanikos metodus.
Amontono-Kulono dėsnis
Pagrindinė trinties savybė yra trinties koeficientas, kurią lemia medžiagos, iš kurių pagaminti sąveikaujančių kūnų paviršiai.
Paprasčiausiais atvejais trinties jėga ir normalioji apkrova (arba jėga normalus reakcijos) yra susijusios nelygybe
kuri tampa lygi tik esant santykiniam judėjimui. Šis santykis vadinamas Amontono ir Kulono dėsniu.
Amontono ir Kulono įstatymas dėl sukibimo
Daugumos medžiagų porų trinties koeficiento reikšmė neviršija 1 ir yra 0,1–0,5 intervale. Jei trinties koeficientas viršija 1, tai reiškia, kad tarp besiliečiančių kūnų yra jėga Sukibimas o trinties koeficiento apskaičiavimo formulė pasikeičia į
.Taikoma vertė
Trintis mechanizmuose ir mašinose
Daugumoje tradicinių mechanizmų (ICE, automobiliuose, pavarose ir kt.) trintis atlieka neigiamą vaidmenį, sumažindama mechanizmo efektyvumą. Trinčiai sumažinti naudojamos įvairios natūralios ir sintetinės alyvos bei tepalai. Šiuolaikiniuose mechanizmuose šiuo tikslu taip pat naudojamas dangų (plonų plėvelių) nusodinimas ant dalių. Miniatiūrizuojant mechanizmus ir kuriant mikroelektromechanines sistemas (MEMS) ir nanoelektromechanines sistemas (NEMS), trinties vertė didėja ir tampa labai reikšminga, palyginti su mechanizme veikiančiomis jėgomis, o tuo pačiu negali būti sumažinta naudojant įprastus tepalus. kuris sukelia nemažą teorinį ir praktinį susidomėjimą.sritys inžinieriai ir mokslininkai. Siekiant išspręsti trinties problemą, tribologijos ir paviršiaus mokslo rėmuose kuriami nauji metodai jai sumažinti. Anglų).
Paviršiaus sukibimas
Trinties buvimas suteikia galimybę judėti paviršiumi. Taigi einant padas dėl trinties prilimpa prie grindų, ko pasekoje atsiranda atstūmimas nuo grindų ir judėjimas į priekį. Tokiu pat būdu užtikrinamas automobilio (motociklo) ratų sukibimas su kelio danga. Visų pirma, siekiant pagerinti šį sukibimą, kuriamos naujos padangų formos ir specialūs gumos tipai, o lenktyniniams automobiliams montuojami antisparnai, kurie stipriau prispaudžia automobilį prie trasos.
taip pat žr
Žurnalai
- Trintis, susidėvėjimas, tepimas, Friction žurnalas.
- Trintis ir susidėvėjimas, trinties žurnalas, kurį nuo 1980 m. leidžia Baltarusijos nacionalinė mokslų akademija.
- Tribologijos žurnalas, tarptautinis žurnalas apie trintį.
- dėvėti tarptautinis žurnalas apie trintį ir nusidėvėjimą.
- Trinties koeficientų lentelės, skaitinės trinties koeficientų reikšmės.
Literatūra
- Deryagin B.V. Kas yra trintis? M.: Red. SSRS mokslų akademija, 1963 m.
- Kragelskis I. V., Ščedrovas V. S. Trinties mokslo raida. Sausoji trintis. M.: Red. SSRS mokslų akademija, 1956 m.
- Frolovas, K. V. (red.) Šiuolaikinė tribologija: rezultatai ir perspektyvos. LKI, 2008 m.
- Bowdenas F. P., Taboras D. Kietųjų medžiagų trintis ir tepimas. Oksfordo universiteto leidykla, 2001 m.
- Persson Bo N. J.: Slydimo trintis. Fiziniai principai ir taikymas. Springeris, 2002 m.
- Popovas V.L. Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numberchen Simulation, Springeris, 2009 m.
- Rabinowitz E. Trintis ir medžiagų susidėvėjimas. Wiley-Interscience, 1995 m.
Nuorodos
Wikimedia fondas. 2010 m.
