Hauv ntu tshwj xeeb ntawm physics - dynamics, thaum lawv kawm txog kev txav ntawm lub cev, lawv xav txog lub zog ua haujlwm ntawm lub zog txav. Cov tom kawg tuaj yeem ua haujlwm zoo thiab tsis zoo. Xav txog hauv kab lus no seb txoj haujlwm ntawm kev sib txhuam yog dab tsi thiab nws suav li cas.
Lub tswv yim ntawm kev ua haujlwm hauv physics
Hauv physics, lub tswv yim ntawm "kev ua haujlwm" txawv ntawm lub tswv yim ntawm lo lus no. Ua hauj lwm yog to taub raws li ib tug ntau ntawm lub cev, uas yog sib npaug zos rau cov scalar khoom ntawm lub zog vector thiab lub zog vector ntawm lub cev. Xav tias muaj qee yam khoom uas lub zog F¯ ua. Txij li thaum tsis muaj lwm yam quab yuam ua rau nws, nws hloov chaw vector l¯ yuav coincide nyob rau hauv kev coj nrog lub vector F¯. Cov khoom scalar ntawm cov vectors nyob rau hauv cov ntaub ntawv no yuav sib haum mus rau cov khoom ntawm lawv modules, uas yog:
A=(F¯l¯)=Fl.
Tus nqi A yog qhov ua haujlwm los ntawm kev quab yuam F¯ kom txav qhov khoom mus deb l. Muab rau hauv tus account qhov ntev ntawm qhov tseem ceeb F thiab l, peb pom tias qhov kev ua haujlwm yog ntsuas hauv newtons ib meter (Nm) hauv SI system. Txawm li cas los, lub unitNm muaj nws lub npe - nws yog joule. Qhov no txhais tau hais tias lub tswv yim ntawm kev ua haujlwm yog tib yam li lub tswv yim ntawm lub zog. Hauv lwm lo lus, yog tias lub zog ntawm 1 newton txav lub cev 1 meter, ces tus nqi zog sib xws yog 1 joule.
Kev sib txhuam yog dab tsi?
Kev kawm cov lus nug ntawm kev ua haujlwm ntawm kev sib txhuam quab yuam yog ua tau yog tias koj paub tias peb tab tom tham txog lub zog zoo li cas. Kev sib txhuam hauv physics yog txheej txheem uas tiv thaiv kev txav ntawm ib lub cev ntawm lwm qhov chaw thaum cov chaw no raug coj mus rau hauv kev sib cuag.
Yog tias peb xav txog lub cev nkaus xwb, ces muaj peb hom kev sib txhuam rau lawv:
- rest;
- slip;
- rov.
Cov rog no ua haujlwm ntawm qhov chaw sib cuag thiab ib txwm hais tawm tsam kev txav ntawm lub cev.
Kev sib txhuam kev sib txhuam tiv thaiv kev txav ntawm nws tus kheej, zawv zawg kev sib txhuam tshwm sim nws tus kheej hauv cov txheej txheem ntawm kev txav mus los, thaum lub ntsej muag ntawm lub cev swb ib leeg, thiab dov kev sib txhuam muaj nyob nruab nrab ntawm lub cev uas yob ntawm qhov chaw thiab qhov chaw nws tus kheej.
Ib qho piv txwv ntawm qhov kev ua ntawm kev sib txhuam zoo li qub yog lub tsheb uas nyob ntawm tus ntiv tes xoo ntawm lub toj. Kev sib txhuam zawv zawg tshwm sim nws tus kheej thaum tus skier txav ntawm cov daus los yog tus skate txav ntawm dej khov. Thaum kawg, dov kev sib txhuam ua thaum lub tsheb lub log txav raws txoj kev.
Kev quab yuam rau tag nrho peb hom kev sib txhuam yog suav nrog cov qauv hauv qab no:
Ft=µtN.
Ntawm no N yog qhov kev txhawb nqa quab yuam, µt yog qhov sib txhuam coefficient. Force Nqhia qhov loj ntawm qhov cuam tshuam ntawm kev txhawb nqa ntawm lub cev perpendicular mus rau lub dav hlau ntawm qhov chaw. Raws li qhov parameter µt, nws yog ntsuas sim rau txhua khub ntawm cov ntaub ntawv rub, piv txwv li, ntoo-ntoo, steel-dawb, thiab lwm yam. Cov txiaj ntsig ntsuas tau sau rau hauv cov rooj tshwj xeeb.
Rau txhua qhov kev sib txhuam quab yuam, tus coefficient µt muaj nws tus nqi rau cov khoom xaiv. Yog li, qhov coefficient ntawm kev sib txhuam zoo li qub yog ntau dua li qhov kev sib txhuam zawv zawg los ntawm ntau kaum feem pua. Nyob rau hauv lem, lub dov coefficient yog 1-2 xaj ntawm qhov loj me dua li qhov zawv zawg.
