ტექნოლოგიის ამჟამინდელი მდგომარეობა სრულიად განსხვავებულად გამოიყურებოდა, თუ შორეულ წარსულში კაცობრიობა არ ისწავლა მოძრავი ხახუნის ძალის გამოყენება საკუთარი სარგებლისთვის. რა არის ის, რატომ ჩნდება და როგორ შეიძლება მისი გამოთვლა, ეს საკითხები განიხილება სტატიაში.
რა არის მოძრავი ხახუნა?
მის ქვეშ იგულისხმება ფიზიკური ძალა, რომელიც ჩნდება ყველა შემთხვევაში, როდესაც ერთი ობიექტი არ სრიალებს, არამედ გორდება მეორის ზედაპირზე. მოძრავი ხახუნის ძალის მაგალითებია ხის ურიკის ბორბალის მართვა ჭუჭყიან გზაზე ან მანქანის ბორბლის მართვა ასფალტზე, ლითონის ბურთულა და ნემსის საკისრების გადაგორება ფოლადის ღერძზე, საღებავის როლიკერის გადაადგილება კედელზე და ასე შემდეგ.
განსხვავებით სტატიკური და სრიალის ხახუნის ძალებისგან, რომლებიც გამოწვეულია სხეულის და ზედაპირის უხეში ზედაპირების ატომურ დონეზე ურთიერთქმედებით, მოძრავი ხახუნის მიზეზი დეფორმაციის ჰისტერეზია.
მოდით ავხსნათ დასახელებული ფაქტი ბორბლის მაგალითზე. როდესაც ის შედის კონტაქტშიაბსოლუტურად ნებისმიერი მყარი ზედაპირი, მაშინ კონტაქტის ზონაში არის მისი მიკროდეფორმაცია ელასტიურ რეგიონში. როგორც კი ბორბალი შემობრუნდება გარკვეული კუთხით, ეს ელასტიური დეფორმაცია გაქრება და სხეული თავის ფორმას აღადგენს. მიუხედავად ამისა, ბორბლის გადახვევის შედეგად მეორდება შეკუმშვისა და ფორმის აღდგენის ციკლები, რასაც თან ახლავს ენერგიის დაკარგვა და ბორბლის ზედაპირული ფენების აგებულების მიკროსკოპული დარღვევები. ამ დაკარგვას ჰისტერეზი ეწოდება. მოძრაობისას ისინი თავს იჩენენ მოძრავი ხახუნის ძალის წარმოქმნით.
არადეფორმირებადი სხეულების გორვა
მოდით განვიხილოთ იდეალური შემთხვევა, როდესაც ბორბალი, რომელიც მოძრაობს აბსოლუტურად მყარ ზედაპირზე, არ განიცდის მიკროდეფორმაციებს. ამ შემთხვევაში ზედაპირთან მისი შეხების ზონა შეესაბამება სწორ სეგმენტს, რომლის ფართობი ნულის ტოლია..
მოძრაობის დროს ბორბალზე მოქმედებს ოთხი ძალა. ეს არის წევის ძალა F, დამხმარე რეაქციის ძალა N, ბორბლის წონა P და ხახუნის fr. პირველი სამი ძალა ბუნებით ცენტრალურია (მოქმედებენ ბორბლის მასის ცენტრში), ამიტომ ისინი არ ქმნიან ბრუნვას. ძალა fr მოქმედებს ბორბლის რგოლზე ტანგენციურად. მოძრავი ხახუნის მომენტი არის:
M=frr.
აქ ბორბლის რადიუსი მითითებულია ასო r.
ძალები N და P მოქმედებენ ვერტიკალურად, ამიტომ, ერთგვაროვანი მოძრაობის შემთხვევაში, ხახუნის ძალა fr ტოლი იქნება ბიძგური ძალის F:.
F=fr.
ნებისმიერი უსასრულოდ მცირე ძალა F შეძლებს დაძლიოს fr და ბორბალი დაიწყებს მოძრაობას. ესდასკვნა მივყავართ იმ ფაქტს, რომ არადეფორმირებადი ბორბლის შემთხვევაში მოძრავი ხახუნის ძალა ნულის ტოლია.