Sinonimai:Pažiūrėkite, kas yra „Friction“ kituose žodynuose:
Trintis- - procesas, vykstantis kontaktiniame kūnų paviršiuje tiek ramybės būsenoje, tiek abipusio judėjimo metu. …… Statybinių medžiagų terminų, apibrėžimų ir paaiškinimų enciklopedija
Šiuolaikinė enciklopedija
Trintis- išorinis, mechaninis atsparumas, atsirandantis dėl santykinio dviejų besiliečiančių kūnų judėjimo jų sąlyčio plokštumoje. Pasipriešinimo jėga nukreipta priešingai santykiniam kūnų judėjimui ir vadinama trinties jėga. Trintis…… Iliustruotas enciklopedinis žodynas
TRINTIS, opozicija besiliečiančių kūnų judėjimui, nukreiptam išilgai sąlyčio plokštumos, taip pat atsparumas skysčiams ar dujoms, tekantiems paviršiumi. Trintis yra tiesiogiai proporcinga jėgai, spaudžiančiai paviršių, ir priklauso nuo ... ... Mokslinis ir techninis enciklopedinis žodynas
TRINTIS, trintis, plg. 1. tik vienetai Objektų trinties vienas į kitą būsena, vieno objekto judėjimas kito, glaudžiai besiliečiančio su juo paviršiumi. Mašinos susidėvi nuo vienos dalies trinties į kitą. || Pasireiškęs pasipriešinimas judėjimui... Ušakovo aiškinamasis žodynas
TRINTIS, žr. trintis. Dahlio aiškinamasis žodynas. Į IR. Dal. 1863 1866... Dahlio aiškinamasis žodynas
TRINTIS, I, plg. 1. Jėga, neleidžianti vienam kūnui judėti kito paviršiumi (ypatinga). Trinties koeficientas. Kinematinė t.(tarp judančių kūnų). T. poilsis (tarp nejudančių kūnų). 2. Objekto, glaudžiai besiliečiančio su ... ... Aiškinamasis Ožegovo žodynas
Aero ir hidrodinamikoje paviršiaus jėgos vektoriaus tangentiniai komponentai. Jei aerodinaminėse ir hidrodinaminėse problemose skysčio ar dujų judėjimas tiriamas remiantis Navier-Stokes lygtimis, tada į trinties jėgų veikimą atsižvelgiama visame srauto lauke, ir ... Technologijos enciklopedija
Atsparumas judesiui, atsirandantis judant kūnus, kurie liečiasi vienas su kitu. Yra T. sliding (T. 1-oji rūšis), atsirandanti dėl vieno kūno slydimo per kitą, ir T. rolling (T. 2-oji rūšis), atsirandantys ... ... Jūrų žodyne
Antžeminėmis sąlygomis trintis visada lydi bet kokį kūnų judėjimą. Esant visų tipų mechaniniams judesiams, kai kurie kūnai liečiasi arba su kitais kūnais, arba su juos supančia ištisine skysta ar dujine terpe. Toks kontaktas visada turi didelę įtaką judėjimui. Yra trinties jėga, nukreipta priešinga judesiui.
Yra keletas trinties tipų:
Sausoji trintis atsiranda, kai kietieji besiliečiantys kūnai juda vienas kito atžvilgiu.
Klampi (kitaip skysčio) trintis atsiranda, kai kietieji kūnai juda skystoje ar dujinėje terpėje arba kai skystis ar dujos teka pro nejudančius kietus kūnus.
Trintis atsiranda, kai kūnui veikiama jėga, kuri bando jį pajudinti.
Trinties jėgos priežastys yra: besiliečiančių paviršių šiurkštumas ir besiliečiančių kūnų molekulių tarpusavio trauka.
Bet kas atsitiks, jei paimsite du visiškai švarius paviršius?
Prie stiklinės taurės koto pririškite siūlą ir padėkite ant stiklu padengto stalo. Jei trauksite už virvelės, stiklas lengvai slys per stiklą. Dabar sudrėkinkite stiklinę vandeniu. Stiklą perkelti bus daug sunkiau. Atidžiai pažvelgus į stiklą, galima pastebėti net įbrėžimų. Esmė ta, kad vanduo pašalino riebalus ir kitas medžiagas, kurios teršė trinančius paviršius. Susidarė kontaktas tarp dviejų idealiai švarių paviršių ir paaiškėjo, kad lengviau padaryti įbrėžimų (ty išplėšti stiklo gabalėlius) nei nuplėšti (judinti) stiklą.
Trinties jėgos mažinimo būdai:
Trinamųjų paviršių šlifavimas, lubrikantų tepimas ir slydimo trinties pakeitimas riedėjimo trintimi.
Trinties jėgos yra elektromagnetinės prigimties.
Nuo ko priklauso trinties jėga?
Nuo kontaktinių paviršių rūšies ir apkrovos dydžio.
Vienu metu didysis italų menininkas ir mokslininkas Leonardo da Vinci, stebindamas aplinkinius, atliko keistus eksperimentus: tempė per grindis virvę arba visu ilgiu, arba rinkdamas ją žiedais. Jis ištyrė: ar slydimo trinties jėga priklauso nuo besiliečiančių kūnų ploto?
Dėl to Leonardo priėjo prie išvados, kad slydimo trinties jėga nepriklauso nuo besiliečiančių kūnų ploto, ką patvirtina ir šiuolaikiniai mokslininkai.
Kaip paaiškinti trinties atsiradimą?
Kūnų kontaktiniai paviršiai niekada nėra idealiai lygūs ir turi nelygumų.
Be to, iškyšų vietos viename paviršiuje nesutampa su iškyšų vietomis ant kito. Tačiau esant suspaudimui, smailios smailės deformuojasi ir kontaktinis plotas didėja proporcingai taikomai apkrovai. Būtent atsparumas kirpimui nelygumų vietose yra trinties priežastis.
Be to, nereikia pamiršti, kad esant idealiai lygiam paviršiui, dėl molekulių tarpusavio traukos jėgų atsiras pasipriešinimas judėjimui.Tai paaiškina poveikį apkrovos trinties jėgai – spaudimo jėgai ir savybėms. medžiagų.
Kaip išmatuoti trinties jėgą?
Tai galima padaryti naudojant dinamometrą.
Tolygiai judant kėbului, dinamometras rodo traukos jėgą, lygią trinties jėgai. Matavimosi patogumui kartais, užuot traukę knygą ant stalo, galite pradėti kilnoti patį stalą, o pririšę prie spyruoklės, laikyti knygą vietoje. Trinties jėga nepasikeis.
Trinties jėgos matavimo vienetas SI (kaip ir bet kuri kita jėga) yra 1 niutonas.
