Peb txhua tus paub txog qhov tshwm sim ntawm kev sib txhuam ntawm lub zog. Tseeb tiag, txhua qhov kev txav mus los hauv lub neej niaj hnub, txawm tias nws taug kev ib tus neeg lossis txav lub tsheb, yog tsis muaj kev koom tes ntawm lub zog no. Hauv physics, nws yog kev cai los kawm peb hom kev sib txhuam quab yuam. Hauv kab lus no, peb yuav xav txog ib qho ntawm lawv, peb yuav txheeb xyuas qhov kev sib txhuam zoo li cas.
Bar ntawm kab rov tav
Ua ntej yuav teb cov lus nug, dab tsi yog qhov kev sib txhuam zoo li qub thiab qhov sib npaug li cas, cia peb xav txog ib rooj plaub yooj yim nrog lub bar uas nyob ntawm kab rov tav.
Cia peb soj ntsuam seb lub zog twg ua rau ntawm qhov bar. Thawj yog qhov hnyav ntawm cov khoom nws tus kheej. Cia peb qhia nws nrog tsab ntawv P. Nws yog qhia vertically down. Qhov thib ob, qhov no yog cov tshuaj tiv thaiv ntawm kev txhawb nqa N. Nws yog qhia vertically upwards. Newton txoj cai lij choj thib ob rau rooj plaub uas tau txiav txim siab yuav raug sau rau hauv daim ntawv hauv qab no:
ma=P - N.
Tus kos npe rho tawm ntawm no qhia txog qhov sib txawv ntawm qhov hnyav thiab kev txhawb nqa vectors. Txij li thaum lub block yog so, tus nqi ntawm ib yog xoom. Qhov kawg txhais tau tias:
P - N=0=>
P=N.
Cov tshuaj tiv thaiv ntawm kev txhawb nqa ntsuas qhov hnyav ntawm lub cev thiab sib npaug rau nws tus nqi kiag li.
Sab nraud quab yuam ua rau ntawm ib qho bar ntawm kab rov tav
Tam sim no cia peb ntxiv ib qho kev ua yeeb yam ntxiv rau qhov xwm txheej tau piav qhia saum toj no. Cia peb xav tias ib tug neeg pib thawb lub block raws li kab rov tav. Cia peb qhia txog lub zog no los ntawm tsab ntawv F. Ib qho tuaj yeem pom qhov xwm txheej zoo: yog tias lub zog F me me, ces txawm tias nws ua, lub bar tseem nyob rau saum npoo. Qhov hnyav ntawm lub cev thiab cov tshuaj tiv thaiv ntawm kev txhawb nqa yog coj mus rau qhov chaw, yog li lawv qhov kev kwv yees kab rov tav yog sib npaug rau xoom. Hauv lwm lo lus, lub zog P thiab N tsis tuaj yeem tawm tsam F hauv ib qho twg, yog li ntawd, vim li cas lub bar thiaj li nyob twj ywm thiab tsis txav?
Pom tseeb, yuav tsum muaj lub zog uas tau hais tawm tsam F. Lub zog no yog kev sib txhuam zoo li qub. Nws yog qhia tawm tsam F raws kab rov tav. Nws ua rau thaj tsam ntawm kev sib cuag ntawm ntug qis ntawm lub bar thiab qhov chaw. Wb muab lub cim Ft. Newton txoj cai lij choj rau kab rov tav projection yuav raug sau ua:
F=Ft.
Yog li, lub modulus ntawm qhov kev sib txhuam zoo li qub yog ib txwm sib npaug rau tus nqi ntawm cov rog sab nraud ua raws li kab rov tav.
Pib bar txav
Tau sau cov qauv rau kev sib txhuam zoo li qub, cia peb txuas ntxiv qhov kev sim pib hauv kab lus dhau los ntawm kab lus. Peb yuav nce tus nqi kiag li ntawm sab nraud quab yuam F. Lub bar tseem yuav nyob twj ywm rau qee lub sijhawm, tab sis yuav muaj sijhawm thaum nws pib txav mus. Lub sijhawm no, qhov kev sib txhuam zoo li qub yuav ncav cuag nws tus nqi siab tshaj plaws.
txhawm rau nrhiav tus nqi siab tshaj no, coj lwm lub bar raws nraim tib yam li thawj tus thiab muab tso rau saum. Qhov chaw sib cuag ntawm lub bar nrog rau saum npoo tsis tau hloov, tab sis nws qhov hnyav tau nce ob npaug. Nws tau raug sim pom tias lub zog F ntawm kev tshem tawm ntawm qhov bar los ntawm qhov chaw kuj tau nce ob npaug. Qhov tseeb no ua rau nws tuaj yeem sau cov qauv hauv qab no rau kev sib txhuam zoo li qub:
Ft=µsP.
