ხახუნი არის ფენომენი, რომელსაც ყოველდღიურ ცხოვრებაში მუდმივად ვხვდებით. შეუძლებელია იმის დადგენა, ხახუნი საზიანოა თუ სასარგებლო. მოლიპულ ყინულზე ნაბიჯის გადადგმაც კი რთული ამოცანაა, უხეშ ასფალტის ზედაპირზე სიარული სიამოვნებაა. მანქანის ნაწილები შეზეთვის გარეშე ბევრად უფრო სწრაფად აცვიათ.
ხახუნის შესწავლა, მისი ძირითადი თვისებების ცოდნა საშუალებას აძლევს ადამიანს გამოიყენოს იგი.
ხახუნის ძალა ფიზიკაში
ძალას, რომელიც წარმოიქმნება ერთი სხეულის მოძრაობით ან გადაადგილების მცდელობით მეორის ზედაპირზე, მიმართულს მოძრაობის მიმართულების საწინააღმდეგოდ, მიმართული მოძრავ სხეულებზე, ეწოდება ხახუნის ძალა. ხახუნის ძალის მოდული, რომლის ფორმულა დამოკიდებულია ბევრ პარამეტრზე, განსხვავდება წინააღმდეგობის ტიპის მიხედვით.
გამოყოფენ ხახუნის შემდეგ ტიპებს:
• დასვენება;
• slip;
• მოძრავი.
მძიმე საგნის (კარადის, ქვის) ადგილიდან გადატანის ნებისმიერი მცდელობა იწვევს ადამიანის ძალის დაძაბვას. ამავე დროს, ყოველთვის არ არის შესაძლებელი ობიექტის მოძრაობაში დაყენება. დასვენების ხახუნი ხელს უშლის ამას.
დასვენების მდგომარეობა
გაანგარიშების ფორმულა სტატიკური ხახუნის ძალისთვისარ გვაძლევს საკმარისად ზუსტად განსაზღვრის საშუალებას. ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, სტატიკური წინააღმდეგობის ძალის სიდიდე დამოკიდებულია გამოყენებული ძალაზე.
როგორც ძალა იზრდება, ასევე იზრდება ხახუნის ძალა.
0 < Fდასვენების პრობლემა < Fმაქს
დასვენების ხახუნი ხელს უშლის ხეში ჩაჭედილი ლურსმნების ამოვარდნას; ძაფით შეკერილი ღილები მყარად არის დაჭერილი. საინტერესოა, რომ სწორედ დასვენების წინააღმდეგობა აძლევს ადამიანს სიარულის საშუალებას. უფრო მეტიც, ის მიმართულია ადამიანის მოძრაობის მიმართულებით, რაც ეწინააღმდეგება საქმის ზოგად მდგომარეობას.
მოცურების ფენომენი
როდესაც გარე ძალა, რომელიც ამოძრავებს სხეულს, იზრდება უდიდესი სტატიკური ხახუნის ძალის მნიშვნელობამდე, ის იწყებს მოძრაობას. მოცურების ხახუნის ძალა განიხილება ერთი სხეულის მეორის ზედაპირზე სრიალის პროცესში. მისი მნიშვნელობა დამოკიდებულია ურთიერთმოქმედი ზედაპირების თვისებებზე და ზედაპირზე ვერტიკალური მოქმედების ძალაზე.
მოცურების ხახუნის ძალის გამოთვლის ფორმულა: F=ΜP, სადაც Μ არის პროპორციულობის კოეფიციენტი (მოცურების ხახუნის), P არის ვერტიკალური (ნორმალური) წნევის ძალა.
ერთ-ერთი მამოძრავებელი ძალაა მოცურების ხახუნის ძალა, რომლის ფორმულა იწერება საყრდენის რეაქციის ძალის გამოყენებით. ნიუტონის მესამე კანონის შესრულების გამო ნორმალური წნევის ძალები და საყრდენი რეაქცია იგივეა სიდიდით და საპირისპირო მიმართულებით: Р=N.
სანამ იპოვით ხახუნის ძალას, რომლის ფორმულა სხვა ფორმას იღებს (F=M N), განსაზღვრეთ რეაქციის ძალა.
მოცურების წინააღმდეგობის კოეფიციენტი შემოღებულია ექსპერიმენტულად ორი ხახვიანი ზედაპირისთვის, დამოკიდებულია მათი დამუშავებისა და მასალის ხარისხზე.
