Nisja dhe përshpejtimi i trenit kur largoheni nga stacioni. Nisja dhe përshpejtimi i trenit kur largohet nga stacioni Nëse lokomotiva elektrike lëviz befas
Askush të mos mendojë se krijimi i madh i Njutonit
mund të përmbyset nga teoria e relativitetit
apo ndonjë teori tjetër.
Idetë e qarta dhe të gjera të Njutonit
do të ruajnë përgjithmonë rëndësinë e tyre si themel mbi të cilin
Konceptet tona moderne fizike janë ndërtuar...
1948 Albert Einstein
KUTIA E PROBLEMEVE TË CILËSISË NË FIZIKË: INERCI
Materiale didaktike mbi fizikën për studentët, si dhe prindërit e tyre;-) dhe, natyrisht, për mësuesit krijues.
Për ata që duan të mësojnë!
Unë paraqes në vëmendjen tuaj 40
problemet cilësore në fizikë në temën e: "Inercia". Le t'i bëjmë homazhe integrimit: biofizikës, trillim, nuanca të rëndësishme për pronarët e makinave, pasagjerët dhe këmbësorët… Sipas traditës së krijuar të faqeve jeshile, le të trajtojmë veten kryeveprat e pikturës botërore... Do të japim përgjigje të hollësishme për disa probleme ;-) dhe ... një digresion lirik nga historia e fizikës:
Parimi i inercisë i Galileos - Ligji i parë i mekanikës i Njutonit.
Detyra nr. 1
Duke dalë nga uji, qeni tund veten. Cili fenomen e ndihmon atë në këtë rast për të çliruar leshin e saj nga uji? Shpjegoni përgjigjen tuaj.
Detyra nr. 2
"Shpallja e Diellit", 1945, Mikhail Mikhailovich Prishvin
“...Travka nuk duhej të priste gjatë. Me dëgjimin e saj të hollë, ajo dëgjoi kërcitjen e putrës së një lepuri, të paarritshme për dëgjimin e njeriut, përmes pellgjeve në shtegun e kënetës. Këto pellgje u shfaqën në gjurmët e mëngjesit të Nastya. Rusak me siguri tani do të shfaqej në vetë Gurin e Gënjeshtrës.
Bari pas kaçubeve të dëllinjës u përkul dhe i tendosi këmbët e pasme për një gjuajtje të fuqishme, dhe kur pa veshët, u vërsul.
Pikërisht në këtë kohë, lepuri, një lepur i madh, i vjetër, i kalitur, i cili mezi rrëshqiti, vendosi të ndalojë befas dhe, madje duke u ngritur në këmbët e pasme, të dëgjojë se sa larg po leh dhelpra.
Kështu ata u mblodhën në të njëjtën kohë: Bari nxitoi dhe lepuri ndaloi.
Dhe Bari u bart nëpër lepur.
Ndërsa qeni po rregullohej, lepuri tashmë po fluturonte me kërcime të mëdha përgjatë shtegut të Mitrashinës drejt në Elan të Verbër ... "
Pse u bart Grasi përmes lepurit?
Përgjigje: Kur lepuri ndaloi papritur, qeni Travka, nga inercia, vazhdoi lëvizjen përpara dhe u hodh mbi lepur.
Detyra nr. 3
Lepuri, duke ikur nga ujku që e ndiqte, bën kërcime të mprehta anash. Pse është e vështirë për një ujk të kapë një lepur, megjithëse ai vrapon më shpejt?
Përgjigje: Në momentin kur lepuri bën një kthesë të mprehtë, ujku, nga inercia, vazhdon të ecë përpara dhe nuk mund ta kapë lepurin.
|
|
|
Komarov Alexey Nikanorovich(1879-1977) konsiderohet themeluesi i shkollës shtazarake ruse. Alexey Nikanorovich Komarov ilustroi libra shkencorë dhe për fëmijë, krijoi vizatime për pulla, kartolina dhe mjete vizuale. Disa breza fëmijësh u rritën duke mësuar nga tekstet shkollore me vizatimet e tij të mrekullueshme.
Për kuriozët: Pallto dimërore e një lepuri kafe pak më i lehtë se vera (ndryshe nga lepujt e bardhë, lepujt kafe nuk janë kurrë të bardhë borë në dimër); koka, majat e veshëve dhe pjesa e përparme e shpinës mbeten të errëta në dimër. Pallto dimërore e një lepuri të bardhë– e bardhë verbuese, me përjashtim të majave të zeza të veshëve. Megjithatë... në zonat ku nuk ka mbulesë të qëndrueshme bore, lepujt nuk zbardhen për dimër ;-)
Detyra nr. 4
Bishtajat e pjekura të bimëve bishtajore, që hapen shpejt, përshkruajnë harqe. Cili fenomen qëndron në themel të kësaj metode të shpërndarjes së farës?
Përgjigje: Bishtajat e pjekura të bimëve bishtajore, që hapen shpejt, përshkruajnë harqe - në këtë kohë, farat, duke u shkëputur nga vendet e tyre të ngjitjes, lëvizin në mënyrë tangjenciale në anët nga inercia dhe bien dukshëm më larg se bima amë.
