Мазмұны

• Басу үшін
• 2-ден 1-әдіс: Кедір-бұдырлы бетті құру
• 2-ден 2-әдіс: сұйықтықтағы немесе газдағы қарсылықты арттыру
• Ескертулер

Сіз бір-біріңізді тез ысқыласаңыз, неге қолдарыңыз жылыиды немесе екі таяқшаны бір-біріне ысқылап, өрт шығара аласыз ба деп ойлап көрдіңіз бе? Жауап - үйкеліс! Екі бет бір-біріне ысқылағанда, олар микроскопиялық деңгейде бір-бірінің қозғалысына қарсы болады. Бұл қарсылық жылу түрінде энергия шығарады, оны қолды жылытуға, от жағуға және т.с.с алуға болады. Үйкеліс неғұрлым көп болса, соғұрлым көп энергия бөлінеді, сондықтан екі қозғалатын арасындағы үйкелісті қалай көбейту керектігін біл. механикалық жүйедегі бөлшектер негізінен сізге көп жылу шығаруға мүмкіндік береді!

Басу үшін

2-ден 1-әдіс: Кедір-бұдырлы бетті құру

1. Қосымша «өрескел» немесе жабысқақ байланыс нүктелерін жасаңыз. Екі материал бір-біріне сырғып немесе үйкеліскен кезде, үш нәрсе болуы мүмкін: кішкене бұрыштар, жарықтар мен бетіндегі бұзушылықтар ұсталуы мүмкін; бір немесе екі бет қимылға жауап ретінде деформациялануы мүмкін; ақыр соңында кез-келген беттегі атомдар бір-бірімен әрекеттесе бастайды. Практикалық мақсатта үшеуі де бірдей нәрсені жасайды: үйкеліс жасайды. Абразивті (зімпара тәрізді), деформацияланған (резеңке тәрізді) немесе жабысқақ (желім сияқты) беттерді таңдау үйкелісті арттырудың қарапайым әдісі болып табылады.
   • Техникалық оқулықтар және сол сияқты ресурстар үйкелісті күшейту үшін материалдарды таңдауда жақсы көмекші бола алады. Стандартты құрылыс материалдарының көпшілігінде белгілі «үйкеліс коэффициенті» бар - яғни басқа беттермен бірге қанша үйкеліс пайда болатындығын өлшейтін өлшем. Төменде тек бірнеше белгілі материалдар үшін үйкеліс коэффициенттері келтірілген (үлкен мән үйкелістің жоғарылауын көрсетеді):
   • Алюминийдегі алюминий: 0,34
   • Ағаштағы ағаш: 0.129
   • Резеңкедегі құрғақ бетон: 0,6-0,85
   • Резеңкедегі дымқыл бетон: 0,45-0,75
   • Мұздағы мұз: 0,01
2. Екі бетті бір-біріне жақсырақ итеріңіз. Физикадағы негізгі анықтамада объектінің үйкелісі қалыпты күшке пропорционалды екендігі айтылған (біздің мақсатымыз үшін бұл күш зат екіншісіне итеретін күшке тең). Бұл дегеніміз, егер беттер күшпен бірге итерілсе, екі бет арасындағы үйкелісті көбейтуге болады.
   • Егер сіз тежегіш дискілерді (мысалы, автомобильде немесе велосипедте) қолданған болсаңыз, онда сіз бұл ұстанымды іс жүзінде көрдіңіз. Бұл жағдайда тежегішті басу арқылы үйкеліс тудыратын блоктар жиынтығы дөңгелектерге бекітілген металл дискілерге итеріледі. Тежегішті неғұрлым қатты бассаңыз, соғұрлым блоктар дискілерге соғұрлым қатты басылады және үйкеліс күші артады. Бұл көлікті жылдам тоқтатуға мүмкіндік береді, сонымен бірге көп жылу шығарады, сондықтан тежегіш жүйелері ауыр тежегіштен кейін жиі өте ыстық болады.
3. Кез-келген салыстырмалы қозғалысты тоқтатыңыз. Бұл дегеніміз, егер бір бет екінші бетке қатысты қозғалса, сіз оны тоқтатасыз. Осы уақытқа дейін біз назар аудардық динамикалық (немесе «сырғанау») үйкеліс - екі зат немесе беттің бір-біріне үйкелуі кезінде пайда болатын үйкеліс. Іс жүзінде үйкелістің бұл формасы өзгеше статикалық үйкеліс - зат басқа объектіге қарсы қозғала бастаған кезде пайда болатын үйкеліс. Шын мәнінде, екі зат арасындағы үйкеліс күші бір-біріне қарсы қозғала бастаған кезде үлкен болады. Олар қозғалыста болғаннан кейін үйкеліс азаяды. Бұл ауыр затты ұстап тұрудан гөрі қозғалту қиынға соғатын себептердің бірі.
