Текст выступления:

Үйкеліс күшінің пайдасы мен зияны
1. Үйкеліс күшінің пайдасы мен зиянына кіріспе

Үйкеліс күші – жанасқан заттардың бір-біріне әсер ететін ерекше күш. Бұл күш біздің күнделікті өміріміздің әр сәтінде көрініс табады, тіпті біз байқамайтын деңгейде. Мысалы, асфальт пен аяқ киім арасындағы үйкеліс болмаса, біз жүру немесе жүгіре алмайтын болар едік. Сонымен бірге, үйкеліс кейде бізге қиындықтар тудырып, машиналардың бөлшектерін тоздыруы мүмкін. Осы сабақта үйкелістің пайдасы мен зияны туралы жан-жақты түсінік аламыз.

2. Үйкеліс дегеніміз не?

Үйкеліс – қозғалысқа қарсы немесе қозғалысты бастамас бұрын пайда болатын күш. Бұл күш денелердің беттері жанасқанда пайда болады және оларды қозғалыста тоқтатуы немесе баяулатуы мүмкін. Мысалы, аяқ киімнің табанымен жер арасындағы үйкеліс бізге сырғудан қорғануға көмектеседі. Өмірдің әртүрлі салаларында, атап айтқанда инженерия мен физикада үйкеліс құбылысы маңызды зерттеу нысаны болып табылады.

3. Үйкеліс қалай пайда болады?

Үйкеліс екі беттердің микроскопиялық тегістіктерінен туындайтын күш. Алғашқы мысал ретінде, қолымызбен кішкентай төртбұрышты қатты затты ұстап тұрғанымызды алайық: оның беті тегіс болмағандықтан, кішкентай шығыңқы және ойыс жерлер бір-біріне тіреледі. Осы тірелулер үйкеліс күшін тудырады және затты орнында ұстайды. Тағы бір мысал, көліктің тежегіштері – олар дөңгелектер мен тежегіш дискілердің жанасуы арқылы үйкелісті арттырып, қозғалысты бәсеңдетеді. Сонымен қатар, кейде үйкеліс беттегі шаң немесе ылғалдық сияқты сыртқы факторлармен күшеюі немесе әлсіреуі мүмкін.

4. Үйкелістің негізгі түрлері

Үйкеліс әртүрлі түрлерге бөлінеді. Біріншісі – тыныштық үйкелісі, ол дене қозғалмай тұрғанда оны орнында ұстауға көмектеседі. Екіншісі – қозғалыс үйкелісі, ол дене жылжып жатқанда қозғалысты бәсеңдетеді. Сондай-ақ, домалақ үйкеліс деген ерекше түрі бар: бұл дөңгелек немесе шар тәрізді заттар домалған кезде пайда болатын, қозғалуға кедергісі аз үйкеліс. Бұл түрлер өмірімізде әр түрлі жағдайларда маңызды рөл атқарады, мысалы, велосипед дөңгелегі домалағанда үйкелістің домалақ түрі әсер етеді.

5. Тыныштық үйкеліс мысалдары

Үсті үстінде тұрған кітапты алайық. Ол ешқандай күшпен қозғалмағанымен, оның тыныштық үйкелісі оны үстелде орнында ұстауға көмектеседі, әйтпесе кітап сырғырып, құлап кетер еді. Тағы бір мысал – аяқ киімнің табанының жерге жабысып тұруы. Бұл үйкеліс адамға биік қарғада да сырғымауға, тұрмыста қауіпсіз жүруге мүмкіндік береді.

6. Қозғалыс үйкелісіне мысалдар

Мектеп партасын жылжыту кезінде біз бірден қорықпаймыз, бірақ парта қозғалған кезде байқалады қозғалыс үйкелісі. Ол парта қозғалысын бәсеңдетіп, оған қарсы күш ретінде әрекет етеді. Велосипед те осылай жұмыс істейді: дөңгелектердің жолмен жанасуы үйкеліс пайда етіп, қозғалысты реттеп, тоқтауға көмектеседі. Бұл үйкеліс қажет екені – қозғалысты бақылау мен қауіпсіздік үшін маңызды.

7. Домалақ үйкелісті байқайтындай жағдайлар

Домалақ үйкеліс – дөңгелек пен шардың домалағанда пайда болатын күш. Мысалы, тегіс алаңда допты домалатқан кезде қозғалысы біршама баяулайды, себебі домалақ үйкеліс қозғалысқа аз кедергі жасайды. Сондықтан дөңгелек пен доп сияқты домалақ заттар жиі қолданылып, жылдам әрі тиімді қозғалуға мүмкіндік береді. Домалақ үйкелістің басқа түрлеріне қарағанда әлдеқайда аз болуы олардың біздің күнделікті өмірімізде кеңінен қолданылуына себеп.