Kas pelningiau: riedėjimas ar slydimas?
Kas geriau – slydimas ar riedėjimas? Žinoma, riedėti yra pelningiau nei slysti. Norint nuolat riedėti, reikia daug mažiau jėgos, nei norint slysti tuo pačiu greičiu. Todėl aišku, kad vasarą jie važiuoja karučiu, o ne rogėmis.
Tačiau kodėl žiemą ratai užleidžia vietą slidėms? Reikalas tas, kad ratai yra pelningesni nei slysti tik tada, kai jie rieda. O kad ratai riedėtų, po jais turi būti tvirtas, lygus kelias, be to, neslidus.
PATIRTIS. Slydimo trinties jėgos ir riedėjimo trinties jėgos palyginimas.
Padėkite apvalią (ne briaunuotą) stiklinę ant stalo ir stumkite taip, kad ji slystų dugnu ant stalo. Judant, stiklas sustos.
Dabar padėkite tą patį stiklą ant šono ir stumkite su ta pačia jėga.Stiklas, ridendamasis, judės toliau. Kas nutiko?
Stiklo svoris nepasikeitė, jo sienelės ir dugnas iš to paties stiklo, stalas toks pat.
Reikalas tas, kad dabar stiklas rieda, o ne slysta, o jo judėjimą lėtina riedėjimo trinties jėga, kuri daug kartų mažesnė už slydimo trinties jėgą. Daugeliu atvejų tai yra 50 kartų daugiau nei riedėjimo trintis!
Trintis visada sulėtina judėjimą; norint įveikti visų rūšių trintį, sunaudojamas didžiulis kiekis vertingo kuro.
Trintis sukelia besitrinančių paviršių nusidėvėjimą.
TRINČIO TYRIMO ISTORIJA
Pirmasis trinties dėsnių tyrimas priklauso garsiam italų mokslininkui ir menininkui Leonardo da Vinci (XV a.):
trinties jėga, atsirandanti dėl kūno sąlyčio su kito kūno paviršiumi, yra proporcinga spaudimo jėgai, nukreipta prieš judėjimo kryptį ir nepriklauso nuo besiliečiančių paviršių sąlyčio ploto.
Jis išmatavo trinties jėgą, veikiančią medinius strypus, slenkančius palei lentą, ir, padėdamas strypus ant skirtingų paviršių, nustatė trinties jėgos priklausomybę nuo atramos ploto. Bet, deja, Leonardo da Vinci darbai nebuvo paskelbti.
Tačiau tik XVIII amžiaus pabaigoje mokslininkai G. Amontonas ir Sh.O. Kulonas įvedė naują fizikinę konstantą – trinties koeficientą (k).
Po to buvo gauta trinties jėgos formulė:
Ftr = kN
Kur N yra atramos reakcijos jėga, atitinkanti spaudimo jėgą, kurią kūnas sukuria ant paviršiaus.
Jei kūnas yra ant horizontalaus paviršiaus, tada N = Fstrand
Įvairių medžiagų trinties koeficientų vertes galima rasti žinynuose.
Jau seniai žinoma, kad riebalais sutepti ar net tiesiog vandeniu sudrėkinti paviršiai slysta daug lengviau. 1886 metais O. Reynoldsas sukūrė pirmąją tepimo teoriją.
O XX amžiaus pradžioje atsirado tribologija – mokslas, tiriantis trintį.
Kartais trintis yra „žala“!
Trintis sulėtina judėjimą; norint įveikti visų rūšių trintį, sunaudojamas didžiulis kiekis vertingo kuro.
Dėl trinties nusidėvi besitrinantys paviršiai: ištrinami padai, automobilių padangos, mašinų dalys. Jie stengiasi sumažinti kenksmingą trintį.
Bet kartais trintis yra gerai!
Tada bandoma jį padidinti, pavyzdžiui, vaikštant ledu.
O jei nebūtų trinties?
Nobelio premijos laureatas, šveicarų fizikas Charlesas Guillaume'as sakė: „Įsivaizduokite, kad trintį galima visiškai pašalinti, tada joks kūnas, nesvarbu, ar jis būtų akmens luito dydžio, ar mažas, kaip smėlio grūdelis, niekada nesiremtų vienas ant kito, viskas. slys ir riedės tol, kol nebus tame pačiame lygyje. Jei nebūtų trinties, Žemė būtų be nelygybių, kaip skystis.
SKAITYKITE VISKĄ APIE TRINTĄ
Apie trintį smalsuoliams............
ĮDOMUS
Didėjant pasipriešinimo judėjimui jėgai, didėjant greičiui, kūnas tolygiai juda, kai krinta iš didelio aukščio skystyje ar dujose (pavyzdžiui, atmosferoje). Taigi parašiutininkas prieš atidarydamas parašiutą gali pasiekti tik iki 50 m/s greitį, o lietaus lašai, priklausomai nuo jų dydžio, pasiekia nuo 2 iki 7 m/s greitį.
Mažiausias kieto kūno trinties koeficientas (0,02) yra jums žinomas teflonas. Kiekvienas šiuolaikinis žmogus virtuvėje turi puodus ir keptuves su nepridegančia teflonine danga.
Jei vienu metu atidaromi visi važiuojančio traukinio langai, oro srautas aplink jį taip pablogės, kad pasipriešinimas judėjimui padidės maždaug ketvirtadaliu.