Inercia në jetën e egër:: Peshku fluturues
Për kuriozët: Në zonat tropikale të oqeanit Atlantik dhe Indian, shpesh vërehet fluturimi i të ashtuquajturve peshq fluturues, të cilët, duke ikur nga grabitqarët e detit, kërcejnë nga uji dhe, me një erë të favorshme, bëjnë një fluturim rrëshqitës, duke mbuluar distanca prej deri në 200-300 m në lartësinë 5-7 m Peshku ngrihet në ajër për shkak të dridhjeve të shpejta dhe të forta të pendës bishtore. Së pari, peshku nxiton përgjatë sipërfaqes së ujit, pastaj një goditje e fortë e bishtit e ngre atë në ajër. Pendat e gjata gjoksore të shtrira mbështesin trupin e peshkut si një avion pa motor. Fluturimi i një peshku fluturues stabilizohet nga pendët e tij bishtore; peshqit lëvizin me inerci.
Alfred Edmund Brehm(Alfred Edmund Brehm; 02.02.1829–11.11.1884) - zoolog dhe udhëtar gjerman, autor i veprës së famshme shkencore popullore "Jeta e kafshëve".
Për dashamirët e artit të kafshëve, ju sugjeroj t'i hidhni një sy faqeve jeshile:
§ Kush është Tsutsik? Një studim i vogël
tsutsik mund të jetë i ndryshëm :-)
§ Friedrich Wilhelm Kuhnert
Luanët, elefantët, tigrat, zogjtë...
§ Piktura misterioze nga artisti Stephen Gardner (Pjesa I)
pandat, arinjtë e zinj (baribalët), bufat, ujqërit
§ Piktura misterioze nga artisti Stephen Gardner (Pjesa II)
kuajt, kojotat, pumat, detet
§ Piktura misterioze nga artisti Stephen Gardner (Pjesa III)
breshkat e detit, balenat, balenat vrasëse, delfinët
Problemi numër 5
"Udhëtari i bretkosave", 1887, Vsevolod Mikhailovich Garshin
“...Atëherë bretkosa nuk duroi dot më dhe, duke harruar gjithë kujdesin, bërtiti me gjithë fuqinë e saj:
- Jam une! Unë!
Dhe me atë ulërimë ajo fluturoi me kokë poshtë në tokë. Rosat bërtisnin fort; njëri prej tyre donte të merrte shokun e gjorë në fluturim, por humbi. Bretkosa, duke tundur të katër këmbët, ra shpejt në tokë; por meqenëse rosat fluturuan shumë shpejt, ajo nuk ra drejtpërdrejt në vendin ku bërtiste dhe ku kishte një rrugë të vështirë, por shumë më tej, gjë që ishte lumturi e madhe për të, sepse u spërkat në një pellg të ndotur në buzë të fshatit. .
Ajo shpejt doli nga uji dhe menjëherë përsëri bërtiti në majë të mushkërive:
- Jam une! Unë dola me këtë!..."
Pse bretkosa ra në tokë në një vend tjetër nga ku filloi të bjerë?
Përgjigje: Bretkosa, duke rënë poshtë, ruajti shpejtësinë e saj horizontale nga inercia, kështu që ra në një vend të ndryshëm nga ku filloi të binte.
Problemi numër 6
Pse ndërtesat dhe urat shemben gjatë një tërmeti? Pse rekomandohet, nëse është e mundur, të largoheni nga ndërtesa dhe të zhvendoseni në një hapësirë të hapur gjatë tërmeteve?
Përgjigje: Shkaku kryesor i shkatërrimit gjatë tërmeteve janë lëkundjet e forta dhe lëkundjet e tokës që arrijnë në sipërfaqen e tokës. Për shkak të inercisë dhe ngurtësisë së strukturës së strukturave tokësore, ato shemben.
E gjithë toka u drodh, një kreshtë resh u vërsul.
Lëkundjet e tokës i rrëmbeu qytetet...
Të gjitha prangat e qiellit mundën të hapeshin.
Nyjet e tokës u tundën nga lëkundjet e shfrenuara,
Ai e shtrydhi tokën e varfër në një ves të tillë,
Se ai theu gurë të mëdhenj në copa...
Nizami
Nizami Ganjavi Abu Muhamed Ilyas ibn Jusuf (rreth 1141 - rreth 1209) është një klasik i poezisë persiane, një nga poetët më të mëdhenj të Lindjes mesjetare.
Pellgu Pyotr Vasilievich(1793-1877) - piktor i zhanrit rus dhe piktor portret.
Problemi nr. 7
Pse është e ndaluar të tërhiqni një makinë me frena të dëmtuara duke përdorur një kabllo fleksibël?
Problemi nr. 8
Pse shoferi ul shpejtësinë e makinës kur kthehet?
Problemi nr. 9
Pse është e nevojshme të sigurohen në mënyrë të sigurt ngarkesat në pjesën e pasme të një kamioni?
Problemi nr. 10
Pse nuk mund të kaloni rrugën përpara trafikut aty pranë?
Problemi nr. 11
Pse nuk duhet të hidheni nga tabela e një autobusi apo tramvaji?
|
Zuev Agap Sergeevich(01/31/1922–1985) - piktor sovjetik, rus. Anëtar i Unionit të Artistëve të BRSS.
Problemi nr. 12
Pse frenojnë të dyja rrotat kur ndaloni shpejt një motoçikletë? Çfarë mund të ndodhë nëse frenoni vetëm me rrotën e përparme?
Problemi nr. 13
Pse duhet të ndizet drita e pasme e kuqe në një makinë kur shoferi i makinës shtyp pedalin e frenave?
|
Pimenov Yuri Ivanovich(1903-1977) - piktor dhe grafist sovjetik. Artist i Popullit i BRSS. Laureat i Leninit dhe dy çmime Stalinit të shkallës së dytë.