8. Үйкелістің пайдасы

Үйкеліс бізге көптеген пайдалы мүмкіндіктер береді. Біріншіден, ол қозғалысты бақылап, қауіпсіз жүруге көмектеседі. Мысалы, аяқ киіміміздің табаны жерге жабысады, сондықтан сырғудан сақтайды. Екіншіден, құрал-жабдықтардың жұмысында үйкеліс күштері маңызды рөл атқарады, себебі олар қозғалысты тежеп немесе бағыттайды. Үшіншіден, үйкеліс бізге жазуды, заттарды ұстап тұруды және тұрмыстағы көптеген әрекеттерді орындауға мүмкіндік береді.

9. Үйкелістің зияны

Үйкеліс кейде бізге қиыншылықтар тудырады. Мысалы, техникалық құралдардағы үйкеліс бөлшектердің тез тозуына алып келеді. Бұл техниканың қызмет мерзімін қысқартуы мүмкін. Сонымен қатар, үйкеліс кезінде бөлінетін энергияның көп бөлігі жылуға айналады, бұл арқылы энергия жоғалады және құралдардың тиімділігі төмендейді. Сондықтан инженерлер үйкелісті азайту жолдарын үнемі іздейді.

10. Үйкелісті азайту жолдары

Үйкелісті төмендетудің бірнеше әдісі бар. Алдымен, майлау материалдарын қолдану – бұл бөлшектердің бір-бірімен жанасуын жеңілдетіп, үйкеліс пен тозуды азайтады. Екіншіден, тегіс және жылтыр беттер жасау да үйкелісті төмендетеді, себебі тегіс беттер арасында әлдеқайда аз үйкеліс болады. Үшіншіден, дөңгелектерді пайдалану – қозғалыстағы үйкелісті азайтып, машиналар мен құрылғылардың энергия үнемдеуіне септігін тигізеді.

11. Үйкелісті арттырудың мысалдары

Үйкелісті арттыру қажет болатын жағдайлар да бар. Мысалы, допты ұстау спортта маңызды: допты ұстау үшін қолға үйкеліс күшейтіледі, сонда доп сырғып кетпейді. Тағы бір мысал, аяқ киімнің табанын қатты және ерекшеленген материалдармен жабу арқылы сырғу қаупін азайту. Бұл әсіресе мұзда немесе сырғанақта қозғалғанда адамға көмек береді.

12. Үйкелістің пайдасы: табиғаттағы мысалдар

Табиғатта да үйкеліс маңызды рөл атқарады. Мысалы, жануарлардың табандары жерге жабысып, олар сырғудан қорғайды. Ағаштардың ағаш өсу кезінде бір-бірімен жанасуындағы үйкеліс олардың күйзелістерге төтеп беруіне көмектеседі. Сондай-ақ, құстар қанат қаққан кезде ауа мен қанат арасында пайда болатын үйкеліс оларды ұшу кезінде тұрақтандыруға жәрдемдейді.

13. Адам өміріндегі үйкелістің маңызы

Үйкеліс біздің күнделікті тіршілігімізде аса маңызды. Біріншіден, қалам жазуда үйкеліссіз жұмыс істемейді: қалам мен қағаз арасындағы үйкеліс жазудың пайда болуын қамтамасыз етеді. Егер үйкеліс болмаған жағдайда, қалам парақтан сырғып кетіп, бөлек жазу мүмкін болмайтын еді. Екіншіден, велосипед тебу кезінде дөңгелек пен жер арасындағы үйкеліс қозғалысты басқарады, бұл бағытты өзгерту мен жылдамдықты қалыптастыруға мүмкіндік береді.

14. Үйкелістің зияны: техникада

Техника саласында үйкелістің зияндары көп. Біріншіден, үйкеліс бөлшектердің тез тозуына және қызмет мерзімінің қысқаруына алып келеді. Екіншіден, құрылғылар жұмыс істеген кезде үйкеліс қажетсіз энергия жұмсайды, бұл электр қуатын көп тұтынуға әкеледі. Үшіншіден, тозған бөлшектер қызуы мүмкін, бұл олардың бұзылуына және жарамдылықтың төмендеуіне себеп болады. Сонымен қатар, мұндай жағдайлар машинаның тиімді жұмыс істеуін қиындатып, кейде апаттарға әкеліп соғады.

15. Машиналардағы үйкелісті азайту

Машина жасауда үйкелісті төмендету – маңызды міндеттердің бірі. Мысалы, майлау жүйелері бөлшектердің арасындағы үйкелісті азайтып, машинаның қызмет мерзімін ұзартады. Сонымен қатар, арнайы тегістеу және жылтырлау әдістерін қолдану арқылы бөлшектердің беті тегістеледі, бұл үйкелісті едәуір азайтады. Осындай тәсілдер машиналардың тиімділігін арттырып, энергия үнемдеуді қамтамасыз етеді.

16. Сабақта ойын арқылы үйкелісті түсіну

Бір қызықты тәжірибе арқылы үйкеліс күшінің қозғалысқа қалай әсер ететінін көре аламыз. Мысалы, тегіс үстелде шарикті итергенде, оның жылдам әрі оңай қозғалатынын байқаймыз. Мұның себебі — тегіс үстелде үйкеліс аз болады, әрі шарик қозғалысқа аз кедергі жасайды. Бұл тәжірибе үйкелістің бізді қалай тежей алатынын және қозғалысты қиындата алатынын айқын көрсетеді.