   • Тұрақты және динамикалық үйкеліс арасындағы айырмашылықты байқау үшін келесі қарапайым тәжірибені жасап көріңіз: орындықты немесе басқа жиһазды үйіңіздің тегіс еденіне қойыңыз (кілемге немесе кілемге емес). Жиһаздың түбінде қорғаныс «шпилькалары» немесе еденде сырғуды жеңілдететін кез-келген басқа материал жоқ екеніне көз жеткізіңіз. Жиһазды көріңіз жай жеткілікті күшпен итеріңіз, сонда ол қозғала бастайды. Сіз жиһаз қозғала бастағаннан кейін, оны итеру бірден жеңілдейтінін байқауыңыз керек. Себебі жиһаз бен еден арасындағы динамикалық үйкеліс статикалық үйкеліске қарағанда аз.
4. Сұйықтықты беттердің арасынан алып тастаңыз. Май, май, мұнай желе тәрізді сұйықтықтар заттар мен беттер арасындағы үйкелісті айтарлықтай төмендетуі мүмкін. Себебі, екі қатты дененің үйкелісі қатты денелер мен олардың арасындағы сұйықтыққа қарағанда әлдеқайда көп болады. Үйкелісті күшейту үшін барлық сұйықтықтарды теңдеуден шығаруға болады, үйкелісті тек «құрғақ» бөліктер тудырады.
   • Сұйықтықтардың үйкелісті қаншалықты азайта алатындығы туралы түсінік алу үшін келесі қарапайым экспериментті қолданып көріңіз: егер олар суық болса және сіз оларды жылыткыңыз келсе, қолыңызды бір-біріне ысқылаңыз. Сіз олардың ысқылап жылынғанын бірден байқай білуіңіз керек. Содан кейін алақаныңызға жеткілікті мөлшерде лосьон салыңыз және дәл сол әрекетті қайталаңыз. Қолыңызды тез ысқылап қою оңай ғана емес, сонымен қатар олардың аз қызатынын байқайсыз.
5. Сырғанау үйкелісін жасау үшін дөңгелектерді немесе тасымалдағыштарды алып тастаңыз. Дөңгелектер, тасымалдағыштар және басқа «домалайтын» заттар домалақ үйкеліс деп аталатын үйкелістің ерекше түрін сезінеді. Бұл үйкеліс бірдей затты жер бетіне жылжыту кезінде пайда болатын үйкелістен әрдайым дерлік аз болады. - Сондықтан да бұл заттар домалақ болып, жерге сырғанамайды. Механикалық жүйеде үйкелісті арттыру үшін дөңгелектерді, тасымалдағыштарды және т.с.с. алып тастауға болады, осылайша бөлшектер домалақ емес, бір-біріне сырғып кетеді.
   • Мысалға, арбадағы ауыр салмақты жердің арбамен тепе-теңдік салмағынан айыру арасындағы айырмашылықты қарастырайық. Вагонның доңғалақтары бар, сондықтан жылжымалы үйкелісті тудырған кезде жерді бойлай сүйрейтін күймеден гөрі тарту оңай.
6. Тұтқырлықты жоғарылатыңыз. Қатты заттар үйкелісті тудыратын жалғыз нәрсе емес. Сұйық заттар (сәйкесінше су мен ауа сияқты сұйықтықтар мен газдар) үйкеліс тудыруы мүмкін. Сұйықтық қатты дененің жанынан өткенде пайда болатын үйкеліс мөлшері бірнеше факторларға байланысты. Бақылаудың ең оңайларының бірі - тұтқырлық - әдетте «қалыңдық» деп аталады. Жалпы тұтқырлығы жоғары сұйықтықтар (олар «қою», «жабысқақ» және т.б.) аз тұтқыр сұйықтықтарға қарағанда көбірек үйкеліс тудырады (олар «тегіс» және «сұйық»).
   • Мысалы, балды сабанмен үрлегенде, сабанмен су үрлегенде күш жұмсаудың айырмашылығын қарастырыңыз. Су тұтқыр емес, сабан арқылы оңай қозғалады. Балды сабанмен үрлеу әлдеқайда қиын. Себебі балдың жоғары тұтқырлығы сабан тәрізді тар түтікпен үрлегенде үлкен қарсылық тудырады және осылайша үйкеліс жасайды.

