Jenis geseran dan formula untuk mengira dayanya. Contoh

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Sebarang sentuhan antara dua jasad mengakibatkan daya geseran. Dalam kes ini, tidak kira dalam keadaan agregat jirim badan itu, sama ada ia bergerak secara relatif antara satu sama lain atau dalam keadaan rehat. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan secara ringkas jenis geseran yang wujud dalam alam semula jadi dan teknologi.

Rehat geseran

Bagi kebanyakan orang, mungkin idea yang pelik bahawa geseran jasad wujud walaupun ketika mereka dalam keadaan rehat berbanding satu sama lain. Selain itu, daya geseran ini merupakan daya yang terbesar antara jenis lain. Ia memanifestasikan dirinya apabila kita cuba mengalihkan sebarang objek. Ia boleh menjadi bongkah kayu, batu atau juga roda.

Sebab kewujudan daya geseran statik ialah kehadiran ketidakselarasan pada permukaan sentuhan, yang secara mekanikal berinteraksi antara satu sama lain mengikut prinsip palung-puncak.

Daya geseran statik dikira menggunakan formula berikut:

F_t1=µ_tN

Di sini N ialah tindak balas sokongan yang permukaan bertindak pada badan sepanjang normal. Parameter µ_t ialah pekali geseran. Ia bergantung kepadabahan permukaan yang bersentuhan, kualiti pemprosesan permukaan ini, suhunya dan beberapa faktor lain.

Formula bertulis menunjukkan bahawa daya geseran statik tidak bergantung pada kawasan sentuhan. Ungkapan untuk F_t1 membolehkan anda mengira daya maksimum yang dipanggil. Dalam beberapa kes praktikal, F_t1 bukanlah maksimum. Ia sentiasa sama dalam magnitud dengan daya luaran yang berusaha untuk mengeluarkan badan daripada rehat.

Geseran rehat memainkan peranan penting dalam kehidupan. Terima kasih kepada ini, kita boleh bergerak di atas tanah, menolaknya dengan tapak kaki, tanpa tergelincir. Mana-mana badan yang berada di atas satah condong ke ufuk tidak tergelincir daripadanya kerana daya F_t1.

Geseran semasa gelongsor

Satu lagi jenis geseran penting bagi seseorang akan menjelma apabila satu badan meluncur di atas permukaan badan yang lain. Geseran ini timbul atas sebab fizikal yang sama seperti geseran statik. Apatah lagi, kekuatannya dikira menggunakan formula yang serupa.

F_t2=µ_kN

Satu-satunya perbezaan dengan formula sebelumnya ialah penggunaan pekali berbeza untuk geseran gelongsor µ_k. Pekali µ_k sentiasa kurang daripada parameter yang serupa untuk geseran statik untuk sepasang permukaan gosokan yang sama. Dalam amalan, fakta ini menunjukkan dirinya seperti berikut: peningkatan beransur-ansur dalam daya luaran membawa kepada peningkatan dalam nilai F_t1 sehingga ia mencapai nilai maksimumnya. Selepas itu diaturun mendadak beberapa puluh peratus kepada nilai F_t2 dan dikekalkan malar semasa pergerakan badan.

Pekali µ_k bergantung pada faktor yang sama seperti parameter µ_t untuk geseran statik. Daya geseran gelongsor F_t2 secara praktikalnya tidak bergantung pada kelajuan pergerakan jasad. Hanya pada kelajuan tinggi ia menjadi ketara untuk berkurangan.

Kepentingan geseran gelongsor kepada kehidupan manusia boleh dilihat dalam contoh seperti bermain ski atau meluncur. Dalam kes ini, pekali µ_k dikurangkan dengan mengubah suai permukaan gosokan. Sebaliknya, menyiram jalan dengan garam dan pasir bertujuan untuk meningkatkan nilai pekali µ_k dan µ_t.

Geseran bergolek

Ini adalah salah satu jenis geseran penting untuk fungsi teknologi moden. Ia hadir semasa putaran galas dan pergerakan roda kenderaan. Tidak seperti geseran gelongsor dan rehat, geseran bergolek adalah disebabkan oleh ubah bentuk roda semasa pergerakan. Ubah bentuk ini, yang berlaku di kawasan elastik, menghilangkan tenaga akibat histerisis, menampakkan dirinya sebagai daya geseran semasa pergerakan.

Pengiraan daya geseran gelek maksimum dijalankan mengikut formula:

F_t3=d/RN

Iaitu, daya F_t3, kerana daya F_t1 dan F_t2, ialah berkadar terus dengan tindak balas sokongan. Walau bagaimanapun, ia juga bergantung kepada kekerasan bahan yang bersentuhan dan jejari roda R. Nilainyad dipanggil pekali rintangan bergolek. Tidak seperti pekali µ_k dan µ_t, d mempunyai dimensi panjang.

Sebagai peraturan, nisbah tanpa dimensi d/R ternyata 1-2 susunan magnitud kurang daripada nilai µ_k. Ini bermakna bahawa pergerakan badan dengan bantuan guling adalah lebih bertenaga daripada dengan bantuan gelongsor. Itulah sebabnya geseran bergolek digunakan dalam semua permukaan gosokan mekanisme dan mesin.

Sudut geseran

Ketiga-tiga jenis manifestasi geseran yang diterangkan di atas dicirikan oleh daya geseran tertentu F_t, yang berkadar terus dengan N. Kedua-dua daya diarahkan pada sudut tegak berbanding antara satu sama lain. Sudut yang membentuk jumlah vektor mereka dengan normal ke permukaan dipanggil sudut geseran. Untuk memahami kepentingannya, mari gunakan definisi ini dan tulis dalam bentuk matematik, kita dapat:

F_t=kN;

tg(θ)=F_t/N=k

Oleh itu, tangen sudut geseran θ adalah sama dengan pekali geseran k untuk jenis daya tertentu. Ini bermakna semakin besar sudut θ, semakin besar daya geseran itu sendiri.

Geseran dalam cecair dan gas

Apabila jasad pepejal bergerak dalam medium gas atau cecair, ia sentiasa berlanggar dengan zarah medium ini. Perlanggaran ini, disertai dengan kehilangan halaju badan tegar, adalah punca geseran dalam bahan bendalir.

Jenis geseran ini sangat bergantung pada kelajuan. Jadi, pada kelajuan yang agak rendah, daya geseranternyata berkadar terus dengan kelajuan pergerakan v, manakala pada kelajuan tinggi kita bercakap tentang perkadaran v².

Terdapat banyak contoh geseran ini, daripada pergerakan bot dan kapal hingga penerbangan pesawat.