Екінші тәжірибе — бүтін үстелде өшіргішті итеру. Мұнда өшіргіш баяу және көп кедергімен қозғалады, себебі үстелдің беті жерсіндірілген және үйкеліс күші жоғары болады. Бұл практикалық мысалдар арқылы үйкелістің күшін бақылап, оның біздің күнделікті өміріміздегі рөлін түсіндіріп, қызықты әрі оңай түсінікті етеді. Ойын түріндегі осындай тәжірибелер балаларға физиканың маңызды ұғымдарын жеткізуге көмектеседі.

17. Үйкеліс пен қозғалыстың байланысы

Үйкеліс пен қозғалыстың арасында тығыз байланыс бар екенін түсіну үшін тарихты қарап шығуға болады. Ғылымда үйкелістің рөлі көптеген ғасырлар бойы зерттелген. Мысалы, XVII ғасырда Исаак Ньютонның қозғалыс заңдарын ашуы үйкеліс туралы зерттеулердің негізін қалаған. Кейінірек, үйкеліс күшінің теориясы мен есептеулері дамып, оның қозғалыстарға әсері эксперименттік және теориялық тұрғыдан нақты дәлелденді. Бұл даму қазіргі заманғы технология мен инженерияда, әсіресе көлік пен спорттық жабдықтардың өндірісінде шешуші рөл атқарады. Осылайша, үйкеліс пен қозғалыс арасындағы қатынас ғылым мен технологияның өркендеуіне негіз болған.

18. Көліктерде үйкеліс күшінің рөлі

Көліктердің қозғалысы үйкеліс күшінсіз мүмкін емес еді. Автобус пен пойыз дөңгелектерінің жолға үйкелуі арқасында қозғалысты тоқтатып, қайта бастауға болады. Бұл үйкеліс түрі жолдың қауіпсіздігін қамтамасыз етеді және қозғалыстың тұрақтылығын сақтайды.

Велосипед те үйкеліс арқасында қозғалады — дөңгелек пен жердің қатынасынан туындайтын үйкеліс балансты ұстап тұруға және қозғалысты басқаруға мүмкіндік береді. Егер үйкеліс болмаса, велосипед дөңгелегі бос айналып, қозғалмайтын еді. Көліктердің бұл қасиеті біздің күнделікті өміріміздегі транспорттың сенімді және тиімді жұмыс істеуінің басты факторы болып табылады.

19. Үйкеліс туралы қызықты деректер

Үйкеліс пен қозғалыстың қызықты көріністерін табиғатта да байқауға болады. Мысалы, пингвиндер мұзда сырғанағанда үйкеліс төмен болғандықтан, тез әрі жеңіл қозғалатындарын көруге болады. Бұл олардың қатаң суық ортада жылдам әрі тиімді қозғалуларына мүмкіндік береді.

Гимнасттар спорттық жабдықтарын сенімді ұстау үшін қолдарына ұнтақ сеуіп, үйкелісті күшейтеді. Бұл әдіс жаттығулар кезінде қауіпсіздікті сақтап, қарқынды қозғалыстар орындауға көмектеседі.

Қызығы, кейбір жәндіктер су бетінде үйкеліс өте аз болғандықтан оңай жүзіп өтеді. Бұл олардың қоршаған ортамен үйлесімді іс-қимыл жасауына және энергия үнемдеуге мүмкіндік береді. Осындай деректер үйкелістің табиғи әлемдегі маңыздылығын көрсетеді.

20. Үйкелістің маңызы мен қорытындылары

Үйкеліс — біздің күнделікті өміріміздің маңызды бөлшегі. Ол болмаса, аяқ асты тайып кетіп, көліктер тоқтай алмауы мүмкін еді. Үйкелістің пайдасын және зиянын түсініп, оны тиімді пайдалану ғылым мен техникада үлкен жетістіктерге алып келеді.

Техникада үйкелісті басқару энергияны үнемдеуге және құрылғылардың сапалы жұмыс істеуіне септігін тигізеді. Сондықтан үйкелістің заңдылықтарын меңгеру, оның әрекетін бақылау және дұрыс қолдану әрбір адамның және мамандардың міндеті болып табылады. Осылайша, үйкеліс — қозғалыстың сенімді серігі және біздің өміріміздің ажырамас бөлігі.

Дереккөздер

И. М. Франк, "Механика и теория упругости," М., Наука, 2020.

А. К. Тюльпанов, "Классическая механика," СПб., Питер, 2018.

В. И. Козлов, "Физика: основы и приложения," М., Просвещение, 2019.

Н. П. Серебров, "Фрикционные процессы в технике," Новосибирск, Наука, 2017.

Е. В. Орлов, "Современные материалы и технологии в машиностроении," Москва, Машиностроение, 2021.

Исаак Ньютон. "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica", 1687.

К.С. Рождественский. "Общий курс физики", М., 2002.

А.Г. Горошков. "Физика для школьников", М., 2015.

В.Н. Ларионов. "Основы механики", М., 2010.