Hidrokostiumai, specialiai sukurti povandeninei žūklei ir laisvajam nardymui, yra padengti itin lygia danga, kad sumažintų trinties nuostolius slystant vandeniu.
KLAUSIMAS VISIEMS!
Arklys tempia vežimą. Kur trinties jėga naudinga, o kur žalinga?
Ak, eik!
1. Trinties jėga atsiranda, kai kūnai tiesiogiai liečiasi ir visada nukreipta išilgai kontaktinio paviršiaus. Statinė trinties jėga atsiranda, kai ramybės būsenoje esantį kūną veikia tam tikra jėga F, kuri nejudina kūno. Statinės trinties jėgos modulis yra lygus veikiančiai jėgai F ir yra nukreiptas priešingai jėgai, veikiančiai ramybės būsenoje esantį kūną lygiagrečiai jo sąlyčio su kitu kūnu paviršiui.
2. Ar statinė trinties jėga veikia ant grindų stovintį stalą?
2. Ne, kol mes netaikome jam jėgos F, kuria norime jį perkelti.
3. Kas yra slėgio jėga? Ar tai turi būti gravitacija?
3. Slėgio jėga yra atramos reakcijos jėga, kuri ne visada sutampa su gravitacijos jėga.
4. Koks yra trinties koeficientas?
4. Trinties koeficientas – proporcingumo koeficientas tarp ramybės trinties jėgos ir normalaus slėgio jėgos.
5. Žmogus stumdo knygų lentyną, bet spinta stovi vietoje. Ar čia nepažeidžiamas antrasis Niutono dėsnis, pagal kurį kūnas, kuriam veikia jėga, keičia savo greitį?
5. Ne, nes pagal Niutono dėsnį jėga F yra visų kūną veikiančių jėgų rezultatas. Šiuo atveju spintą veikiančią jėgą subalansuoja statinė trinties jėga, o rezultatas lygus nuliui, todėl ir spintos pagreitis, ir poslinkis yra lygūs nuliui.
Vadinama ta mechanikos dalis, kurioje judesys tiriamas neatsižvelgiant į priežastis, sukeliančias vienokį ar kitokį judėjimo pobūdį kinematika.Mechaninis judėjimas vadinamas kūno padėties kitimas kitų kūnų atžvilgiu
Atskaitos sistema iškvieskite atskaitos kūną, su juo susietą koordinačių sistemą ir laikrodį.
Nuorodos korpusas vadinamas kūnu, kurio atžvilgiu atsižvelgiama į kitų kūnų padėtį.
materialus taškas vadinamas kūnu, kurio matmenų šioje užduotyje galima nepaisyti.
trajektorija vadinama mentaline linija, kuri savo judėjimo metu apibūdina materialų tašką.
Pagal trajektorijos formą judėjimas skirstomas į:
A) tiesinis- trajektorija yra tiesi atkarpa;
b) kreivinis- trajektorija yra kreivės atkarpa.
Kelias- tai trajektorijos ilgis, kurį materialus taškas apibūdina tam tikrą laikotarpį. Tai yra skaliarinė vertė.
juda yra vektorius, jungiantis pradinę materialaus taško padėtį su galutine padėtimi (žr. pav.).
Labai svarbu suprasti, kuo kelias skiriasi nuo judėjimo. Svarbiausias skirtumas yra tas, kad judėjimas yra vektorius, kurio pradžia yra išvykimo taške, o pabaiga – kelionės tikslo vietoje (visai nesvarbu, kokiu maršrutu šis judėjimas vyko). O kelias, priešingai, yra skaliarinė reikšmė, atspindinti nuvažiuotos trajektorijos ilgį.
Vienodas tiesinis judėjimas vadinamas judėjimu, kai materialus taškas atlieka tuos pačius judesius bet kokius vienodus laiko intervalus
Vienodo tiesinio judėjimo greitis vadinamas judesio ir laiko, kurį šis judėjimas įvyko, santykiu:
Netolygiems judesiams naudokite sąvoką Vidutinis greitis. Dažnai vidutinis greitis įvedamas kaip skaliarinė vertė. Tai yra tokio vienodo judėjimo greitis, kai kūnas eina tuo pačiu keliu per tą patį laiką, kaip ir netolygiai judant:
momentinis greitis vadinamas kūno greičiu tam tikrame trajektorijos taške arba tam tikru laiku.
Tolygiai pagreitintas tiesinis judėjimas- tai tiesinis judėjimas, kurio metu momentinis greitis bet kuriais vienodais laiko intervalais keičiasi tokiu pačiu dydžiu
Kūno koordinatės priklausomybė nuo laiko vienodame tiesiame judėjime yra tokia: x = x 0 + V x t, kur x 0 – pradinė kūno koordinatė, V x – judėjimo greitis.
laisvas kritimas vadinamas tolygiai pagreitintu judėjimu su pastoviu pagreičiu g \u003d 9,8 m/s 2 nepriklausomas nuo krintančio kūno masės. Tai atsiranda tik veikiant gravitacijai.