Problemi nr. 14
Shpjegoni arsyen se kur një makinë frenon fort, pjesa e përparme e saj zbret.
Përgjigje: Gjatë frenimit të mprehtë, pjesa e përparme e makinës vazhdon të lëvizë me inerci, duke u rrotulluar rreth rrotave të përparme në një kënd të vogël, gjë që çon në uljen e saj.
Problemi nr. 15
Çfarë ndryshimesh ndodhën në lëvizjen e makinës nëse pasagjeri shtypej në pjesën e pasme të sediljes; në anën e djathtë të sediljes?
Përgjigje: Makina filloi të rriste shpejtësinë; filloi të kthehej majtas.
Problemi nr. 16
Shpjegoni qëllimin e rripave të sigurimit dhe airbagëve në një makinë. Pse efektiviteti i airbagëve varet nga fakti nëse shoferi dhe pasagjeri i sediljes së përparme kanë vendosur rripat e sigurimit? Pse hapja e airbagëve në një aksident mund të shkaktojë lëndime serioze te drejtuesi dhe pasagjeri i një automjeti nëse nuk i kanë vendosur rripat e sigurimit?
Problemi nr. 17
Sinjalet paralajmëruese rrugore informojnë drejtuesit e mjeteve se po i afrohen një pjese të rrezikshme të rrugës, lëvizja përgjatë së cilës kërkon marrjen e masave të përshtatshme për situatën. Para jush janë tre shenja paralajmëruese rrugore. Jepini secilit prej tyre një shpjegim dhe tregoni se çfarë masash duhet të marrë drejtuesi i mjetit me të parë një shenjë të tillë.
Shenjat paralajmëruese rrugore
|
|
|
Përgjigje: Numri i shenjës: 1.15 – Rruga e rrëshqitshme. Një pjesë e rrugës me rritje të rrëshqitjes së rrugës. . Numri i shenjës: 1.23 – Fëmijët. Një pjesë e rrugës pranë një institucioni për fëmijë (shkollë, kamp shëndetësor, etj.), në rrugën e së cilës mund të shfaqen fëmijët. Shoferi duhet të ulë shpejtësinë. Numri i shenjës: 1.27 – Kafshe te egra. Shenja paralajmëron se kafshët e egra mund të vrapojnë në rrugë. Shoferi duhet të ulë shpejtësinë.
Problemi nr. 18
Pse u kërkohet pasagjerëve të lidhin rripat e sigurimit përpara nisjes dhe uljes?
Problemi nr. 19
Pse pasagjerët që qëndrojnë në një autobus, tramvaj ose trolejbus duhet të mbahen pas parmakut?
Problemi nr. 20
Në cilin drejtim devijojnë pasagjerët e autobusit kur shpejtësia rritet papritur? gjatë një ndalese të papritur?
Problemi nr. 21
Çfarë ndryshimi ka ndodhur në lëvizjen e autobusit të ujit nëse pasagjerët devijojnë papritur djathtas?
Problemi nr. 22
Në cilin drejtim bie një person që pengohet? një person që rrëshqiti? Pse?
Problemi nr. 23
"Chuk dhe Gek", 1939, Arkady Petrovich Gaidar
“...Të nesërmen rruga kaloi nëpër pyje e male. Në ngjitje, karrocieri u hodh nga sajë dhe eci përgjatë borës pranë tij. Por në shpatet e pjerrëta, sajët vrapuan me një shpejtësi të tillë, saqë Çukut dhe Gek-ut iu duk sikur ata, së bashku me kuajt dhe sajë, po binin përtokë direkt nga qielli.
Më në fund, në mbrëmje, kur njerëzit dhe kuajt ishin mjaft të lodhur, karrocieri tha:
- Epo, ja ku jemi! Pas këtij gishti ka një kthesë. Këtu, në pastrim, është baza e tyre... Hej, por-oh!... Grumbullohu!
Duke bërtitur me gëzim, Chuk dhe Huck u hodhën lart, por sajë u tërhoq dhe ata u hodhën poshtë në sanë..."
Pse djemtë ranë në sanë kur tërhoqën sajën?
Përgjigje: Trupat e djemve, nga inercia, mbetën në qetësi dhe këmbët e tyre filluan të lëviznin përpara së bashku me sajën, kështu që Chuk dhe Gek u rrëzuan dhe u hodhën në bar.
Problemi nr. 24
Pse krijohen bllokime akulli në kthesat e lumenjve gjatë lëvizjes së akullit?
Problemi nr. 25
Pse, kur bëhet rafting druri, një numër i madh trungjesh hidhen në breg në kthesat e lumit? Pse gomone me pemë lejohen vetëm në shumë vende?
Belov Kondraty Petrovich(03/23/1900–05/04/1988) – piktor sovjetik. Artist i Popullit i RSFSR. Në 1949 peizazh "Rrafting me dru në Irtysh" u përfshi në ekspozitën e artit sovjetik të ekspozuar në një numër vendesh të huaja. Kritikët e artit e thirrën atë portreti i parë i plotë dhe shprehës i Siberisë.