Ua haujlwm ntawm kev sib txhuam rog
Tam sim no, tau paub txog cov ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm thiab nrog rau hom kev sib txhuam, koj tuaj yeem mus ncaj qha mus rau lub ntsiab lus ntawm kab lus. Cia peb xav txog nyob rau hauv kev txiav txim txhua yam kev sib txhuam quab yuam thiab xyuas seb lawv ua haujlwm dab tsi.
Cia pib nrog kev sib txhuam zoo li qub. Hom no manifests nws tus kheej thaum lub cev tsis txav. Txij li thaum tsis muaj kev txav mus los, nws qhov kev hloov pauv vector l¯ yog sib npaug rau xoom. Qhov kawg txhais tau hais tias kev ua haujlwm ntawm qhov kev sib txhuam zoo li qub kuj sib npaug rau xoom.
Sliding kev sib txhuam, los ntawm txhais, ua tsuas yog thaum lub cev txav mus rau hauv qhov chaw. Txij li thaum lub zog ntawm hom kev sib txhuam no ib txwm coj tawm tsam kev txav ntawm lub cev, nws txhais tau tias nws ua haujlwm tsis zoo. Tus nqi ntawm A tuaj yeem suav nrog tus qauv:
A=-Ftl=-µtNl.
Kev ua haujlwm ntawm zawv zawg kev sib txhuam yog tsom rau kev ua kom lub cev qeeb qeeb. Raws li kev ua haujlwm no, lub zog txhua yam ntawm lub cev tau hloov mus ua cua sov.
Rolling kev sib txhuam, zoo li zawv zawg, kuj muaj lub cev txav. Lub dov kev sib txhuam quab yuam ua haujlwm tsis zoo, ua kom qeeb ntawm qhov pib tig ntawm lub cev. Txij li thaum peb tab tom tham txog kev hloov ntawm lub cev, nws yog qhov yooj yim los xam tus nqi ntawm kev ua haujlwm ntawm lub zog no los ntawm kev ua haujlwm ntawm nws lub zog. Cov qauv sib raug yog sau li:
A=-Mθ qhov twg M=FtR.
Ntawm no θ yog lub kaum sab xis ntawm lub cev raws li qhov tshwm sim ntawm kev sib hloov, R yog qhov deb ntawm qhov chaw mus rau qhov axis ntawm kev sib hloov (lub log vojvoog).
Teeb meem nrog zawv zawg quab yuam
Nws paub tias ib lub thaiv ntoo nyob ntawm ntug ntawm lub dav hlau inclined. Lub dav hlau yog inclined mus rau lub qab ntug ntawm lub kaum sab xis ntawm 40o. Paub tias qhov coefficient ntawm zawv zawg kev sib txhuam yog 0.4, qhov ntev ntawm lub dav hlau yog 1 meter, thiab qhov loj ntawm lub bar sib raug rau 0.5 kg, nws yog ib qho tsim nyog los nrhiav kev ua haujlwm ntawm zawv zawg kev sib txhuam.
Xaiv lub zog ntawm zawv zawg kev sib txhuam. Nws yog sib npaug rau:
Ft=mgcos(α)µt=0.59.81cos(40 o)0, 4=1.5 N.
Tom qab ntawd cov haujlwm A yuav yog:
A=-Ftl=-1.51=-1.5 J.
Rolling friction problem
Nws paub tias lub log dov raws txoj kev mus rau qee qhov deb thiab nres. Txoj kab uas hla ntawm lub log yog 45 cm, tus naj npawb ntawm cov kiv puag ncig ntawm lub log ua ntej nres yog 100. Muab rau hauv tus account lub dov coefficient sib npaug ntawm 0.03, nws yog ib qho tsim nyog yuav tau nrhiav seb qhov kev ua haujlwm ntawm cov dov kev sib txhuam yog sib npaug li cas. Qhov hnyav ntawm lub log yog 5 kg.
Ua ntej, cia peb suav cov kev sib txhuam ntawm lub sijhawm:
M=FtR=µtmgD/2=0.0359, 81 0, 45/2=0, 331 Nm.
Yog tias tus lej ntawm kev hloov pauv los ntawm lub log yog muab faib ua 2pi radians, ces peb tau lub kaum sab xis ntawm lub log θ. Tom qab ntawd tus qauv rau kev ua haujlwm yog:
A=-Mθ=-M2pin.
Qhov twg n yog tus lej ntawm kev hloov pauv. Hloov lub sijhawm M thiab tus lej n ntawm qhov xwm txheej, peb tau txais cov haujlwm uas xav tau: A=- 207.87 J.