Laisvo kritimo greitis apskaičiuojamas pagal formulę:
Vertikalus poslinkis apskaičiuojamas pagal formulę:
Viena iš materialaus taško judėjimo rūšių yra judėjimas apskritimu. Tokiu judesiu kūno greitis nukreipiamas išilgai liestinės, nubrėžtos apskritimo toje vietoje, kur yra kūnas (tiesinis greitis). Kūno padėtis apskritime gali būti apibūdinta naudojant spindulį, nubrėžtą nuo apskritimo centro iki kūno. Kūno judėjimas judant išilgai apskritimo aprašomas apskritimo, jungiančio apskritimo centrą su kūnu, spindulį. Spindulio sukimosi kampo ir laiko intervalo, per kurį šis sukimasis įvyko, santykis apibūdina kūno judėjimo aplink apskritimą greitį ir vadinamas kampinis greitis ω:
Kampinis greitis yra susijęs su linijiniu greičiu ryšiu
kur r yra apskritimo spindulys.
Laikas, per kurį kūnas atlieka vieną apsisukimą, vadinamas cirkuliacijos laikotarpis. Laikotarpio grįžtamasis rodiklis - cirkuliacijos dažnis - ν
Kadangi tolygiai judant išilgai apskritimo, greičio modulis nesikeičia, bet keičiasi greičio kryptis, tokiu judėjimu vyksta pagreitis. Jis vadinamas įcentrinis pagreitis, jis nukreiptas išilgai spindulio į apskritimo centrą:
Pagrindinės dinamikos sąvokos ir dėsniai
Mechanikos dalis, tirianti priežastis, sukėlusias kūnų pagreitį, vadinama dinamika
Pirmasis Niutono dėsnis:
Yra tokios atskaitos sistemos, kurių atžvilgiu kūnas išlaiko pastovų greitį arba yra ramybės būsenoje, jei jo neveikia kiti kūnai arba kompensuojamas kitų kūnų veikimas.
Kūno savybė išlaikyti ramybės būseną arba tolygų tiesinį judėjimą veikiant subalansuotoms išorinėms jėgoms vadinama inercija. Reiškinys, kai kūno greitis palaikomas subalansuotomis išorinėmis jėgomis, vadinamas inercija. inercinės atskaitos sistemos vadinamos sistemomis, kuriose įvykdytas pirmasis Niutono dėsnis.
Galilėjaus reliatyvumo principas:
visose inercinėse atskaitos sistemose tomis pačiomis pradinėmis sąlygomis visi mechaniniai reiškiniai vyksta vienodai, t.y. laikytis tų pačių įstatymų
Svoris yra kūno inercijos matas
Jėga yra kiekybinis kūnų sąveikos matas.
Antrasis Niutono dėsnis:
Jėga, veikianti kūną, yra lygi kūno masės ir šios jėgos skleidžiamo pagreičio sandaugai:
$F↖(→) = m⋅a↖(→)$
Sudedant jėgas reikia rasti kelių jėgų rezultantą, kuris sukuria tokį patį poveikį kaip ir kelios vienu metu veikiančios jėgos.
Trečiasis Niutono dėsnis:
Jėgos, kuriomis du kūnai veikia vienas kitą, yra toje pačioje tiesėje, yra vienodo dydžio ir priešingos krypties:
$F_1↖(→) = -F_2↖(→) $
III Niutono dėsnis pabrėžia, kad kūnų veikimas vienas kitam turi sąveikos pobūdį. Jei kūnas A veikia kūną B, tai kūnas B taip pat veikia kūną A (žr. pav.).
Arba trumpai tariant, veiksmo jėga yra lygi reakcijos jėgai. Dažnai kyla klausimas: kodėl arklys tempia roges, jei šie kūnai sąveikauja vienodomis jėgomis? Tai įmanoma tik sąveikaujant su trečiuoju kūnu – Žeme. Jėga, kuria kanopos remiasi į žemę, turi būti didesnė už rogių trinties jėgą ant žemės. Priešingu atveju kanopos paslys ir arklys nepajudės.
Jei kūnas yra deformuojamas, atsiranda jėgos, kurios neleidžia šiai deformacijai. Tokios jėgos vadinamos tamprumo jėgos.
Huko dėsnis parašyta formoje
kur k – spyruoklės standumas, x – kūno deformacija. „−“ ženklas rodo, kad jėga ir deformacija nukreiptos skirtingomis kryptimis.
Kai kūnai juda vienas kito atžvilgiu, atsiranda jėgos, kurios trukdo judėti. Šios jėgos vadinamos trinties jėgos. Atskirkite statinę trintį nuo slydimo. slydimo trinties jėga apskaičiuojamas pagal formulę
kur N yra atramos reakcijos jėga, µ yra trinties koeficientas.
Ši jėga nepriklauso nuo trinties kūnų ploto. Trinties koeficientas priklauso nuo medžiagos, iš kurios pagaminti kėbulai, ir nuo jų paviršiaus apdorojimo kokybės.
Poilsio trintis atsiranda, kai kūnai nejuda vienas kito atžvilgiu. Statinė trinties jėga gali svyruoti nuo nulio iki tam tikros didžiausios vertės
Gravitacinės jėgos vadinamos jėgos, kuriomis bet kurie du kūnai traukia vienas kitą.
Gravitacijos dėsnis:bet kurie du kūnai traukia vienas kitą jėga, kuri yra tiesiogiai proporcinga jų masių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.
Čia R yra atstumas tarp kūnų. Universaliosios gravitacijos dėsnis tokia forma galioja arba materialiems taškams, arba sferiniams kūnams.
kūno svoris vadinama jėga, kuria kūnas spaudžia horizontalią atramą arba ištempia pakabą.