Ntawd yog, tus nqi siab tshaj plaws ntawm kev sib txhuam quab yuam hloov mus rau qhov sib npaug ntawm qhov hnyav ntawm lub cev P, qhov ntsuas qhov ntsuas µs ua raws li qhov sib npaug sib npaug. Tus nqi µs yog hu ua qhov kev sib txhuam zoo li qub.
Vim tias lub cev qhov hnyav hauv qhov kev sim yog sib npaug rau kev txhawb nqa cov tshuaj tiv thaiv N, tus qauv rau Ft tuaj yeem sau rov qab raws li hauv qab no:
Ft=µsN.
Tsis zoo li yav dhau los, cov lus qhia no tuaj yeem siv tau, txawm tias lub cev nyob ntawm lub dav hlau inclined. Lub modulus ntawm qhov kev sib txhuam zoo li qub yog ncaj qha proportional rau cov kev txhawb zog cov tshuaj tiv thaiv uas cov nto ua rau lub cev.
Lub cev ua rau quab yuam Ft
Cov lus nug vim li cas kev sib txhuam zoo li qub tshwm sim yog qhov nyuaj thiab xav tau kev sib cuag ntawm lub cev ntawm qib microscopic thiab atomic.
Feem ntau, muaj ob lub cev ua rau muaj zogFt:
- Kev sib cuam tshuam ntawm cov ncov thiab cov troughs.
- Physico-chemical kev sib cuam tshuam ntawm atoms thiab molecules ntawm lub cev.
Txawm li cas los xij txhua qhov chaw du, nws muaj irregularities thiab inhomogeneities. Kwv yees li, cov inhomogeneities no tuaj yeem sawv cev raws li lub ncov microscopic thiab troughs. Thaum lub ncov ntawm ib lub cev poob rau hauv kab noj hniav ntawm lwm lub cev, mechanical coupling tshwm sim ntawm cov cev no. Ib tug loj tus naj npawb ntawm microscopic couplings yog ib qho ntawm cov laj thawj rau cov tsos ntawm kev sib txhuam zoo li qub.
Qhov thib ob yog vim li cas lub cev thiab tshuaj lom neeg sib cuam tshuam ntawm cov molecules lossis atoms uas ua rau lub cev. Nws paub tias thaum ob lub nruab nrab atoms ze rau ib leeg, qee qhov kev cuam tshuam electrochemical tuaj yeem tshwm sim ntawm lawv, piv txwv li, dipole-dipole lossis van der Waals kev sib cuam tshuam. Thaum lub sijhawm pib ntawm kev txav mus los, lub bar raug yuam kom kov yeej cov kev cuam tshuam no kom tawg tawm ntawm qhov chaw.
Txoj Kev Ft lub zog
Nws twb tau sau tseg saum toj no qhov siab tshaj plaws kev sib txhuam quab yuam yog sib npaug, thiab nws cov kev taw qhia ntawm kev ua yog qhia. Ntawm no peb sau lwm yam ntxwv ntawm qhov ntau Ft.
Txoj kev sib txhuam tsis yog nyob ntawm thaj chaw tiv tauj. Nws tsuas yog txiav txim siab los ntawm cov tshuaj tiv thaiv ntawm kev txhawb nqa. Qhov loj dua qhov chaw sib cuag, qhov me me deformation ntawm microscopic peaks thiab troughs, tab sis ntau dua lawv cov naj npawb. Qhov tseeb intuitive piav qhia vim li cas qhov siab tshaj plaws Ftt yuav tsis hloov yog tias lub bar yog flipped mus rau ntug nrog tus me duathaj chaw.
Txoj kev sib txhuam thiab zawv zawg kev sib txhuam yog tib yam, piav qhia los ntawm tib cov qauv, tab sis qhov thib ob yog ib txwm tsawg dua thawj zaug. Kev sib txhuam zawv zawg tshwm sim thaum lub thaiv pib txav mus raws qhov chaw.
Force Ft yog ib qho tsis paub ntau npaum li cas. Cov mis uas tau muab los saum toj no rau nws sib raug rau tus nqi siab tshaj ntawm Ft thaum lub sijhawm bar pib txav. Txhawm rau kom nkag siab qhov tseeb no kom meej meej, hauv qab no yog daim duab ntawm kev vam khom ntawm lub zog Ft ntawm kev cuam tshuam sab nraud F.