დეფორმირებადი (რეალური) სხეულების გადახვევა
რეალური სხეულების შემთხვევაში, ბორბლის დეფორმაციის შედეგად, მისი საყრდენი ფართობი ზედაპირზე არ არის ნულის ტოლი. პირველი მიახლოებით, ეს არის ოთხკუთხედი, გვერდებით l და 2d. სადაც l არის ბორბლის სიგანე, რომელიც დიდად არ გვაინტერესებს. მოძრავი ხახუნის ძალის გამოჩენა განპირობებულია ზუსტად მნიშვნელობით 2d.
როგორც არადეფორმირებადი ბორბლის შემთხვევაში, ზემოთ ნახსენები ოთხი ძალა ასევე მოქმედებს რეალურ ობიექტზე. მათ შორის ყველა ურთიერთობა შენარჩუნებულია, გარდა ერთისა: საყრდენის რეაქციის ძალა დეფორმაციის შედეგად არ იმოქმედებს ღერძზე საჭეზე, მაგრამ გადაადგილდება მასთან შედარებით d მანძილით, ანუ მიიღებს მონაწილეობას. ბრუნვის შექმნისას. ფორმულა M მომენტისთვის რეალური ბორბლის შემთხვევაში იღებს ფორმას:
M=Nd - frr.
M მნიშვნელობის ნულის ტოლობა არის ბორბლის ერთგვაროვანი გორგომის პირობა. შედეგად მივდივართ თანასწორობამდე:
fr=d/rN.
რადგან N უდრის სხეულის წონას, ჩვენ ვიღებთ მოძრავი ხახუნის ძალის საბოლოო ფორმულას:
fr=d/rP.
ეს გამოთქმა შეიცავს სასარგებლო შედეგს: ბორბლის r რადიუსის მატებასთან ერთად, ხახუნის ძალა fr.
მოძრავი წინაღობის კოეფიციენტი და მოძრავი კოეფიციენტი
მოსვენებისა და სრიალის ხახუნის ძალებისგან განსხვავებით, გორგალს ახასიათებს ორი ურთიერთდამოკიდებულიკოეფიციენტები. მათგან პირველი არის ზემოთ აღწერილი d-ის მნიშვნელობა. მას მოძრავი წინააღმდეგობის კოეფიციენტი ეწოდება, რადგან რაც უფრო დიდია მისი მნიშვნელობა, მით მეტია ძალა fr. მატარებლის ბორბლებისთვის, ავტომობილებისთვის, ლითონის საკისრებისთვის, d-ის მნიშვნელობა მილიმეტრის მეათედებშია.
მეორე კოეფიციენტი არის თავად მოძრავი კოეფიციენტი. ეს არის განზომილებიანი სიდიდე და უდრის:
Cr=დ/რ.
ბევრ ცხრილში მოცემულია ეს მნიშვნელობა, რადგან უფრო მოსახერხებელია მისი გამოყენება პრაქტიკული ამოცანების გადასაჭრელად, ვიდრე d-ის მნიშვნელობა. უმეტეს პრაქტიკულ შემთხვევებში, Cr-ის მნიშვნელობა არ აღემატება რამდენიმე მეასედს (0.01-0.06).
მოძრავი მდგომარეობა რეალური სხეულებისთვის
ზემოთ მივიღეთ fr ძალის ფორმულა. მოდით ჩავწეროთ კოეფიციენტის Cr:
fr=CrP.
შეიძლება დავინახოთ, რომ მისი ფორმა სტატიკური ხახუნის ძალის მსგავსია, რომელშიც Cr-ის ნაცვლად გამოიყენება μ მნიშვნელობა - სტატიკური ხახუნის კოეფიციენტი..
შემოტვირთვის ძალა F გამოიწვევს ბორბლის გადახვევას მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ის მეტია fr-ზე. თუმცა, ბიძგმა F-მ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს სრიალი, თუ იგი აღემატება შესაბამის დასვენების ძალას. ამრიგად, რეალური სხეულების გორგალის პირობა არის ის, რომ ძალა fr იყოს სტატიკური ხახუნის ძალაზე ნაკლები.
უმეტეს შემთხვევაში, μ კოეფიციენტის მნიშვნელობები 1-2 ბრძანებით აღემატება Cr მნიშვნელობას. თუმცა, ზოგიერთ სიტუაციაში (თოვლის, ყინულის არსებობა,ცხიმიანი სითხეები, ჭუჭყიანი) μ შეიძლება გახდეს უფრო პატარა ვიდრე Cr. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში შეინიშნება ბორბლების ცურვა.