Gravitacija yra jėga, kuria visi kūnai traukia Žemę:
Su fiksuota atrama kūno svoris absoliučia verte yra lygus gravitacijos jėgai:
Jei kūnas juda vertikaliai su pagreičiu, jo svoris pasikeis.
Kai kūnas juda su pagreičiu aukštyn, jo svoris
Matyti, kad kūno svoris yra didesnis nei besiilsinčio kūno svoris.
Kai kūnas juda su pagreičiu žemyn, jo svoris
Šiuo atveju kūno svoris yra mažesnis už besiilsinčio kūno svorį.
nesvarumas vadinamas toks kūno judėjimas, kurio metu jo pagreitis lygus laisvojo kritimo pagreičiui, t.y. a = g. Tai įmanoma, jei kūną veikia tik viena jėga – gravitacijos jėga.
dirbtinis žemės palydovas yra kūnas, kurio greitis V1 yra pakankamas judėti apskritimu aplink Žemę
Žemės palydovą veikia tik viena jėga – gravitacija, nukreipta į Žemės centrą
pirmasis kosminis greitis– tai greitis, apie kurį reikia pranešti kūnui, kad jis apsisuktų aplink planetą žiedine orbita.
kur R yra atstumas nuo planetos centro iki palydovo.
Žemei, šalia jos paviršiaus, pirmasis pabėgimo greitis yra
1.3. Pagrindinės statikos ir hidrostatikos sampratos ir dėsniai
Kūnas (medžiaginis taškas) yra pusiausvyros būsenoje, jei jį veikiančių jėgų vektorinė suma lygi nuliui. Yra 3 balanso tipai: stabilus, nestabilus ir abejingas. Jei, išimant kūną iš pusiausvyros, atsiranda jėgos, linkusios grąžinti šį kūną, tai stabili pusiausvyra. Jei atsiranda jėgos, kurios linkusios kūną dar labiau atitolinti nuo pusiausvyros padėties, tai nesaugi padėtis; jei neatsiras jėgų - abejingas(Žr. 3 pav.).
Kai kalbame ne apie materialųjį tašką, o apie kūną, kuris gali turėti sukimosi ašį, tada norint pasiekti pusiausvyros padėtį, be kūno veikiančių jėgų sumos lygybės nuliui, būtina. kad visų kūną veikiančių jėgų momentų algebrinė suma būtų lygi nuliui.
Čia d yra jėgos ranka. Jėgos petys d – atstumas nuo sukimosi ašies iki jėgos veikimo linijos.
Svirties balanso būklė:
visų kūną sukančių jėgų momentų algebrinė suma lygi nuliui.
Pagal spaudimą jie vadina fizinį dydį, lygų jėgos, veikiančios šią jėgą statmenoje vietoje, santykiui su vietos plotu:
Galioja skysčiams ir dujoms Paskalio dėsnis:
slėgis paskirstomas visomis kryptimis nesikeičiant.
Jeigu skystis ar dujos yra gravitacijos lauke, tai kiekvienas aukštesnis sluoksnis spaudžia apatinius, o skysčiui ar dujoms panardinus į vidų slėgis didėja. Dėl skysčių
kur ρ – skysčio tankis, h – prasiskverbimo į skystį gylis.
Vienalytis skystis susisiekiančiuose induose nustatomas tame pačiame lygyje. Jei skirtingo tankio skystis pilamas į besijungiančių indų kelius, tai didesnio tankio skystis montuojamas mažesniame aukštyje. Tokiu atveju
Skysčių kolonėlių aukščiai yra atvirkščiai proporcingi tankiui:
Hidraulinis presas yra alyvos ar kitokio skysčio pripildytas indas, kuriame išpjautos dvi skylės, uždarytos stūmokliais. Stūmokliai yra skirtingų dydžių. Jei vienam stūmokliui taikoma tam tikra jėga, tada antram stūmokliui veikiama jėga yra skirtinga.
Taigi, hidraulinis presas skirtas konvertuoti jėgos dydį. Kadangi slėgis po stūmokliais turi būti vienodas, tada 
Tada A1 = A2.
Kūną, panardintą į skystį ar dujas, iš šio skysčio ar dujų pusės veikia aukštyn kylanti plūduriavimo jėga, kuri vadinama Archimedo galia
Nustatyta plūduriuojančios jėgos vertė Archimedo įstatymas: į skystį ar dujas panardintą kūną veikia plūduriuojanti jėga, nukreipta vertikaliai į viršų ir lygi kūno išstumto skysčio ar dujų svoriui:
čia ρ skystis – skysčio, į kurį panardintas kūnas, tankis; V panardintas – panardintos kūno dalies tūris.
Kūno plūduriavimo būklė- kūnas plūduriuoja skystyje arba dujose, kai kūną veikianti plūduriavimo jėga yra lygi kūną veikiančiai gravitacijos jėgai.
1.4. Apsaugos įstatymai
kūno impulsas vadinamas fizikiniu dydžiu, lygiu kūno masės ir jo greičio sandaugai:Impulsas yra vektorinis dydis. [p] = kg m/s. Kartu su kūno impulsu jie dažnai naudojasi jėgos impulsas. Tai jėgos sandauga ir jos trukmė.