Nws tuaj yeem pom tau tias nrog nce F, qhov kev sib txhuam zoo li qub nce linearly, nce mus txog qhov siab tshaj plaws, thiab tom qab ntawd txo qis thaum lub cev pib txav mus los. Thaum lub sij hawm txav mus, nws tsis tuaj yeem tham txog lub zog Ft, vim nws tau hloov los ntawm kev sib txhuam.
Thaum kawg, qhov tseem ceeb kawg ntawm Ft lub zog yog tias nws tsis nyob ntawm qhov nrawm ntawm kev txav mus los (ntawm qhov nrawm nrawm, Fttxo qis).
Coefficient ntawm kev sib txhuam µs
Vim µs tshwm hauv cov qauv rau kev sib txhuam modulus, ob peb lo lus yuav tsum tau hais txog nws.
Cov coefficient ntawm kev sib txhuam µs yog tus yam ntxwv tshwj xeeb ntawm ob qhov chaw. Nws tsis nyob ntawm lub cev qhov hnyav, nws tau txiav txim siab sim. Piv txwv li, rau ib tsob ntoo-ntoo khub, nws txawv ntawm 0.25 mus rau 0.5 nyob ntawm seb hom ntoo thiab qhov zoo ntawm kev kho deg ntawm lub cev. Rau waxed ntoo nto rauntub daus µs=0.14, thiab rau tib neeg cov pob qij txha no coefficient yuav siv sij hawm tsawg heev (≈0.01).
Txawm tus nqi ntawm µs rau khub ntawm cov ntaub ntawv raws li kev xav, tus coefficient zoo sib xws ntawm zawv zawg kev sib txhuam µk yuav ib txwm muaj me me. Piv txwv li, thaum zawv zawg ib tsob ntoo ntawm tsob ntoo, nws yog sib npaug rau 0.2, thiab rau tib neeg cov pob qij txha nws tsis tshaj 0.003.
Tom ntej no, peb yuav txiav txim siab txog kev daws teeb meem ntawm ob lub cev uas peb tuaj yeem siv qhov kev paub tau.
Bar ntawm qhov chaw inclined: quab yuam xam Ft
thawj txoj haujlwm yooj yim heev. Cia peb xav tias ib qho thaiv ntawm cov ntoo nyob ntawm qhov chaw ntoo. Nws qhov hnyav yog 1.5 kg. Qhov saum npoo yog inclined ntawm ib lub kaum sab xis ntawm 15o rau lub qab ntug. Nws yog ib qho tsim nyog los txiav txim siab qhov kev sib txhuam zoo li qub yog tias nws paub tias lub bar tsis txav.
Qhov kev ntes nrog qhov teeb meem no yog ntau tus neeg pib los ntawm kev suav cov tshuaj tiv thaiv ntawm kev txhawb nqa, thiab tom qab ntawd siv cov ntaub ntawv siv rau cov coefficient ntawm kev sib txhuam µs, siv cov saum toj no formula los txiav txim siab tus nqi siab tshaj ntawm F t. Txawm li cas los xij, hauv qhov no, Ft tsis yog qhov siab tshaj plaws. Nws modulus tsuas yog sib npaug rau sab nraud quab yuam, uas zoo li txav lub bar ntawm nws qhov chaw hauv lub dav hlau. Lub zog no yog:
F=mgsin(α).
Tom qab ntawd cov kev sib txhuam quab yuam Ft yuav sib npaug F. Hloov cov ntaub ntawv mus rau hauv kev sib npaug, peb tau txais cov lus teb: qhov kev sib txhuam zoo li qub ntawm lub dav hlau inclined F t=3.81 newtons.
Bar ntawm qhov chaw inclined: xamsiab tshaj plaws qaij kaum
Tam sim no cia peb daws cov teeb meem hauv qab no: ib lub thaiv ntoo yog ntawm lub dav hlau inclined. Piv txwv tias qhov coefficient ntawm kev sib txhuam sib npaug li 0.4, nws yog ib qho tsim nyog yuav tsum nrhiav lub siab tshaj plaws ntawm inclination α ntawm lub dav hlau mus rau lub qab ntug, qhov bar yuav pib swb.
zawv zawg yuav pib thaum qhov projection ntawm lub cev qhov hnyav ntawm lub dav hlau sib npaug rau qhov siab tshaj plaws kev sib txhuam quab yuam. Wb sau cov xwm txheej sib xws:
F=Ft=>
mgsin(α)=µsmgcos(α)=>
tg(α)=µs=>
α=arctan(µs).
Substituting tus nqi µs=0, 4 rau hauv kab zauv kawg, peb tau txais α=21, 8o.