Për kuriozët: Rafting me dru- mënyra tradicionale dhe më e lirë për ta transportuar atë në ndërmarrjet e përpunimit të drurit. Prerja më intensive kryhet zakonisht në dimër, pasi kjo shkakton më pak dëme në pyll. Në sajë të tërhequra nga traktorë apo makina të fuqishme, pylli transportohet në bregun e lumit të ngrirë. Më pas, gjatë përmbytjes së pranverës, mahi e lëshojnë atë në ujë. Me rafting me nishan, pylli noton më tej vetë. Gjatë rafting, gomone janë të lidhura nga trungjet. Pemët që lundrojnë lirshëm përgjatë lumit lagen shpejt dhe zhyten në fund. Një numër i madh trungje janë hedhur në breg në kthesat e lumit. Përveç kësaj, kur një numër i madh i pemëve ulen në të njëjtën kohë, trungjet e tyre shkaktojnë dëme të pariparueshme në faunën e lumit, duke prerë algat dhe në këtë mënyrë duke i privuar nga ushqimi peshqit dhe amfibët. Kur trungjet e fundosur kalben, substancat toksike për peshqit gjithashtu kalojnë në ujë. Së fundi, trungjet që dalin nga fundi i lumit përbëjnë një rrezik të madh për anijet lumore. Trungjet e pemëve që nuk kapen nga lumi në kohën e duhur bëhen të papërshtatshme për përdorim industrial. Kjo është arsyeja pse Në shumë vende, rafting i pemëve lejohet vetëm me gomone.
Problemi nr. 26
Pse është e ndaluar ngritja e papritur e një ngarkese me vinç?
Problemi nr. 27
Kur një lokomotivë elektrike befas fillon të lëvizë një tren, bashkimi mund të prishet. Në cilin tren ka më shumë gjasa të ndodhë një këputje, i ngarkuar apo pa ngarkesë? Pse?
Problemi nr. 28
Si ndodhet sipërfaqja e lirë e vajit në rezervuar kur lokomotiva elektrike rrit shpejtësinë? Kur e ngadalëson? Mbështetni përgjigjen tuaj me vizatime.
Problemi nr. 29
Treni i afrohet stacionit dhe ngadalëson shpejtësinë. Në cilin drejtim është më e lehtë të tërhiqni një valixhe të rëndë përgjatë dyshemesë së karrocës në këtë kohë - përgjatë trenit apo në drejtim të kundërt?
Përgjigje: Përgjatë trenit.
Problemi numër 30
Pse vazoja vazhdon të rrotullohet pasi fiket motori i një makinerie shpuese (stërvitja elektrike)?
Inercia në pajisjet ushtarake:: Artileri
Nuk është bubullima që gjëmon në re dhe nuk është vetëtima që digjet -
Armët tona flasin me një zë të fuqishëm!
Mos prek, armik, tokën tënde amtare, mos prek tokën e punës!
Hakmarrja e shenjtë çon në betejë! Synoni drejt! zjarr! zjarr! Zjarr!…
"Marshi i Artilerisë", 1944
fjalët: Sergej Alexandrovich Vasiliev
muzika: Anatoli Grigorievich Novikov
Usypenko Fedor Pavlovich(1917-2000) - piktor sovjetik, anëtar i Unionit të Artistëve të BRSS. Artist i Popullit i RSFSR.
Për kuriozët: Fenomeni i inercisë është përdorur në projektimin e siguresave për predha artilerie. Kur një predhë, duke goditur një pengesë, ndalon papritur, kapsula shpërthyese, e vendosur brenda predhës, por jo e lidhur fort me trupin e saj, vazhdon të lëvizë nga inercia dhe godet majën e fitilit të lidhur me trupin. Në të njëjtën mënyrë, përshpejtimi i konsiderueshëm i marrë nga predha në momentin e shkrepjes përdoret për të hequr siguresën, duke eliminuar rrezikun e shpërthimit të predhës gjatë ruajtjes, transportit ose gjatë ngarkimit të armës.
Problemi nr. 31
Të gjitha kokrrat e gurit të bluarjes lëvizin së bashku me të rreth rrethit. Por sapo kokrra shkëputet nga guri, lëvizja e saj bëhet lineare. Pse?
Problemi nr. 32
Në mënyrë që kolona e merkurit në një termometër mjekësor të bjerë, termometri "tundet" - ulet poshtë, dhe më pas ndalet papritmas. Cila është arsyeja e rënies së kolonës së merkurit?
Përgjigje: Në momentin e ndalimit të mprehtë të trupit të termometrit, merkuri, me inerci, vazhdon të lëvizë dhe bie.
Problemi nr. 33
Pse një çiklist e rrit shpejtësinë kur i afrohet një ngritjeje në rrugë?
Problemi nr. 34
Pse ata fillojnë të vrapojnë kur kërcejnë gjatë dhe lart? Pse është më e lehtë të hidhesh mbi një pellg, përrua ose hendek me një fillim vrapimi?
Problemi nr. 35
Pse ndikimi i çekiçëve me avull në kudhër e tund tokën shumë më pak me kudhërat e rënda sesa me ato më të lehta? Pse një kudhër duhet të jetë dukshëm më masiv se një çekiç?
Problemi nr. 36
Pse një filxhan çaji i plotë ose një tas supë nuk mund të vendoset shpejt dhe befas në tryezë pa u derdhur?
Problemi nr. 37
Ka dy mënyra për të ndarë shkrimet. Në rastin e parë, trungu goditet me një sëpatë që lëviz shpejt. Në të dytën, ata futin sëpatën në trung me një goditje të dobët dhe më pas, duke tundur sëpatën me trurin e shtyrë, godasin prapanicën në bllok. Shpjegoni dukuritë mekanike të vërejtura në këtë rast.
Përgjigje: Kur presin dru, duke goditur një trung me sëpatë, ai vazhdon të lëvizë për shkak të inercisë dhe futet thellë në trungun e palëvizshëm. Kur prapanica e një sëpate që është pjesërisht e ngulitur në një trung goditet në një bllok mbi të cilin është çarë dru zjarri, sëpata ndalet, por trungu vazhdon të lëvizë për shkak të inercisë dhe ndahet.
