ნებისმიერი კონტაქტი ორ სხეულს შორის იწვევს ხახუნის ძალას. ამ შემთხვევაში არ აქვს მნიშვნელობა მატერიის რა მდგომარეობაში არიან სხეულები, მოძრაობენ ისინი ერთმანეთთან შედარებით თუ მოსვენებულ მდგომარეობაში არიან. ამ სტატიაში მოკლედ განვიხილავთ ხახუნის რა ტიპებს არსებობს ბუნებასა და ტექნოლოგიაში.
დასვენების ხახუნი
ბევრისთვის შეიძლება უცნაური წარმოდგენა იყოს, რომ სხეულების ხახუნი არსებობს მაშინაც კი, როცა ისინი მოსვენებულნი არიან ერთმანეთთან შედარებით. გარდა ამისა, ეს ხახუნის ძალა არის ყველაზე დიდი ძალა სხვა ტიპებს შორის. ის იჩენს თავს, როცა ვცდილობთ რომელიმე ობიექტის გადატანას. ეს შეიძლება იყოს ხის, ქვის ან თუნდაც ბორბალი.
სტატიკური ხახუნის ძალის არსებობის მიზეზია კონტაქტურ ზედაპირებზე დარღვევების არსებობა, რომლებიც მექანიკურად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან პიკ-მიწის პრინციპის მიხედვით.
სტატიკური ხახუნის ძალა გამოითვლება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:
Ft1=μtN
აქ N არის საყრდენის რეაქცია, რომლითაც ზედაპირი მოქმედებს სხეულზე ნორმალურის გასწვრივ. პარამეტრი μt არის ხახუნის კოეფიციენტი. ეს დამოკიდებულიაშეხებადი ზედაპირების მასალა, ამ ზედაპირების დამუშავების ხარისხი, მათი ტემპერატურა და სხვა ფაქტორები.
დაწერილი ფორმულა აჩვენებს, რომ სტატიკური ხახუნის ძალა არ არის დამოკიდებული კონტაქტის ზონაზე. გამოთქმა Ft1 საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ე.წ. მაქსიმალური ძალა. რიგ პრაქტიკულ შემთხვევებში, Ft1 არ არის მაქსიმალური. ის სიდიდით ყოველთვის უდრის გარე ძალას, რომელიც ცდილობს სხეულის მოსვენებას გამოიყვანოს.
დასვენების ხახუნი მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ცხოვრებაში. ამის წყალობით, ჩვენ შეგვიძლია ვიმოძრაოთ მიწაზე, მისგან ფეხის ძირებით გამოვძვრეთ, სრიალის გარეშე. ნებისმიერი სხეული, რომელიც ჰორიზონტისკენ მიდრეკილ სიბრტყეზეა, არ ცდება მათგან Ft1.
ძალის გამო.
ხახუნი სრიალის დროს
ადამიანისთვის ხახუნის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ტიპი ვლინდება, როდესაც ერთი სხეული მეორის ზედაპირზე სრიალებს. ეს ხახუნი წარმოიქმნება იმავე ფიზიკური მიზეზით, როგორც სტატიკური ხახუნის. უფრო მეტიც, მისი სიძლიერე გამოითვლება მსგავსი ფორმულით.
Ft2=μკN
ერთადერთი განსხვავება წინა ფორმულასთან არის სხვადასხვა კოეფიციენტების გამოყენება მოცურების ხახუნისთვის μk. კოk კოეფიციენტები ყოველთვის ნაკლებია სტატიკური ხახუნის ანალოგიურ პარამეტრებზე ერთი და იგივე წყვილი ხახუნის ზედაპირზე. პრაქტიკაში ეს ფაქტი შემდეგნაირად ვლინდება: გარე ძალის თანდათანობითი მატება იწვევს Ft1 მნიშვნელობის ზრდას, სანამ ის მაქსიმალურ მნიშვნელობას არ მიაღწევს. ამის შემდეგ ისმკვეთრად ეცემა რამდენიმე ათეული პროცენტით Ft2 მნიშვნელობამდე და უცვლელი რჩება სხეულის მოძრაობის დროს.
კოეფიციენტი μk დამოკიდებულია იგივე ფაქტორებზე, როგორც μt პარამეტრზე სტატიკური ხახუნისთვის. მოცურების ხახუნის ძალა Ft2 პრაქტიკულად არ არის დამოკიდებული სხეულების მოძრაობის სიჩქარეზე. მხოლოდ მაღალი სიჩქარით ხდება შესამჩნევი შემცირება.
