Текст выступления:

Үйкеліс күші
1. Үйкеліс күшінің негізгі түсініктері және тақырып мазмұны

Үйкеліс — жанасқан денелер қозғалысына кедергі келтіретін табиғи күш. Бұл күш күнделікті өмірде жиі кездеседі және оны дұрыс түсіну физиканың маңызды мәселелерінің бірі болып табылады. Алдымыздағы ұғымдар үйкелістің табиғатын түсініп, оның қолданылу аяларын анықтауға мүмкіндік береді.

2. Үйкеліс күшінің зерттелуінің тарихы мен маңызы

Үйкеліс құбылысы ежелгі заманнан зерттеліп келеді. Ежелгі философтар Платон мен Аристотель үйкелістің мәнін анықтауға талпынып, ол туралы алғашқы тұжырымдар жасады. Кейін Леонардо да Винчи үйкеліс заңдарын ғылыми тұрғыда зерттеп, XVIII ғасырға дейінгі ғалымдар — Амонтон, Кулон, және басқа да физиктер үйкелістің бірнеше заңдарын ашты. Үйкеліс физикада қозғалыстың негізгі кедергісі ретінде қарастырылып, техника мен өнеркәсіпте әр түрлі мәселелерді шешуге септігін тигізеді.

3. Үйкеліс күші ұғымы мен көріністері

Үйкеліс күші — қозғалыста немесе қозғалысқа әрекет ететін денелер арасындағы механикалық кедергі. Бұл күш денелердің беттерінің толық тегіс болмауынан туындайды. Мысал ретінде, қар бетінде сырғанайтын шананың қозғалысы мен адамның еденде жүруін айтуға болады. Осы қозғалыстарды тоқтату не баяулату — үйкеліс күшінің әсері.

4. Үйкелістің пайда болу себептері мен табиғаты

Үйкелісті тудыратын негізгі факторлар екі элементтен тұрады. Біріншісі — беттердегі микроскопиялық бұдырлар, олар бір-біріне шағылысып, қозғалысты тежейді. Бұл өз кезегінде беттердің тегіс болмауымен және олардың ерекше құрылымымен байланысты.

Екіншісі — молекулалық тартылыс күші, ол микроұяларда жанасатын аудандарда әрекет етеді. Бұл күштер үйкеліс күшінің түзілуіне тікелей әсер етеді және денелер арасында жанасу кезінде пайда болады.

5. Үйкеліс күшінің негізгі түрлері

Үйкеліс күшінің үш маңызды түрі бар. Біріншісі — тыныштық үйкелісі, ол қозғалмай тұрған денелер арасындағы кедергіні білдіреді және қозғалыс басталғанға дейін ең үлкен мәнге ие.

Екіншісі — қозғалыс үйкелісі, қозғалыс кезінде денелер арасындағы күш, ол тыныштық үйкелісінен әлдеқайда төмен.

Үшіншісі — домалау үйкелісі, домалап қозғалатын денелерге әсер етеді, қозғалысты жеңілдетіп, энергияны үнемдеуге көмектеседі. Бұл түрлер үйкелістің табиғатын жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.

6. Үйкеліс күшінің түрлері мен мысалдары

Үйкеліс түрлері мен олардың күнделікті өмірдегі мысалдары кесте түрінде жүйеленген. Мысалы, тыныштық үйкелісі — үстел үстіндегі кітаптың қозғалмауы, қозғалыс үйкелісі — аяқтың жерге тимесе де сырғанап жүруі, ал домалау үйкелісі — велосипед дөңгелегінің қозғалысы.

Бұл кесте үйкеліс күшінің әр түрлі түрлерінің өмірде қалай көрініс табатынын нақтылайды және үйкелістің практикалық маңызын көрсетеді.

7. Тыныштық пен қозғалыс үйкелісінің салыстырмалы сипаттамасы

Тыныштық үйкелісі — қозғалысты бастау үшін ең көп күш қажет ететін кедергі. Ол денені қозғауға талпынған кезде басталатын қарсылық болып саналады. Қозғалыс үйкелісінде бұл күш әлдеқайда төмен, себебі дене қозғалыста болғандықтан жанасу беттерінің өзара байланысы оңайырақ жеңілдетіледі.

Осылайша, тыныштық үйкелісі қозғалыстың басталуы кезінде негізгі рол атқарса, қозғалыс үйкелісі дененің жылдамдығын бәсеңдетеді әрі тұрақты түрде төмен болады.

8. Домалау үйкелісінің ерекшеліктері және қолданылуы

Домалау үйкелісі дене домалағанда пайда болатын күш болып табылады және қозғалысты жеңілдетеді. Бұл күш тыныштық және қозғалыс үйкелістерінен анағұрлым төмен, сондықтан өнімді энергия үнемдеу мен қозғалыс процесін жақсартуда маңызды.

Мысалы, машина дөңгелектері мен конвейер роликтері домалау үйкелісінің тиімді пайдаланылуының үлгілері. Олар ауыр заттарды оңай қозғалтуға мүмкіндік бергендіктен, техникада белсенді қолданылады.