Problemi nr. 38
Çfarë ndodh me kalorësin nëse kali pengohet duke kërcyer mbi një pengesë?
Përgjigje: Kur kali ndalon papritur, kalorësi, duke lëvizur nga inercia, do të bjerë përpara mbi kokën e kalit.
Problemi nr. 39
Pse një vizore e varur në unaza letre thyhet kur goditet fort, por unazat mbeten të paprekura?
Problemi nr. 40
Vendosni një kartolinë në gotë dhe vendosni një monedhë në kartolinë. Klikoni në kartë. Pse karta fluturon dhe monedha bie në gotë?
Përgjigje: Për shkak të inercisë së monedhës dhe ndërveprimit të pamjaftueshëm midis monedhës dhe kartës.
Dhe si përfundim... pak nga historia e fizikës…
Më jep materie dhe lëvizje dhe unë do të ndërtoj Universin.
1640 Rene Dekarti
Rene Dekarti(Rene Descartes; 03/31/1596–02/11/1650) - Filozof, matematikan, mekanik, fizikan dhe fiziolog francez, krijues i gjeometrisë analitike dhe simbolikës moderne algjebrike.
Parimi i inercisë i Galileos - Ligji i parë i mekanikës i Njutonit
|
për thelbin e lëvizjes dhe sistemin e botës... Lëvizja
|
|
|
Galileo Galilei(Galileo Galilei; 02/15/1564–01/08/1642) - fizikan, mekanik, astronom, filozof dhe matematikan italian. Galileo Galilei quhet me të drejtë babai themelues i fizikës eksperimentale.
Justus Sustermans(Justus Sustermans; 1597–1681) - piktor flamand i epokës barok.
Në pjesën e parë të poezisë së tij "Lëvizja" Alexander Sergeevich Pushkin përshkruan një mosmarrëveshje midis shkencëtarëve të lashtë grekë për thelbin e lëvizjes. Në pjesën e dytë, ai i referohet ekzistencës së dy sistemeve të kundërta të botës - gjeocentrike(Toka është e palëvizshme, por Dielli lëviz rreth Tokës) dhe heliocentrike(Toka rrotullohet rreth Diellit) krijuar nga Klaudi Ptolemeu dhe Nikolai Koperniku.
Jo më kot përmendet këtu kokëfortësia ;-) Galileo Galilei.
Në 1632, vepra u botua në Firence Galileo Galilei "Dialog mbi dy sistemet kryesore të botës"(për sistemin gjeocentrik të Ptolemeut dhe sistemin heliocentrik të botës së Kopernikut). Në të, Galileo hodhi themelet e dinamikës - parimi i inercisë dhe parimi klasik i relativitetit.
Në vitin 1687 Isak Njuton formuloi ligjet e dinamikës. Jo vetëm lëvizja e planetëve rreth Diellit, por edhe fenomene shumë më komplekse janë bërë të kuptueshme dhe të llogaritshme. Isak Njutoni miratoi parimin e inercisë së Galileos si ligjin e parë të dinamikës..
Galileo e formuloi këtë parim si pasojë e eksperimenteve të tij në studimin e rënies së trupave në një plan të pjerrët.
Galileo nuk bën dallime midis koncepteve "forca" Dhe "pesha", i instaluar kështu prej tij parimi i inercisë nuk pretendonte një ligj themelor të natyrës.
Njutoni vënë ligji i inercisë (parimi galileas i inercisë) në krye të gjithë sistemit të tij të mekanikës.
Në formulimin modern parimi i inercisë Shtetet që çdo trup ruan një gjendje pushimi ose lëvizje drejtvizore uniforme derisa ndikimi i trupave të tjerë e nxjerr atë nga kjo gjendje..
Isak Njuton(Sir Isaac Newton; 01/04/1643–03/31/1727) - fizikan, matematikan, mekanik dhe astronom anglez, një nga themeluesit e fizikës klasike. Autori i veprës themelore "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore", në të cilën ai përvijoi ligjin e gravitetit universal dhe tre ligjet e mekanikës, të cilat u bënë baza e mekanikës klasike.
Thornhill James(James Thornhill; 07/25/1675–05/13/1734) - Piktor anglez, themelues i pikturës historike angleze.
...nga dukuritë e lëvizjes te studimi i natyrës së forcave dhe më pas nga këto forca te demonstrimi i dukurive të tjera: ...lëvizjet e planetëve, kometave, hënës dhe detit...
1686 Isak Njuton
Ju uroj suksese në marrjen e vendimit tuaj.
problemet e cilësisë në fizikë!
Literatura:
§ Katz Ts.B. Biofizika në mësimet e fizikës
§ Lukashik V.I. Olimpiada e Fizikës
Moskë: Shtëpia Botuese Prosveshchenie, 1987
§ Tarasov L.V. Fizika në natyrë
Moskë: Shtëpia Botuese Prosveshchenie, 1988
§ Perelman Ya.I. A e dini fizikën?
Domodedovo: shtëpia botuese "VAP", 1994
§ Zolotov V.A. Pyetje dhe detyra në fizikë klasat 6-7
Moskë: shtëpia botuese "Prosveshchenie", 1971
§ Tulchinsky M.E. Probleme cilësore në fizikë
Moskë: Shtëpia Botuese Prosveshchenie, 1972
§ Kirillova I.G. Libër leximi për fizikën klasat 6-7
Moskë: Shtëpia Botuese Prosveshchenie, 1978
§ Erdavletov S.R., Rutkovsky O.O. Gjeografi interesante e Kazakistanit
Alma-Ata: Shtëpia Botuese Mektep, 1989.