მაგიდა. წინააღმდეგობის კოეფიციენტის მნიშვნელობა სხვადასხვა ზედაპირისთვის
| pp | ურთიერთმოქმედი ზედაპირები | მოცურების ხახუნის კოეფიციენტის მნიშვნელობა |
| 1 | ფოლადი+ყინული | 0, 027 |
| 2 | მუხა+მუხა | 0, 54 |
| 3 | ტყავი+თუჯი | 0, 28 |
| 4 | ბრინჯაო+რკინა | 0, 19 |
| 5 | ბრინჯაო+თუჯი | 0, 16 |
| 6 | ფოლადი+ფოლადი | 0, 15 |
სტატიკური ხახუნის უდიდესი ძალა, რომლის ფორმულა ზემოთ იყო დაწერილი, შეიძლება განისაზღვროს ისევე, როგორც მოცურების ხახუნის ძალა.
ეს მნიშვნელოვანი ხდება პრობლემების გადაჭრისას მამოძრავებელი წინააღმდეგობის სიძლიერის დასადგენად. მაგალითად, წიგნი, რომელიც მოძრაობს ზემოდან დაჭერილი ხელით, სრიალებს დანარჩენი წინააღმდეგობის ძალის მოქმედებით, რომელიც წარმოიქმნება ხელსა და წიგნს შორის. წინააღმდეგობის სიდიდე დამოკიდებულია წიგნზე ვერტიკალური წნევის ძალის მნიშვნელობაზე.
მოძრავი ფენომენი
ჩვენი წინაპრების გადასვლა დრაგიდან ეტლებზე რევოლუციურად ითვლება. ბორბლის გამოგონება კაცობრიობის უდიდესი გამოგონებაა.მოძრავი ხახუნა, რომელიც წარმოიქმნება ბორბლის ზედაპირზე გადაადგილებისას, სიდიდით მნიშვნელოვნად ჩამოუვარდება სრიალის წინააღმდეგობას.
მოძრავი ხახუნის ძალების გაჩენა ასოცირდება ზედაპირზე ბორბლის ნორმალური წნევის ძალებთან, აქვს ბუნება, რომელიც განასხვავებს მას მოცურებისგან. ბორბლის უმნიშვნელო დეფორმაციის გამო წარმოიქმნება სხვადასხვა წნევის ძალები ჩამოყალიბებული უბნის ცენტრში და მის კიდეებზე. ძალების ეს განსხვავება განსაზღვრავს მოძრავი წინააღმდეგობის წარმოქმნას.
მოძრავი ხახუნის ძალის გაანგარიშების ფორმულა ჩვეულებრივ მიიღება სრიალის პროცესის მსგავსად. განსხვავება ჩანს მხოლოდ წევის კოეფიციენტის მნიშვნელობებში.
წინააღმდეგობის ბუნება
როდესაც იცვლება ზედაპირის უხეშობა, იცვლება ხახუნის ძალის მნიშვნელობაც. მაღალი გადიდებისას ორი კონტაქტური ზედაპირი ჰგავს მუწუკებს მკვეთრი მწვერვალებით. როდესაც ზემოდან არის, ეს არის სხეულის ამობურცული ნაწილები, რომლებიც კონტაქტშია ერთმანეთთან. კონტაქტის მთლიანი ფართობი უმნიშვნელოა. სხეულების გადაადგილებისას ან გადაადგილების მცდელობისას „მწვერვალები“ქმნიან წინააღმდეგობას. ხახუნის ძალის სიდიდე არ არის დამოკიდებული კონტაქტის ზედაპირების ფართობზე.
როგორც ჩანს, ორ იდეალურად გლუვ ზედაპირს აბსოლუტურად არანაირი წინააღმდეგობა არ უნდა ჰქონდეს. პრაქტიკაში, ხახუნის ძალა ამ შემთხვევაში მაქსიმალურია. ეს შეუსაბამობა აიხსნება ძალების წარმოშობის ბუნებით. ეს არის ელექტრომაგნიტური ძალები, რომლებიც მოქმედებს ურთიერთმოქმედ სხეულების ატომებს შორის.