მოცურების ხახუნის მნიშვნელობა ადამიანის ცხოვრებაში ჩანს ისეთ მაგალითებში, როგორიცაა თხილამურებით სრიალი ან სრიალი. ამ შემთხვევებში, კოეფიციენტი μk მცირდება გახეხვის ზედაპირების შეცვლით. პირიქით, გზების მარილითა და ქვიშით მოყრა მიზნად ისახავს კოk და μt კოეფიციენტების მნიშვნელობების გაზრდას.
მოძრავი ხახუნის
ეს არის ხახუნის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი სახეობა თანამედროვე ტექნოლოგიების ფუნქციონირებისთვის. ის იმყოფება საკისრების ბრუნვისა და მანქანების ბორბლების მოძრაობის დროს. მოცურებისა და დასვენების ხახუნისაგან განსხვავებით, მოძრავი ხახუნი განპირობებულია მოძრაობის დროს ბორბლის დეფორმაციის გამო. ეს დეფორმაცია, რომელიც ხდება ელასტიურ რეგიონში, ფანტავს ენერგიას ჰისტერეზის შედეგად და ვლინდება მოძრაობის დროს ხახუნის ძალის სახით.
მოძრავი ხახუნის მაქსიმალური ძალის გამოთვლა ხორციელდება ფორმულის მიხედვით:
Ft3=d/RN
ანუ ძალა Ft3, როგორც ძალები Ft1 და Ft2, არის მხარდაჭერის რეაქციის პირდაპირპროპორციულია. თუმცა, ეს ასევე დამოკიდებულია კონტაქტში მყოფი მასალების სიმტკიცეზე და ბორბლის რადიუსზე R. მნიშვნელობაd ეწოდება მოძრავი წინააღმდეგობის კოეფიციენტს. კო k და µt კოეფიციენტებისგან განსხვავებით, d-ს აქვს სიგრძის განზომილება.
როგორც წესი, უგანზომილებიანი თანაფარდობა d/R გამოდის, რომ არის 1-2 რიგით სიდიდის ნაკლები, ვიდრე მნიშვნელობა μk. ეს ნიშნავს, რომ სხეულების მოძრაობა მოძრავი დახმარებით ბევრად უფრო ენერგიულად ხელსაყრელია, ვიდრე სრიალის დახმარებით. ამიტომ მოძრავი ხახუნი გამოიყენება მექანიზმებისა და მანქანების ყველა ხახუნის ზედაპირზე.
ხახუნის კუთხე
ზემოთ აღწერილი სამივე ტიპის ხახუნის გამოვლინება ხასიათდება გარკვეული ხახუნის ძალით Ft, რომელიც პირდაპირპროპორციულია N-ის. ორივე ძალა მიმართულია მართი კუთხით ერთმანეთთან შედარებით.. კუთხეს, რომელსაც მათი ვექტორული ჯამი ქმნის ზედაპირთან ნორმალურთან, ხახუნის კუთხე ეწოდება. მისი მნიშვნელობის გასაგებად, გამოვიყენოთ ეს განმარტება და ჩავწეროთ მათემატიკური ფორმით, მივიღებთ:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
ამგვარად, ხახუნის კუთხის θ ტანგენსი უდრის ხახუნის k კოეფიციენტს მოცემული ტიპის ძალისთვის. ეს ნიშნავს, რომ რაც უფრო დიდია θ კუთხე, მით მეტია თავად ხახუნის ძალა.
ხახუნი სითხეებსა და აირებში
როდესაც მყარი სხეული მოძრაობს აირისებრ ან თხევად გარემოში, ის მუდმივად ეჯახება ამ გარემოს ნაწილაკებს. ეს შეჯახებები, რომელსაც თან ახლავს ხისტი სხეულის სიჩქარის დაკარგვა, არის თხევადი ნივთიერებების ხახუნის მიზეზი.
ამ ტიპის ხახუნი დიდად არის დამოკიდებული სიჩქარეზე. ასე რომ, შედარებით დაბალ სიჩქარეზე, ხახუნის ძალააღმოჩნდება v მოძრაობის სიჩქარის პირდაპირპროპორციული, ხოლო მაღალ სიჩქარეებზე ვსაუბრობთ პროპორციულობაზე v2.
ამ ხახუნის მრავალი მაგალითი არსებობს, ნავებისა და გემების მოძრაობიდან თვითმფრინავების ფრენამდე.
