Statika bölməsində fizikada tarazlıq məsələləri nəzərdən keçirilir. Hər hansı bir mexaniki sistemdə tarazlıqda olan mühüm qüvvələrdən biri dəstəyin reaksiya qüvvəsidir. Bu nədir və onu necə hesablamaq olar? Bu suallar məqalədə ətraflı təsvir edilmişdir.
Dəstək reaksiyası nədir?
Hər birimiz gündəlik olaraq yerin səthində və ya yerdə gəzirik, qapını açır, stulda oturur, stola söykənir, enişə qalxırıq. Bütün bu hallarda, sadalanan hərəkətləri həyata keçirməyə imkan verən dəstəyin reaksiya qüvvəsi var. Fizikada bu qüvvə N hərfi ilə işarələnir və normal adlanır.
Tərifə görə normal qüvvə N dayağın onunla fiziki təmasda olan bədənə təsir etdiyi qüvvədir. Səthə normal (perpendikulyar) boyunca yönəldiyi üçün normal adlanır.
Normal dəstək reaksiyası həmişə bir və ya xarici qüvvənin reaksiyası kimi baş verirdigər səth. Bunu başa düşmək üçün Nyutonun üçüncü qanununu xatırlamaq lazımdır ki, hər bir hərəkətə reaksiya var. Bədən dayağa basdıqda, dayaq üzərindəki gövdə ilə eyni güc modulu ilə gövdəyə təsir edir.
Normal qüvvənin yaranmasının səbəbi N
Bu səbəb elastikliyin gücündədir. Hazırlandığı materiallardan asılı olmayaraq iki bərk cisim təmasda olarsa və bir-birinə bir az sıxılırsa, onların hər biri deformasiyaya başlayır. Təsir edən qüvvələrin böyüklüyündən asılı olaraq deformasiya dəyişir. Məsələn, iki dayaq üzərində olan nazik taxtanın üzərinə 1 kq çəki qoyularsa, o, bir qədər əyiləcəkdir. Bu yük 10 kq artırılarsa, deformasiyanın miqdarı artacaq.
Yaranan deformasiya bəzi elastik qüvvə yaradaraq bədənin orijinal formasını bərpa etməyə meyllidir. Sonuncu orqanizmə təsir edir və dəstək reaksiyası adlanır.
Daha dərin, daha böyük səviyyəyə baxsanız, görə bilərsiniz ki, elastik qüvvə atom qabıqlarının yaxınlaşması və Pauli prinsipinə görə onların sonrakı itələnməsi nəticəsində yaranır.
Normal qüvvəni necə hesablamaq olar?
Artıq yuxarıda deyilmişdir ki, onun modulu nəzərdən keçirilən səthə perpendikulyar yönəldilmiş nəticə qüvvəsinə bərabərdir. Bu o deməkdir ki, dəstəyin reaksiyasını təyin etmək üçün əvvəlcə səthə perpendikulyar olan düz xətt boyunca Nyutonun ikinci qanunundan istifadə edərək hərəkət tənliyini tərtib etmək lazımdır. Frombu tənlikdə N dəyərini tapa bilərsiniz.
N qüvvəsini təyin etməyin başqa bir yolu qüvvələrin anlarının tarazlığının fiziki vəziyyətini cəlb etməkdir. Sistemdə fırlanma oxları varsa, bu üsuldan istifadə etmək rahatdır.
Qüvvə momenti təsir edən qüvvənin fırlanma oxuna nisbətən qolun uzunluğunun hasilinə bərabər olan qiymətdir. Tarazlıqda olan bir sistemdə qüvvələrin momentlərinin cəmi həmişə sıfıra bərabərdir. Son şərt naməlum dəyəri tapmaq üçün istifadə olunur N.
Qeyd edək ki, sistemdə bir dayaq varsa (bir fırlanma oxu), normal qüvvə həmişə sıfır moment yaradacaq. Buna görə də, bu cür problemlər üçün dəstək reaksiyasını təyin etmək üçün Nyuton qanunundan istifadə etməklə yuxarıda təsvir edilən üsul tətbiq edilməlidir.
N qüvvəsini hesablamaq üçün xüsusi düstur yoxdur. Nəzərə alınan cisimlər sistemi üçün müvafiq hərəkət və ya tarazlıq tənliklərinin həlli nəticəsində müəyyən edilir.
Aşağıda normal dəstək reaksiyasını necə hesablayacağımızı göstərən problemlərin həllinə dair nümunələr veririk.
Maili Müstəvi Problemi
Bar maili müstəvidə istirahətdədir. Şüanın kütləsi 2 kq-dır. Təyyarə üfüqə 30o bucaq altında meyllidir. Normal qüvvə N nədir?
Bu tapşırıq çətin deyil. Buna cavab almaq üçün müstəviyə perpendikulyar bir xətt boyunca hərəkət edən bütün qüvvələri nəzərə almaq kifayətdir. Yalnız iki belə qüvvə var: N və cazibə proyeksiyası Fgy. Onlar müxtəlif istiqamətlərdə hərəkət etdikləri üçün sistem üçün Nyuton tənliyi formanı alacaq:
ma=N - Fgy
Şüa hərəkətsiz olduğu üçün sürətlənmə sıfırdır, ona görə də tənlik belə olur:
N=Fgy
Müstəviyə normal üzərində ağırlıq qüvvəsinin proyeksiyasını tapmaq çətin deyil. Həndəsi mülahizələrdən biz tapırıq:
N=Fgy=mgcos(α)
Şərtdən verilənləri əvəz etməklə əldə edirik: N=17 N.
İki dəstəkdə problem
Kütləsi əhəmiyyətsiz olan iki dayağın üzərinə nazik taxta qoyulur. Sol dəstəyin 1/3 hissəsində lövhəyə 10 kq yük qoyulmuşdur. Dəstəklərin reaksiyalarını müəyyən etmək lazımdır.
Məsələdə iki dayaq olduğundan onu həll etmək üçün qüvvələrin momentləri vasitəsilə tarazlıq şərtindən istifadə edə bilərsiniz. Bunun üçün əvvəlcə dayaqlardan birinin fırlanma oxu olduğunu qəbul edirik. Məsələn, sağ. Bu halda, an tarazlıq şərti formanı alacaq:
N1L - mg2/3L=0
Burada L dayaqlar arasındakı məsafədir. Bu bərabərlikdən belə nəticə çıxır ki, N1sol dəstəyin reaksiyası bərabərdir:
N1=2/3mg=2/3109, 81=65, 4 N.
Eyni şəkildə, düzgün dəstəyin reaksiyasını tapırıq. Bu hal üçün moment tənliyi:
mg1/3L - N2L=0.
Aldığımız yer:
N2=1/3mg=1/3109, 81=32,7 N.
Qeyd edin ki, dayaqların tapılan reaksiyalarının cəmi yükün cazibə qüvvəsinə bərabərdir.