მექანიკური პროცესები, რომლებსაც ბუნებაში ხახუნი არ ახლავს, შეუძლებელია, რადგან "გამორთვის" უნარიდამუხტულ სხეულებს შორის არ არის ელექტრული ურთიერთქმედება. წინააღმდეგობის ძალების დამოუკიდებლობა სხეულების ურთიერთმდებარეობიდან გვაძლევს საშუალებას ვუწოდოთ ისინი არაპოტენციური.
საინტერესოა, რომ ხახუნის ძალა, რომლის ფორმულა იცვლება ურთიერთმოქმედი სხეულების სიჩქარის მიხედვით, შესაბამისი სიჩქარის კვადრატის პროპორციულია. ეს ძალა მოიცავს სითხეში ბლანტი წინააღმდეგობის ძალას.
მოძრაობა სითხესა და აირში
მყარი სხეულის მოძრაობას სითხეში ან აირში, სითხეში მყარ ზედაპირზე თან ახლავს ბლანტი წინააღმდეგობა. მისი გაჩენა დაკავშირებულია სითხის ფენების ურთიერთქმედებასთან, რომლებიც მოთავსებულია მყარი სხეულის მიერ მოძრაობის პროცესში. ფენის სხვადასხვა სიჩქარე არის ბლანტი ხახუნის წყარო. ამ ფენომენის თავისებურება არის სითხის სტატიკური ხახუნის არარსებობა. გარეგანი გავლენის სიდიდის მიუხედავად, სხეული სითხეში ყოფნისას იწყებს მოძრაობას.
მოძრაობის სიჩქარიდან გამომდინარე, წინააღმდეგობის ძალა განისაზღვრება მოძრაობის სიჩქარით, მოძრავი სხეულის ფორმისა და სითხის სიბლანტის მიხედვით. ერთი და იმავე სხეულის წყალში და ზეთში მოძრაობას ახლავს სხვადასხვა სიდიდის წინააღმდეგობა.
დაბალი სიჩქარისთვის: F=kv, სადაც k არის პროპორციულობის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია სხეულის წრფივ ზომებზე და გარემოს თვისებებზე, v არის სხეულის სიჩქარე.
სითხის ტემპერატურა ასევე გავლენას ახდენს მასში არსებულ ხახუნებაზე. ყინვაგამძლე ამინდში მანქანა თბება ისე, რომ ზეთი თბება (მისი სიბლანტე იკლებს) და ხელს უწყობს ძრავის ნაწილების განადგურებას კონტაქტში.
გადაადგილების სიჩქარე
სხეულის სიჩქარის მნიშვნელოვანმა მატებამ შეიძლება გამოიწვიოს ტურბულენტური ნაკადების გამოჩენა, წინააღმდეგობა კი მკვეთრად იზრდება. მნიშვნელობებია: მოძრაობის სიჩქარის კვადრატი, საშუალო სიმკვრივე და სხეულის ზედაპირის ფართობი. ხახუნის ძალის ფორმულა იღებს სხვა ფორმას:
F=kv2, სადაც k არის პროპორციულობის კოეფიციენტი სხეულის ფორმისა და საშუალო თვისებების მიხედვით, v არის სხეულის სიჩქარე.
თუ სხეული გამარტივებულია, ტურბულენტობა შეიძლება შემცირდეს. დელფინებისა და ვეშაპების სხეულის ფორმა არის ბუნების კანონების შესანიშნავი მაგალითი, რომლებიც გავლენას ახდენენ ცხოველების სიჩქარეზე.
ენერგეტიკული მიდგომა
სხეულის გადაადგილების სამუშაოს შესრულებას ხელს უშლის გარემოს წინააღმდეგობა. ენერგიის შენარჩუნების კანონის გამოყენებისას ამბობენ, რომ მექანიკური ენერგიის ცვლილება უდრის ხახუნის ძალების მუშაობას.
ძალის მოქმედება გამოითვლება ფორმულით: A=Fscosα, სადაც F არის ძალა, რომლითაც სხეული მოძრაობს მანძილს s, α არის კუთხე ძალისა და გადაადგილების მიმართულებებს შორის.
ცხადია, წინააღმდეგობის ძალა საპირისპიროა სხეულის მოძრაობისა, საიდანაც cosα=-1. ხახუნის ძალის მუშაობა, რომლის ფორმულაა Atr=- Fs, მნიშვნელობა უარყოფითია. ამ შემთხვევაში მექანიკური ენერგია გარდაიქმნება შინაგან ენერგიად (დეფორმაცია, გათბობა).