2-ден 2-әдіс: сұйықтықтағы немесе газдағы қарсылықты арттыру

1. Сұйықтықтың тұтқырлығын жоғарылатыңыз. Зат қозғалатын орта затқа күш түсіреді, ол тұтасымен объектіге үйкеліс күшін жояды. Сұйықтық неғұрлым тығыз болса (демек, тұтқыр болса), сол күштің әсерінен зат сол сұйықтық арқылы баяу қозғалады. Мысалы: мәрмәр ауаға суға қарағанда әлдеқайда тез, ал сиропқа қарағанда суға тез түседі.
   • Көптеген сұйықтықтардың тұтқырлығын температураны төмендету арқылы арттыруға болады. Мысалы: мәрмәр салқын сироп арқылы бөлме температурасындағы сиропқа қарағанда баяу түседі.
2. Ауаға әсер ететін аумақты көбейтіңіз. Жоғарыда көрсетілгендей, су мен ауа сияқты сұйық заттар қатты денелерден өткенде үйкеліс тудыруы мүмкін. Сұйық зат арқылы қозғалған кезде зат бастан өткізетін үйкеліс күші қарсылық деп аталады (ортасына байланысты бұл «ауаға төзімділік», «суға төзімділік» т.б.) деп аталады. Қарсылықтың қасиеттерінің бірі - зат үлкен көлденең қимасы бар, яғни сұйықтық бойымен қозғалған кезде үлкен профильді объект - үлкен қарсылыққа ие болады. Бұл сұйықтықтың итерілуіне көп бетін береді, бұл оның қозғалуы кезінде заттың үйкелісін арттырады.
   • Малтатас пен парақтың әрқайсысының салмағы бір грамм делік. Егер екеуін де бір уақытта құлатсақ, қиыршық тас төмен қарай құлайды, ал қағаз жай айналады. Мұнда сіз ауа кедергісін қолданыста көресіз - ауа қағаздың үлкен, кең бетіне итермелейді және қарсылық туғызады және қағаз салыстырмалы түрде тар қимасы бар қиыршық тасқа қарағанда әлдеқайда баяу түседі.
3. Үлкен кедергісі бар пішінді таңдаңыз. Нысанның көлденең қимасы жақсы болса да жалпы бұл резистордың мөлшерін көрсетеді, шын мәнінде резисторды есептеу әлдеқайда күрделі. Әр түрлі фигуралар өздері арқылы өтетін сұйықтықта өзін әртүрлі ұстайды - демек, кейбір пішіндер (мысалы, жалпақ плиталар) бір материалдан жасалған басқаларына (мысалы, сфераларға) қарағанда төзімді. Ауа қарсыласуының салыстырмалы шамасының өлшемі «кедергі коэффициенті» деп те аталатындықтан, ауаға төзімділігі үлкен фигуралардың кедергі коэффициенті жоғары болады делінеді.
   • Мысалы, ұшақтың қанаттарын қарастырайық. Ұшақтың әдеттегі қанатының пішіні а деп аталады аэрофоль. Бұл тегіс, тар және дөңгелек пішін ауада оңай қозғалады. Тартылу коэффициенті өте төмен - 0,45. Екінші жағынан, сіз қанаттың өткір бұрыштары бар, блок тәрізді немесе призмаға ұқсайды деп елестете аласыз. Бұл қанаттар үйкеліс күшін едәуір арттырады, өйткені олар ұшуда үлкен қарсылық тудырады. Осылайша, призмалар қанаттар профильдеріне қарағанда үлкен тарту коэффициентіне ие - шамамен 1,14.
4. Нысанды жеңілдетілген етіп жасаңыз. Әр түрлі фигуралардың әр түрлі апару коэффициенттеріне байланысты тағы бір құбылыс - квадрат өлшемі үлкен, шаршы нысандары басқа нысандарға қарағанда көп қозғалады. Бұл нысандар өрескел, түзу сызықтардан тұрады және әдетте артқы жағына қарай тарылмайды. Екінші жағынан, ықшамдалған нысандар көбінесе дөңгелектенеді және балықтың денесі тәрізді артқа қарай жіңішке болады.