Teoria e lëvizjes së trenave është një pjesë integrale e shkencës së aplikuar të tërheqjes së trenave, duke studiuar çështjet e lëvizjes së trenave dhe funksionimin e lokomotivave. Për një kuptim më të qartë të procesit të funksionimit të një lokomotivë elektrike, është e nevojshme të njihen dispozitat themelore të kësaj teorie. Para së gjithash, le të shqyrtojmë forcat kryesore që veprojnë në tren gjatë lëvizjes - kjo është forca tërheqëse F, rezistenca ndaj lëvizjes W, forca e frenimit B. Shoferi mund të ndryshojë forcën tërheqëse dhe forcën e frenimit; forca e rezistencës ndaj lëvizjes nuk mund të kontrollohet.
Si formohen këto forca, nga çfarë varen? Ne kemi thënë tashmë se çdo palë rrota lëvizëse e një lokomotivë elektrike ka një motor tërheqës të veçantë, i cili është i lidhur me të nga një reduktues ingranazhi (Fig. 3, a). Rrota e vogël e ingranazhit të kutisë së ingranazhit (ingranazhi) është montuar në boshtin e motorit tërheqës, dhe ajo e madhe është montuar në boshtin e grupit të rrotave. Raporti i numrit të dhëmbëve të rrotës së madhe me numrin e dhëmbëve të rrotës së vogël quhet raport ingranazhi. Nëse filloni motorin tërheqës, krijohet një çift rrotullues në boshtin e tij. Shpejtësia e rrotullimit të grupit të rrotave do të jetë 1 herë më e vogël se shpejtësia e rrotullimit të boshtit të motorit, por çift rrotullimi është përkatësisht 1 herë më i madh (nëse nuk merrni parasysh efikasitetin e lëvizjes së marsheve).
Le të shqyrtojmë kushtet e nevojshme që një lokomotivë elektrike të fillojë të lëvizë.
Nëse rrotat e lokomotivës elektrike nuk preknin binarët, atëherë pas ndezjes së motorëve tërheqës ata thjesht do të rrotulloheshin, duke mbetur në të njëjtin vend. Megjithatë, për shkak të faktit se rrotat e lokomotivës vijnë në kontakt me binarët kur çift rrotullues M transmetohen në boshtet e çifteve të rrotave, një forcë ngjitëse shfaqet midis sipërfaqeve të rrotave dhe shinave.
Në kalim, vërejmë se fillimisht, kur krijuan lokomotivat e para - lokomotivat me avull, ata përgjithësisht dyshuan në mundësinë e lëvizjes së tyre përgjatë një binar hekurudhor "të qetë". Prandaj, u propozua krijimi i ingranazheve midis rrotave të lokomotivës dhe shinave (lokomotiva Blenkinson). U ndërtua edhe një lokomotivë (lokomotiva Brunton), e cila lëvizte përgjatë shinave me ndihmën e pajisjeve speciale që shtyheshin në mënyrë alternative nga binarët. Për fat të mirë, këto dyshime nuk u justifikuan.
Momenti M (shih Fig. 3) i aplikuar në timon formon një palë forcash me shpatullën R. Forca FK drejtohet kundër lëvizjes. Ajo tenton të lëvizë pikën e referencës së rrotës në lidhje me hekurudhën në drejtim të kundërt me drejtimin e lëvizjes. Kjo parandalohet nga forca e reaksionit të hekurudhës, e ashtuquajtura forca e ngjitjes Fcu, e cila lind nën veprimin e shtypjes së rrotës në shina në pikën mbështetëse Sipas ligjit të tretë të Njutonit, ajo është e barabartë dhe e kundërt me forcën FK. Kjo forcë detyron rrotën, dhe për rrjedhojë lokomotivën elektrike, të lëvizë përgjatë hekurudhës.
Në pikën e kontaktit të timonit me hekurudhën ka dy pika, njëra prej të cilave i përket fashës Ab, dhe tjetra e shiritit Ar. Për një lokomotivë elektrike që qëndron në këmbë, këto pika bashkohen në një. Nëse, gjatë transferimit të çift rrotullues në timon, pika Ab lëviz në lidhje me pikën Lp, atëherë në momentin tjetër pikat e fashës do të fillojnë të vijnë në kontakt në mënyrë alternative me pikën Lp. Në këtë rast, lokomotiva nuk fillon të lëvizë, dhe nëse tashmë ishte duke lëvizur, atëherë shpejtësia e saj zvogëlohet ndjeshëm, rrota humbet mbështetjen e saj dhe fillon të rrëshqasë në lidhje me hekurudhën - rrëshqitja.
Në rastin kur pikat Ap dhe Ab nuk kanë një zhvendosje relative, në çdo moment të mëpasshëm kohor ato largohen nga kontakti, por në të njëjtën kohë vijnë në kontakt vazhdimisht pikat e mëposhtme: BB me Br, Wb me BP, etj.
Pika e kontaktit midis rrotës dhe hekurudhës përfaqëson qendrën e menjëhershme të rrotullimit. Natyrisht, shpejtësia me të cilën qendra e menjëhershme e rrotullimit lëviz përgjatë shinave është e barabartë me shpejtësinë e lëvizjes përpara të lokomotivës.
