Elastiklik qüvvəsi və sürtünmə qüvvəsi

Cismin formasının və ya ölçülərinin dəyişməsi deformasiya adlanır. Bərk cisimlərdə deformasiyanın əsas növləri bunlardır: dartılma, sıxılma, sürüşmə, əyilmə və burulma. Xarici təsir götürüldükdən sonra tamamilə itən deformasiya elastiki, qalıq saxlayan deformasiya isə plastik deformasiya adlanır.

Deformasiya zamanı cisimdə yaranan və onun hissəciklərini əvvəlki vəziyyətə qaytarmağa çalışan qüvvə elastiklik qüvvəsidir. Onun təbiəti elektromaqnitdir: atom və molekulların qarşılıqlı təsirindən yaranır. Elastiklik qüvvəsi deformasiyanın əksinə yönəlir. Dayağın reaksiya qüvvəsi və ipin gərilmə qüvvəsi də elastiklik qüvvələridir.

Kiçik elastiki deformasiyalarda elastiklik qüvvəsinin modulu mütləq uzanma ilə düz mütənasibdir (Huk qanunu):

Burada $k$ sərtlikdir, vahidi N/m. Sərtlik materialdan, uzunluqdan və en kəsiyinin sahəsindən asılıdır: eyni materialdan olan yay nə qədər qısa və qalın olarsa, bir o qədər sərtdir.

Yaylar birləşdirildikdə:

• ardıcıl: $\frac{1}{k} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2}$ (sistem daha «yumşaq» olur);
• paralel: $k = k_1 + k_2$.

Qüvvəni ölçmək üçün dinamometrdən istifadə olunur. Onun işi Huk qanununa əsaslanır: yayın uzanması tətbiq olunan qüvvə ilə düz mütənasib olduğundan şkala bərabər bölgülüdür. BS-də qüvvənin vahidi nyutondur (N).

Toxunan cisimlərin nisbi hərəkətinə mane olan qüvvə sürtünmə qüvvəsi adlanır. O, toxunma səthi boyunca, nisbi hərəkətin (və ya hərəkətə cəhdin) əksinə yönəlir.

• Sükunət sürtünmə qüvvəsi cisim yerindən tərpənmədikdə təsir edir. O, cismi tərpətməyə çalışan qüvvəyə modulca bərabərdir və sıfırdan maksimal qiymətə qədər dəyişə bilir: $0 \le F_{\text{sük}} \le \mu N$.
• Sürüşmə sürtünmə qüvvəsi cisim səth üzərində sürüşdükdə təsir edir: $F_{\text{sür}} = \mu N.$

Burada $N$ dayağın normal reaksiya qüvvəsi, $\mu$ isə sürüşmə sürtünmə əmsalıdır. $\mu$ vahidsizdir, səthlərin materialından və emal keyfiyyətindən asılıdır, toxunma sahəsindən isə praktik olaraq asılı deyil. Üfüqi səthdə başqa şaquli qüvvə yoxdursa, $N = mg$.

Üfüqi səthdə yalnız sürtünmə qüvvəsinin təsiri ilə hərəkət edən cisim bərabəryavaşıyan hərəkət edir: $ma = \mu mg$, yəni $a = \mu g$. Bu təcil kütlədən asılı deyil.

Başlanğıc sürəti $v_0$ olan cismin dayanana qədər keçən vaxtı (tormoz müddəti) və yolu (tormoz yolu):

Tormoz yolu sürətin kvadratı ilə mütənasibdir: sürət $2$ dəfə artarsa, tormoz yolu $4$ dəfə artır.

Cismə bir neçə qüvvə təsir etdikdə Nyutonun ikinci qanunu vektor şəklində yazılır, $m\vec a = \vec F_1 + \vec F_2 + \dots$, sonra oxlar üzrə proyeksiyalara keçilir. Məsələn, üfüqi səthdə üfüqi $F$ qüvvəsi ilə dartılan cisim üçün $ma = F - \mu mg$.

Meyl bucağı $\alpha$ olan mail müstəvidə ağırlıq qüvvəsini iki toplanana ayırırıq: müstəvi boyunca $mg\sin\alpha$ və müstəviyə perpendikulyar $mg\cos\alpha$. Ona görə $N = mg\cos\alpha$ və $F_{\text{sür}} = \mu mg\cos\alpha$.

• Cisim aşağı sürüşür: $a = g(\sin\alpha - \mu\cos\alpha)$.
• Cisim təkanla yuxarı hərəkət edir: yavaşıma təcili $a = g(\sin\alpha + \mu\cos\alpha)$.
• Müstəvi üzərinə qoyulmuş cisim $\operatorname{tg}\alpha \le \mu$ olduqda sürüşmür; bu halda sükunət sürtünmə qüvvəsi $mg\sin\alpha$-ya bərabərdir.
• Sürtünmə yoxdursa, $a = g\sin\alpha$.