Серпімділік күш

Күш ұғымы: өзара әрекеттесуді сипаттайтын шама

Күш — материалдық нүктеге немесе денеге басқа денелер мен өрістер тарапынан түсетін механикалық әсердің өлшемі. Күнделікті өмірде күш ұғымы арқылы бір дененің екінші денеге әрекетін сипаттаймыз: қолдың допқа әсері, желдің қайық желкеніне әсері, магниттің темірге тартылысы, судың жүзгішке әсері сияқты мысалдар соған жатады.

Физикада күш — дененің басқа денелермен әрекеттесуі нәтижесінде үдеу алатынын сипаттайтын және сол әрекеттің өлшемі болатын физикалық шама. Яғни күш қозғалыс күйін (жылдамдықтың мәнін не бағытын) өзгерте алады.

Негізгі идея

Басқа денелермен әрекеттеспейтін дене санақ денесіне қатысты түзусызықты және бірқалыпты қозғалады (инерция құбылысы). Ал өзара әрекеттесу пайда болса, дененің жылдамдығы өзгереді — бұл өзгеріс күш әсерінен болады деп қабылданған.

Күштің әсері: жылдамдықтың өзгеруі

Денелердің өзара әрекеттесуі олардың жылдамдығын өзгерте алады. Мысалы, ұшып бара жатқан теннис добының қозғалыс бағытын қалақшамен өзгертуге болады. Әткеншекті тербеткенде, онда отырған бала әткеншекпен бірге қозғала бастайды. Осындай мысалдар күштің қозғалысқа тікелей ықпал ететінін көрсетеді.

Қорытынды

Күш — денелердің өзара әрекеттесуін сипаттайтын шама.

Маңызды ескерту

Бірдей өзгерісті (мысалы, бірдей үдеуді) алу үшін әр түрлі денелерге әр түрлі күш қажет болуы мүмкін.

Күш — векторлық шама

Күштің сан мәні (модулі) көп те, аз да болуы мүмкін. Бірақ күштің әсері тек модульге ғана емес, бағытына да тәуелді. Ойын кезінде допқа немесе шайбаға әсер еткенде, белгілі мақсатқа жету үшін оған міндетті түрде бағыт бересіңдер.

Сондықтан күш модуль және бағыт арқылы сипатталатын физикалық шама болып табылады. Күшті әдетте F әрпімен белгілейді.

Сызбада күш қалай көрсетіледі?

Күш бағыты көрсетілген жебелі кесінді түрінде беріледі.
Кесінді ұзындығы таңдалған масштаб бойынша күштің шамасын білдіреді.
Кесіндінің басы — күштің түсірілу нүктесі.

Күш түсірілетін нүктенің маңызы

Күштің дененің қай нүктесіне түсірілетіні өте маңызды. Мұны есікті тұтқасынан итеріп ашу мен топсаға жақын жерден итеріп ашуды салыстырғанда айқын байқауға болады: нәтижесі бірдей емес.

SI жүйесіндегі күш бірлігі

SI жүйесінде күш бірлігі ретінде ньютон (N) алынған. Бұл атау ұлы ағылшын физигі Исаак Ньютонның құрметіне берілген.

Анықтама

1 N — массасы 1 кг дененің жылдамдығын 1 м/с-қа өзгертетін күш.

Ірі шамаларды өрнектеу үшін килоньютон (kN) да қолданылады.

Физика сияқты ауқымды ғылым үшін күштің бұл бастапқы анықтамасы ұғымның барлық қырын толық ашып бітпейді. Сондықтан бұл тақырыпқа жоғары сыныптарда тереңірек қайта оралынады.

Тең әсерлі күш

Тең әсерлі күш — денеге әсер ететін күштер жүйесінің әсеріне тең (эквивалент) бір ғана күш. Жинақталған күштер үшін тең әсерлі күштің бағыты мен шамасы күштердің геометриялық қосындысымен анықталады.

Кеңістіктегі үш жинақталған күштің тең әсер етуші күші күштер параллелепипедінің ережесімен анықталады: ол осы күштерге тұрғызылған параллелепипедтің диагоналімен бейнеленеді.

Негізгі күш түрлері

Ауырлық күші

Ауырлық күші — денелердің Жерге тартылу күші. Ол F = mg формуласы бойынша анықталады, мұндағы m — дененің массасы, g — еркін түсу үдеуі (модулі шамамен 9,8 м/с²).

Ауырлық күшінің әсерінен денелер Жерге құлайды. Дененің тек ауырлық күшінің әсерінен қозғалуын еркін түсу деп атайды. Мысалы, доптың ауада жерге түсуін (ауа кедергісі аз болған жағдайда) еркін түсу ретінде қарастыруға болады.

Серпімділік күші

Серпімділік күші — дененің пішіні мен көлемі өзгергенде (қысу, созу, майыстыру, бұрау кезінде) пайда болатын күш. Ол әрқашан деформацияны тудырған әсерге қарама-қарсы бағытталады.