Për të lëvizur një lokomotivë elektrike, është e nevojshme që forca ngjitëse në pikën e kontaktit ndërmjet timonit dhe hekurudhës feu, e barabartë, por e kundërt në drejtim me forcën FK, të mos kalojë një vlerë kufi të caktuar. Derisa ta arrijë, forca FC krijon një çift rrotullues reaktiv FCVLR, i cili, sipas kushtit të lëvizjes uniforme, duhet të jetë i barabartë me çift rrotullues.
Shuma e forcave të ngjitjes në pikat e kontaktit të të gjitha rrotave të lokomotivës elektrike përcakton forcën totale, e quajtur forca tërheqëse tangjenciale FK. Nuk është e vështirë të imagjinohet se ekziston një forcë e caktuar tërheqëse maksimale, e kufizuar nga forcat ngjitëse, në të cilën boksi nuk ndodh ende.
Shfaqja e forcës ngjitëse mund të thjeshtohet disi si më poshtë. Ka parregullsi në sipërfaqet në dukje të lëmuara të shinave dhe rrotave. Meqenëse zona e kontaktit (sipërfaqja e kontaktit) e rrotës dhe hekurudhës është shumë e vogël, dhe ngarkesa nga rrotat në shina është e konsiderueshme, presione të mëdha lindin në pikën e kontaktit. Parregullsitë e rrotës shtypen në parregullsitë në sipërfaqen e shinave, duke rezultuar në ngjitjen e timonit në shina.
Është vërtetuar se forca e ngjitjes është drejtpërdrejt proporcionale me forcën e shtypjes - ngarkesën nga të gjitha rrotat lëvizëse në shina. Kjo ngarkesë quhet pesha e ngjitjes së lokomotivës.
Për të llogaritur forcën maksimale të tërheqjes që një lokomotivë mund të zhvillojë pa e tejkaluar forcën e ngjitjes, përveç peshës së ngjitjes, duhet të dihet edhe koeficienti i ngjitjes. Duke shumëzuar peshën e ngjitjes së lokomotivës me këtë koeficient, përcaktohet forca e tërheqjes.
Puna e shumë shkencëtarëve dhe praktikuesve i kushtohet problemit të maksimizimit të përdorimit të ngjitjes midis rrotave dhe shinave. Ende nuk është zgjidhur përfundimisht.
Çfarë e përcakton vlerën e koeficientit të ngjitjes? Para së gjithash, kjo varet nga materiali dhe gjendja e sipërfaqeve kontaktuese, forma e brezave dhe shinave. Me rritjen e fortësisë së gomave të rrotave dhe shinave, koeficienti i ngjitjes rritet. Kur sipërfaqja e hekurudhës është e lagur dhe e ndotur, koeficienti i ngjitjes është më i ulët se kur është i thatë dhe i pastër. Ndikimi i gjendjes së sipërfaqes së hekurudhës në koeficientin e ngjitjes mund të ilustrohet me shembullin e mëposhtëm. Në gazetën Trud të 13 dhjetorit 1973, në artikullin "Kërmijtë kundër lokomotivës me avull", u raportua se një nga trenat në Itali u detyrua të ndalonte për disa orë. Arsyeja e vonesës rezultoi të ishte një numër i madh kërmijsh që zvarriteshin nëpër hekurudhë. Shoferi u përpoq ta drejtonte trenin nëpër këtë masë lëvizëse, por pa dobi: rrotat po rrëshqiteshin dhe ai nuk mund të lëvizte. Treni mundi të lëvizte vetëm pasi u hollua përroi i kërmijve.
Koeficienti i ngjitjes varet gjithashtu nga dizajni i lokomotivës elektrike - pajisja e pezullimit të pranverës, qarku i kalimit të motorëve tërheqës, vendndodhja e tyre, lloji i rrymës, gjendja e trasesë (sa më shumë deformohen binarët ose shtresa e çakëllit sa më i ulët është koeficienti i ngjitjes së realizuar) dhe arsye të tjera. Se si këto arsye ndikojnë në zbatimin e forcës tërheqëse do të diskutohet më tej në paragrafët përkatës të librit. Koeficienti i ngjitjes varet edhe nga shpejtësia e trenit: në momentin e nisjes së trenit është më i madh me rritjen e shpejtësisë koeficienti i ngjitjes së realizuar fillimisht rritet pak, pastaj bie. Siç dihet, vlera e saj ndryshon shumë - nga 0.06 në 0.5. Për shkak të faktit se koeficienti i ngjitjes varet nga shumë faktorë, koeficienti i llogaritur i ngjitjes përdoret për të përcaktuar forcën maksimale të tërheqjes që mund të zhvillojë një lokomotivë elektrike pa rrëshqitje. Ai përfaqëson raportin e forcës më të madhe tërheqëse, të realizuar në mënyrë të besueshme në kushtet e funksionimit, me peshën e ngjitjes së lokomotivës. Koeficienti i llogaritur i ngjitjes përcaktohet duke përdorur formula empirike që varen nga shpejtësia; ato bazohen në studime të shumta dhe udhëtime eksperimentale, duke marrë parasysh arritjet e makinistëve të avancuar.
Kur filloni nga ndalesa, d.m.th kur shpejtësia është zero, koeficienti për lokomotivat elektrike me rrymë të vazhdueshme dhe furnizimi me energji të dyfishtë është 0.34 (0.33 për lokomotivat elektrike të serisë VL8) dhe 0.36 për lokomotivat elektrike me rrymë alternative. Kështu, për një lokomotivë elektrike të dyfishtë VL 82m, pesha e ngjitjes së së cilës është P = 1960 kN (200 tf), forca e tërheqjes tangjenciale Fk duke marrë parasysh koeficientin e projektimit.