   • Мысалы, орташа отбасылық автокөліктің қазіргі кездегі жасалуы оншақты жыл бұрынғы типпен салыстырғанда. Бұрын автокөліктер әлдеқайда бітеу болатын және түзу және тікбұрышты сызықтар әлдеқайда көп болған. Бүгінгі таңда отбасылық автомобильдердің көпшілігі едәуір ықшамдалған және көбіне жұмсақ дөңгелектелген. Бұл әдейі жасалады - ықшамдалған пішін автомобильдің аз қозғалатындығын білдіреді, бұл қозғалтқыштың машинаны жылжыту үшін күшін азайтады (және газ жүгірісін азайтады).
5. Аз ауа өтетін материалды қолданыңыз. Кейбір материалдар сұйықтықтар мен газдардың өтуіне мүмкіндік береді. Басқаша айтқанда, сұйықтықтың өтуі үшін саңылаулар бар. Бұл сұйықтық итеріп отырған зат бетінің кішіреюін қамтамасыз етеді, сондықтан кедергі аз болады.Бұл қасиет саңылаулар микроскопиялық болса да жарамды болып қалады - егер саңылаулар сұйықтықтың / ауаның өтуіне мүмкіндік беретін көлемде болса, төзімділік азаяды. Міне, сондықтан ауаға төзімділікті арттыруға арналған және осылайша біреудің немесе бірдеңенің құлау жылдамдығын төмендетуге арналған парашюттер мақта немесе кофе сүзгілері емес, берік, жеңіл жібек немесе нейлоннан жасалған.
   • Бұл қасиетке мысал келтіру үшін, үстел теннисі таяқшасында бірнеше тесік бұрғылағанда не болатынын ойлаңыз. Содан кейін қалақты тез қозғау оңайырақ болады. Саңылаулар қалақшаны тербелген кезде ауаның өтуіне мүмкіндік береді, бұл қарсылықты едәуір азайтады және қалақтың жылдам қозғалуына мүмкіндік береді.
6. Нысанның жылдамдығын арттырыңыз. Соңында, заттың пішініне және материалдың қаншалықты өткізгіштігіне қарамастан, ол тезірек қозғалған кезде кездесетін қарсылық әрдайым артады. Нысан неғұрлым тез қозғалса, соғұрлым ол сұйықтықты қозғалтуға мәжбүр болады, ал бұл өз кезегінде қарсылықты арттырады. Өте жоғары жылдамдықта қозғалатын заттар үлкен қарсылықтың әсерінен өте үлкен үйкелісті сезінуі мүмкін, сондықтан бұл заттар әдетте сол жерде оңтайландырылады немесе қарсыласу күшінің әсерінен олар құлап кетеді.
   • Lockheed SR-71 «Blackbird», қырғи қабақ соғыс кезінде жасалған тыңшылық ұшақ эксперименттік ұшағын қарастырайық. Mach 3.2-ден жоғары жылдамдықпен ұша алатын Blackbird ұшқыр кездегі ауаның үйкелісінен пайда болатын жылу әсерінен ұшақтың метал фюзеляжының кеңеюіне алып келетін өте жоғары жылдамдыққа қарамастан өте жоғары қарсылыққа тап болды. .

Ескертулер

• Өте үлкен үйкеліс жылу түрінде көп энергия шығара алады! Мысалы, сіз тежегішті қатты басқаннан кейін бірден машинаңыздың тежегіш жастықшаларына қол тигізгіңіз келмейді!
• Сұйықтық арқылы сүйрегенде шығарылатын үлкен күштер сол затқа құрылымдық зақым келтіруі мүмкін. Мысалы, жылдам қайықпен жүзіп бара жатып, фанераның жұқа бөлігінің жалпақ жағын суға жабыстырсаңыз, оның ұсақталып қалуы ықтимал.