Гук заңы

Серпімді деформация кезінде: F = kΔl, мұндағы k — қатаңдық коэффициенті, Δl = l − l₀ — ұзындықтың өзгеруі.

Мысалы, серіппені қысып, кейін босатқанда, серпімділік күші оны бастапқы қалпына келтіреді.

Үйкеліс күші

Үйкеліс күші — денелер тікелей жанасқанда пайда болатын күш. Ол жанасу беті бойымен қозғалыс бағытына әрдайым қарама-қарсы бағытталады.

Үйкеліс күші жанасатын беттердің материалы мен өңделу сапасына, сондай-ақ дененің екінші бетке түсіретін қысымына тәуелді. Тәжірибеде үйкеліс көбіне тіректің реакция күшімен байланыстырылады.

Формула

Үйкеліс күшінің модулі: F = νN, мұндағы ν — үйкеліс коэффициенті, N — тіректің реакция күші.

Сырғанау үйкелісі

Мысалы, конькишінің мұзда сырғанауы.

Домалау үйкелісі

Бір дене екінші бетпен домалағанда пайда болады.

Тыныштық үйкелісі

Мысалы, көлбеу жазықтықта жатқан денені ұстап тұрады.

Үйкеліс күші беттердің кедір-бұдырлығынан және жанасатын бет молекулаларының өзара тартылысынан туындайды.

Тіректің реакция күші

Тіректің реакция күші — тіректің денеге серпімділік арқылы әсер ететін қарсы күші. Ол көбіне N әрпімен белгіленеді және үйкеліс күшін анықтауда маңызды рөл атқарады.

Тұтқыр үйкеліс күші

Тұтқыр үйкеліс тұтқыр ортада қозғалған денеге әсер етеді және жылдамдыққа тәуелді болады. Қарапайым түрде: R = μV, мұндағы V — жылдамдық, μ — кедергі коэффициенті.

Күшті өлшеу: динамометр

Күштің шамасы динамометр деп аталатын құралмен өлшенеді. Оның жұмысы серпімді деформация шамасының (созылу немесе сығылу) түсірілген күшке тура пропорционал болуына негізделген. Сондықтан серіппенің ұзаруына қарап күш мәнін анықтауға болады.

Күштер туралы кейбір ұғымдар мен теоремалар

Үш күш туралы теорема

Егер еркін қатты дене бір жазықтықта жатқан параллель емес үш күштің әсерінен тепе-теңдік күйінде тұрса, онда осы күштердің әсер ету сызықтары бір нүктеде қиылысады.

Сыртқы күштер

Сыртқы күштер әсер ету сипатына қарай әртүрлі болады: беттік, көлемдік, қадалған және таралған күштер.

Беттік күш

Дене беті арқылы берілетін күш (мысалы, тіреудің арқалыққа қарсы әсері).

Көлемдік күш

Дене көлемі арқылы әсер ететін күш (мысалы, дененің салмағы немесе үдемелі қозғалыстағы инерция әсерлері).

Қадалған күш

Өте шағын ауданға түсетін күш; кей есептерде нүктеге түсірілген күш ретінде қарастырылады.

Таралған күш

Ауданға не ұзындыққа біркелкі/біркелкі емес таралып әсер ететін жүктеме (мысалы, шатырға түсетін қар).

Әсер ету уақытына қарай күштер тұрақты, үздіксіз және уақытша болып бөлінеді. Ал әсер ету жылдамдығына қарай статикалық және динамикалық күштер ажыратылады.

Ішкі күш

Ішкі күш — дененің жеке бөліктері арасындағы өзара әсерлесу күші. Ол көбіне қималар әдісімен зерттеледі.

Инерция күші

Инерция күші — үдеумен байланысты векторлық шама. Қарапайым түрде ол масса мен үдеудің көбейтіндісі арқылы өрнектеледі: F = ma.

Кризистік күш

Кризистік күш — сырықтың тепе-теңдік қалпынан ауытқуына сәйкес келетін сығу күшінің ең аз мәні.

Бойлық күш

Бойлық күш — созылу немесе сығылу кезінде біліктің көлденең қимасында пайда болатын ішкі күш. Ол сыртқы күштердің сырық осіне проекцияларының алгебралық қосындысына тең: N = ΣF_lz. Созылу кезіндегі бойлық күш оң деп алынады.

Әдебиеттер

Орысша-қазақша түсіндірме сөздік: Механика. Жалпы редакциясын басқарған э.ғ.д., профессор Е. Арын — Павлодар: ЭКОҒӨФ, 2007. ISBN 9965-08-234-0.
Р. Башарұлы, Д. Қазақбаева, У. Токбергенова, Н. Бекбасар. Физика және астрономия: 9-сынып оқулығы. Алматы: Мектеп, 2009. ISBN 9965-36-700-0.
Физика және астрономия. Алматы: Атамұра, 2007. ISBN 9965-34-634-8.