9. Үйкеліс күштері шамаларының салыстырмалы диаграммасы

Диаграмма бағаның қаттылығы мен тегістігі үйкеліс күшінің деңгейіне қалай әсер ететінін көрсетеді. Қаттылығы жоғары және беті тегіс материалдарда үйкеліс күші төмендейді.

Бұл салыстырмалы диаграмма тыныштық үйкелісінің ең үлкен мәнге ие екенін, ал домалау үйкелісінің ең төмен шамада екенін дәлелдейді. Ондай заңдылықтар түрлі материалдарда да байқалады, бұл үйкелістің жалпы сипаттамаларын ашуға көмектеседі.

10. Үйкеліс күшіне әсер ететін негізгі факторлар

Үйкеліс күшіне бірнеше маңызды факторлар әсер етеді. Біріншісі — жанасатын беттердің материалы. Мысалы, тегіс металл мен резеңке беттердегі үйкеліс шамалары бір-бірінен өзгеше болады.

Екіншісі — бетінің тегістігі. Өңделген тегіс беттерде үйкеліс күшінің төмендеуі байқалады, алайда бұдырлы, кедір-бұдырлы беттерде керісінше жоғары болады.

Үшіншісі — үйкеліс көлемі нормаль күштің, яғни дененің салмағының шамасына тәуелді болады. Ауыр заттар үлкен үйкеліс күшіне ие болады.

11. Үйкелістің күнделікті өмірдегі пайдалы рөлі

Аяқ киім табаны мен жер арасындағы үйкеліс күшінің арқасында адам таймай әрі сенімді жүреді, бұл әсіресе тайғақ жерлерде өте маңызды. Егер үйкеліс болмаса, біздің қозғалысымыз тоқтап қалар еді.

Сондай-ақ, көліктің шиналары жолда сырғып кетуге мүмкіндік бермей, сенімді жүріс қамтамасыз етеді. Қалам мен қағаз арасындағы үйкеліс жазу процесін іске асырады, яғни үйкеліс біздің күнделікті өміріміздің ажырамас бөлігі болып табылады.

12. Үйкелісті азайту тәсілдері және техникалық шешімдер

Үйкелісті төмендетудің тиімді әдістерінің бірі майлауыш заттарды қолдану. Май, графит және машиналық май механизм беттерін сырғып, үйкеліс күшін күрт төмендетеді, бұл олардың құрауыштарын ұзақ жұмыс істетуге бағытталған.

Тағы бір шешім — роликті мойынтіректер және арнайы жабындар. Олар беттер арасындағы жанасуды азайтып, қозғалысты жеңілдетеді. Осындай технологиялар техникада қуат шығынын азайтып, жоғары тиімділікке қол жеткізеді.

13. Үйкеліс күшін арттыру әдістері

Үйкеліс бетінің текстурасын пайдалану арқылы оны күшейтуге болады. Мысалы, резеңке немесе кедір-бұдырлы беттер үйкеліс күшін арттырады. Аяқ киім мен шиналардың арнайы құрылымдалған табандары адамдарға сенімді жүруге көмектеседі.

Сонымен қатар, қысымды күшейту арқылы үйкелісті арттыру әдісі қолданылады. Денелерге түсетін қысымды көбейту беттің жанасу күшін ұлғайтады, бұл әсіресе тайғақ жерлерде тұрақтылықты көтеруге және сырғана түсуінен сақтануға көмектеседі.

14. Үйкелістің зиянды әсерлері мен салдары

Үйкелістің негативті әсерлері де бар. Мысалы, автомобиль қозғалтқышында үйкеліс жылу түзілуіне және бөлшектердің тозуына алып келеді. Бұл қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін қысқартады және қосымша энергия шығынын талап етеді.

Сонымен қатар, машина бөлшектері мен құрылғылардағы үйкеліс механикалық зақымға себеп болады. Сондықтан техникалық жүйелерде үйкелісті азайту бағытындағы зерттеулер маңызды орын алады.

15. Майлауыш әсерінен үйкеліс күшінің төмендеуін көрсету

График майлауыш қолданылған жағдайда үйкеліс қарсылығының айтарлықтай төмендейтінін көрсетеді. Бұл бөлшектердің жеңіл жұмыс істеуіне және техника ұзақ қызмет етуіне мүмкіндік береді.

График деректеріне сүйенсек, майлауыштың қолдануы үйкеліс күшін екі есеге дейін азайтуға қол жеткізеді. Осындай нәтижелер энергия үнемдеуге және құрылғылардың тозуын азайтуға ықпал етеді.