Kūno impulso pokytis yra lygus jį veikiančios jėgos impulsui. Izoliuotai kūnų sistemai (sistemai, kurios kūnai sąveikauja tik vienas su kitu), impulso tvermės dėsnis: izoliuotos sistemos kūnų impulsų suma iki sąveikos lygi tų pačių kūnų impulsų sumai po sąveikos.
mechaninis darbas jie vadina fizikinį dydį, lygų kūną veikiančios jėgos, kūno poslinkio ir kampo tarp jėgos krypties ir poslinkio kosinuso sandaugai:
Galia yra darbas, atliktas per laiko vienetą.
Kūno gebėjimą atlikti darbą apibūdina dydis, vadinamas energijos. Mechaninė energija skirstoma į kinetika ir potencialas. Jei kūnas gali atlikti darbą dėl savo judėjimo, sakoma, kad jis turi kinetinė energija. Materialaus taško transliacinio judėjimo kinetinė energija apskaičiuojama pagal formulę
Jei kūnas gali atlikti darbą keisdamas savo padėtį kitų kūnų atžvilgiu arba keisdamas kūno dalių padėtį, jis turi potencinė energija. Potencialios energijos pavyzdys: kūnas iškeltas virš žemės, jo energija apskaičiuojama pagal formulę
kur h yra keltuvo aukštis
Suspaustos spyruoklės energija:
kur k yra spyruoklės konstanta, x yra absoliuti spyruoklės deformacija.
Potencialios ir kinetinės energijos suma yra mechaninė energija. Dėl izoliuotos mechanikos kūnų sistemos, mechaninės energijos tvermės dėsnis: jei tarp izoliuotos sistemos kūnų neveikia trinties jėgos (ar kitos jėgos, lemiančios energijos išsklaidymą), tai šios sistemos kūnų mechaninių energijų suma nekinta (energijos tvermės dėsnis mechanikoje) . Jei tarp izoliuotos sistemos kūnų yra trinties jėgos, tai sąveikos metu dalis kūnų mechaninės energijos pereina į vidinę energiją.
1.5. Mechaninės vibracijos ir bangos
svyravimai vadinami judesiai, kurie turi vienokį ar kitokį pasikartojimo laike laipsnį. Virpesiai vadinami periodiniais, jei fizinių dydžių reikšmės, kurios kinta svyravimų procese, kartojasi reguliariais intervalais.Harmoninės vibracijos vadinami tokie svyravimai, kuriuose svyruojantis fizikinis dydis x kinta pagal sinuso arba kosinuso dėsnį, t.y.
Vadinama reikšmė A, lygi didžiausiai absoliučiai svyruojančio fizikinio dydžio x vertei virpesių amplitudė. Išraiška α = ωt + ϕ nustato x reikšmę tam tikru momentu ir vadinama svyravimo faze. Laikotarpis T Laikas, per kurį svyruojantis kūnas atlieka vieną pilną svyravimą, vadinamas. Periodinių svyravimų dažnis vadinamas pilnų virpesių skaičiumi per laiko vienetą:
Dažnis matuojamas s -1 . Šis vienetas vadinamas hercais (Hz).
Matematinė švytuoklė yra m masės materialus taškas, pakabintas ant besvorio netampančio sriegio ir svyruojantis vertikalioje plokštumoje.
Jei vienas spyruoklės galas yra pritvirtintas nejudėdamas, o prie kito galo pritvirtintas m masės kūnas, tada, kai kūnas bus išjungtas iš pusiausvyros, spyruoklė išsitemps ir kūnas svyruos ant spyruoklės horizontaliai arba vertikaliai. lėktuvas. Tokia švytuoklė vadinama spyruokline.
Matematinės švytuoklės svyravimo periodas nustatoma pagal formulę 
kur l yra švytuoklės ilgis.
Spyruoklės apkrovos svyravimo laikotarpis nustatoma pagal formulę 
kur k – spyruoklės standumas, m – apkrovos masė.
Virpesių sklidimas tampriose terpėse.
Terpė vadinama elastinga, jei tarp jos dalelių yra sąveikos jėgos. Bangos – tai virpesių plitimo elastingose terpėse procesas.
Banga vadinama skersinis, jei terpės dalelės svyruoja statmenomis bangos sklidimo krypčiai. Banga vadinama išilginis, jeigu terpės dalelių svyravimai vyksta bangos sklidimo kryptimi.
Bangos ilgis atstumas tarp dviejų artimiausių taškų, svyruojančių toje pačioje fazėje, vadinamas:
čia v – bangos sklidimo greitis.
garso bangos vadinamos bangomis, kurių svyravimai vyksta nuo 20 iki 20 000 Hz dažnių.
Įvairiose aplinkose garso greitis skiriasi. Garso greitis ore yra 340 m/s.
ultragarso bangos vadinamos bangomis, kurių virpesių dažnis viršija 20 000 Hz. Ultragarso bangos žmogaus ausis nesuvokia.
Dar mokslo metais, septintoje ar aštuntoje klasėje, kiekvienas žmogus susipažįsta su nauja dinaminės fizikos samprata – trinties. Tačiau daugelis, subrendę, pamiršta, kaip ši jėga veikia. Pabandykime suprasti šią temą.