16. Үйкеліс күшінің техникадағы негізгі қолданылуы

Үйкеліс күші техника саласында әртүрлі мақсаттар мен функцияларды жүзеге асыруда негізгі рөл атқарады. Мысалы, тежегіш жүйелерінде үйкеліс қозғалысты тоқтатады немесе баяулатады, бұл автомобильдердің қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, үйкеліс дөңгелектер мен жол беті арасындағы жанасуды күшейтіп, көлік құралының тұрақтылығын арттырады. Басқа да салаларда, мысалы, өндірісте, үйкеліс әртүрлі механизмдердің қозғалысын реттеп, қажетсіз сырғанауға жол бермейді. Осылайша, үйкеліс арқылы қозғалыс тиімді және сенімді болады, бұл техниканың дамуына және күнделікті өміріміздегі қауіпсіздікке тікелей әсер етеді.

17. Үйкеліс процесінің кезеңдері

Үйкеліс процесі бірнеше маңызды кезеңдерден тұрады. Біріншіден, денелердің жанасуы орын алады, яғни екі бет бір-біріне тиеді. Екіншіден, бұл беттердегі микроскопиялық ойықтар мен шығыңқылар бір-бірімен байланыса бастайды. Үшіншіден, қозғалыс басталып, үйкеліс күші пайда болады, бұл қозғалысты тежейді немесе бөгет жасайды. Төртіншіден, үйкеліс күші материалдардың қасиеттеріне және олардың беттерінің жағдайына тәуелді түрде өзгереді. Соңында, қозғалысқа әсер ететін сыртқы факторлар, мысалы, жылдамдық және қысым, үйкеліс күшінің деңгейін анықтайды. Осы кезеңдер үздіксіз қайталанып, үйкеліс процессінің сипатын анықтайды. Мұндай жүйелі түсінік үйкелісті басқарудың негізі болып табылады.

18. Үйкеліс күшінің табиғаттағы белгілі мысалдары

Табиғатта үйкеліс күші көптеген көріністер арқылы байқалады. Мысалы, жәндіктердің аяқтарының беттеріндегі шағын тырнақшалар арқылы олар тегіс сырғанаудан сақтанып, ағаш пен жапырақта оңай қозғалуы мүмкін. Бұл олардың тіршілік ету ортасындағы қозғалысын жеңілдетеді. Сондай-ақ, тау шаңғысында шаңғышылардың аяқ киімдері мен қар арасындағы үйкеліс оларға жылдам әрі қауіпсіз жүруге көмектеседі. Сонымен қатар, жануарлар ойнақ кезінде немесе аң аулау кезінде үйкелістің арқасында тез тоқтап, бағыттарын өзгерте алады. Осылайша, табиғаттағы үйкеліс күшінің түрлі мысалдары оның организмдердің өмір сүруіне қалай әсер ететінін айқын көрсетеді.

19. Үйкеліс күшін зерттейтін ғылыми тәжірибелер

Ғылыми зертханаларда үйкеліс күшін өлшеу үшін арнайы динамометрлер қолданылады, олар әртүрлі материалдардың беттерін зерттей отырып, үйкелістің нақты заңдылықтарын анықтайды. Бұл тәжірибелер арқылы үйкеліс күшінің материалдардың құрылымы мен қасиеттеріне тәуелділігі дәлелденеді. Мектептерде оқушылар үйкеліс күшінің әсерін өз көздерімен көру үшін қарапайым тәжірибелер жүргізеді. Олар майлағыш қолданылған және қолданылмаған жағдайда үйкелістің өзгеруін салыстырып, үйкелістің қозғалысқа қалай әсер ететінін түсінеді. Мұндай ғылыми тәжірибелер үйкеліс туралы білімді тереңдете отырып, оның практикалық маңыздылығын сезінуге мүмкіндік береді.

20. Үйкеліс күші: өмір мен техникадағы маңызы

Үйкеліс күші табиғаттағы және техникалық құрылғылардағы қозғалысты реттеуде шешуші рөл атқарады. Дұрыс басқарылған үйкеліс қозғалыстың сенімділігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз етеді, бұл күнделікті өмір мен техниканың тиімді жұмыс істеуінің негізі болып табылады. Ғылым мен техникада үйкелісті зерттеу оның әртүрлі салаларда қолданылуын кеңейтіп, жаңа технологиялардың дамуына мүмкіндік береді. Сондықтан үйкеліс күшіне деген терең түсінік пен оның тиімді қолданылуы болашақтағы инженерлік жетістіктердің кепілі ретінде қарастырылады.

Дереккөздер

Казарян А. В. Физика: Учебник для общеобразовательных учреждений. — Алматы: Білім, 2021.

Иванов С. П. Основы механики. — Москва: Наука, 2019.

Терентьев Ю. К., Смирнов В. М. Механика сплошных сред и теория упругости. — Санкт-Петербург: Питер, 2020.

Физика және математика институтының зерттеулері. — Алматы, 2023.

Қазақстан физика оқулығы. — Астана, 2023.

Иванов В.П. Трение и смазочные материалы. – М.: Машиностроение, 2015.

Петрова С.А. Физика: учебник для средней школы. – М.: Просвещение, 2020.

Smith J. Friction in Engineering Applications. – Springer, 2018.

Жұмысқа үйкеліс: Қазақстанның ғылыми журналдары, 2022.