Sąvokos apibrėžimas
Trintis – reiškinys, turintis tokią reikšmę: dviem kūnams susiliečiant vienas su kitu, jų sąlyčio vietoje susidaro ypatinga sąveika, kuri neleidžia kūnams toliau judėti vienas kito atžvilgiu. Aišku, kad galima apskaičiuoti šių kūnų sąveikos vertę. lygiai taip pat ir apibūdina šią sąveiką kiekybiškai. Jei tarp kietų kūnų atsiranda trintis (pavyzdžiui, knygos sąveika su knygų lentyna arba obuolio sąveika su stalu), tada ši sąveika vadinama sausa trintimi.
Reikėtų suprasti, kad trintis yra jėga, turinti elektromagnetinį pobūdį. Tai reiškia, kad šios jėgos priežastis yra sąveika tarp dalelių, sudarančių tą ar kitą kūną.
Kas yra trintis?
Dėl mūsų pasaulyje egzistuojančių objektų įvairovės galima spręsti, kad kiekvienas iš jų turi savo struktūrą ir individualias savybes. Tai reiškia, kad skirtingų elementų sąveika bus skirtinga. Norint teisingai suprasti daugelio fizikos problemų esmę ir kompetentingai išspręsti, įprasta sąlygiškai atskirti tris trinties tipus. Taigi, pažvelkime į kiekvieną atskirai:
- Pirmoji trintis- tai ramybės trintis, atsirandanti nesant santykinio dviejų kūnų judėjimo. Jo pavyzdžių galime pamatyti visur, nes šios trinties sukuriama jėga išlaiko objektus pusiausvyroje. Pavyzdžiui, prekės ant judančio konvejerio, įkalta vinis į sieną arba žmogus, stovintis ant grindų.
- Slydimo trintis- tai sąlyginai antroji trintis. Slydimo reikšmė apibrėžiama taip: kai pusiausvyroje esantį kūną veikia jėga, didesnė už statinę trinties jėgą, pradeda veikti slydimo trinties jėga ir kūnas juda.
- Ir, galiausiai riedėjimo trintis, paaiškinantis dviejų kūnų, kurių vienas rieda kito paviršiumi, sąveiką. Skirtumas ir slydimas paaiškinamas tuo, kad bet kokiu judesiu kūno sritys pasislenka išilgai kontaktinio paviršiaus, o vietoj nutrūkusių tarpmolekulinių ryšių susidaro nauji. O tuo atveju, kai ratas rieda neslysdamas, molekuliniai ryšiai nutrūksta daug greičiau, kai pakeliamos rato sekcijos, nei slystant. Pasirodo, riedėjimo trinties jėga yra mažesnė už slydimo jėgą.
Kur ir kaip galima panaudoti trintį?
Trintis – nepamainomas reiškinys, be kurio negalėtume atlikti elementarių dalykų: vaikščioti, sėdėti ar tiesiog laikyti daiktus rankose. Todėl nenuvertinkite trinties svarbos. Kaip sakė prancūzų fizikas Guillaume'as: „Jei nebūtų trinties, mūsų Žemė būtų be vieno šiurkštumo, ji būtų tarsi skysčio lašas“.
Bene geriausias pavyzdys, tiksliausiai apibūdinantis trintį, yra rato veikimas. Dar senovėje buvo pastebėta, kad riedėjimo trinties jėgos yra daug mažesnės nei slydimo trinties jėgos. Tai buvo neabejotina riedėjimo trinties nauda, dėl kurios žmonės dėjo rąstus ar volus, kad galėtų perkelti sunkius ir didelių gabaritų krovinius. Laikui bėgant žmonės patobulino žinias apie nuostabias riedėjimo trinties savybes, stebėjo objektų judėjimą veikiant trinties jėgoms ir galiausiai išrado ratą! Šiuolaikiniame pasaulyje neįmanoma įsivaizduoti gyvenimo be šių nepakeičiamų dalių, nes ratai yra antrieji bet kokio transporto „varikliai“!
Kaip apskaičiuoti trinties jėgos vertę?
Kaip ir bet kuri kita, ji turi sveikųjų skaičių reikšmes. Norint tiksliai nustatyti, kiek jėgos reikia judėjimui ar kitokio pobūdžio darbams atlikti, reikia apskaičiuoti statinę trinties jėgą. Inžinieriai dažniausiai tai daro, kai, pavyzdžiui, stato gamyklas ar išranda naujus įrenginius. Tačiau net ir paprasti moksleiviai susiduria su tam tikromis užduotimis, kai reikia apskaičiuoti trinties jėgą. Taigi, norėdami apskaičiuoti jo vertę, tereikia naudoti paprastą formulę: F trintis = K * N, kur k yra trinties koeficientas. Visų koeficientų reikšmė visada priklauso nuo objekto paviršiaus, kuriuo kūnas juda arba sąveikauja. „N“ mūsų formulėje reiškia jėgą, veikiančią kūną. Tai visų pirma priklauso nuo kūno masės, kuri liečiasi su atraminiu paviršiumi.
Apskaičiuokite jėgos reikšmę uždavinyje
Tarkime, kad kūnas, kurio masė m = 3 kg, yra ant horizontalios lentos. tarp medinės lentos ir korpuso yra 0,3. Kaip sužinoti trinties jėgos vertę? Tai labai paprasta, tereikia mūsų vertybes įtraukti į formulę. Tiesiog reikia atsižvelgti į tai, kad N šiuo atveju yra lygus kūno svoriui (pagal 3-ąjį Niutono dėsnį). Taigi, norima jėga yra (m * g) * k \u003d (3 kg * 10 m / s 2) * 0,3 \u003d 9 H.