Nëse sipërfaqja e shinave është e ndotur dhe koeficienti i ngjitjes është ulur, të themi, në 0.2, atëherë forca tërheqëse Pk do të jetë 392 kN (40 tf). Kur furnizohet me rërë, ky koeficient mund të rritet në vlerën e mëparshme dhe madje ta tejkalojë atë. Përdorimi i rërës është veçanërisht efektiv në shpejtësi të ulëta: deri në një shpejtësi prej 10 km/h në shina të lagështa, koeficienti i ngjitjes rritet me 70-75%. Efekti i përdorimit të rërës zvogëlohet me rritjen e shpejtësisë.
Është shumë e rëndësishme të sigurohet koeficienti më i lartë i ngjitjes gjatë nisjes dhe lëvizjes: sa më i lartë të jetë, aq më e madhe forca tërheqëse mund të realizojë lokomotiva elektrike, aq më e madhe mund të lëvizë masa e trenit.
Rezistenca ndaj lëvizjes së trenit W lind për shkak të fërkimit të rrotave në shina, fërkimit në kutitë e boshtit, deformimit të trasesë, rezistencës së ajrit, rezistencës së shkaktuar nga zbritjet dhe ngjitjet, seksionet e lakuara të trasesë, etj. Rezultati i të gjithave forcat e rezistencës zakonisht drejtohen kundër lëvizjes dhe vetëm në zbritje shumë të pjerrëta përkon me drejtimin e lëvizjes.
Rezistenca ndaj lëvizjes ndahet në bazë dhe shtesë. Rezistenca kryesore vepron vazhdimisht dhe ndodh sapo treni fillon të lëvizë; përveç kësaj për shkak të pjerrësisë së pistave, kthesave, temperaturës së ajrit të jashtëm, erës së fortë, nisjes.
Është shumë e vështirë të llogariten përbërësit individualë të rezistencës kryesore ndaj lëvizjes së trenit. Zakonisht llogaritet për makina të çdo lloji dhe lokomotiva të serive të ndryshme duke përdorur formula empirike të marra bazuar në rezultatet e shumë studimeve dhe testeve në kushte të ndryshme. Zvarritja kryesore rritet me rritjen e shpejtësisë. Me shpejtësi të lartë, rezistenca e ajrit mbizotëron në të.
Duke marrë parasysh rezistencën kryesore ndaj lëvizjes së lokomotivës, krahas forcës tërheqëse tangjenciale të lokomotivës elektrike, paraqitet koncepti i forcës tërheqëse në bashkuesin automatik Fa (Fig. 4).
Në procesin e drejtimit të një treni, për të reduktuar shpejtësinë, për të ndaluar ose për të ruajtur shpejtësinë e tij konstante në zbritje, frenat përdoren për të krijuar një forcë frenimi B. Forca e frenimit krijohet për shkak të fërkimit të jastëkëve të frenave në gomat e rrotave (mekanike frenim) ose kur motorët tërheqës funksionojnë si gjeneratorë. Si rezultat i shtypjes së bllokut të frenave në fashë me forcë K (shih Fig. 3, b), mbi të lind një forcë fërkimi.
fërkimi. Për shkak të kësaj, një forcë ngjitëse B formohet në fashë në pikën e kontaktit të saj me hekurudhën, e barabartë me forcën T. Forca B është frenimi: pengon lëvizjen e trenit.
Vlera maksimale e forcës së frenimit përcaktohet nga të njëjtat kushte si forca tërheqëse Për të shmangur rrëshqitjen (rrëshqitjen pa rrotullim të rrotave në shina) gjatë frenimit, duhet të plotësohet kushti i fërkimit të jastëkëve të frenave në brez. varet nga shpejtësia e lëvizjes, presioni specifik i jastëkëve në timon dhe materiali i tyre. Ky koeficient zvogëlohet me rritjen e shpejtësisë dhe presionit specifik për shkak të rritjes së temperaturës së sipërfaqeve të fërkimit. Prandaj, kur frenoni, bëni presion dypalësh në rrota.
Në varësi të forcave të aplikuara në tren, dallohen tre mënyra të lëvizjes së trenit: tërheqje (lëvizje nën rrymë), bregdet (pa rrymë), frenim.
Në momentin e nisjes dhe gjatë lëvizjes së mëtejshme nën rrymë, treni i nënshtrohet forcës tërheqëse Fk dhe rezistencës ndaj lëvizjes së trenit K. Natyra e ndryshimit të shpejtësisë në varësi të kohës në seksionin e kurbës OA (Fig. 5) përcaktohet nga ndryshimi i forcave. Sa më i madh ky ndryshim, aq më i madh është nxitimi i trenit. Rezistenca ndaj lëvizjes, siç u përmend tashmë, është një sasi e ndryshueshme që varet nga shpejtësia. Ajo rritet me shpejtësi. Prandaj, nëse forca tërheqëse mbetet konstante, forca tërheqëse përshpejtuese do të ulet. Pas një pike të caktuar O, forca tërheqëse zvogëlohet. Pastaj vjen një moment kur Fк dhe treni nën rrymë lëvizin me një shpejtësi konstante (seksioni i kurbës AB).
Më pas, shoferi mund të fikë motorët dhe të vazhdojë të lëvizë në bregdet (seksioni BV) për shkak të energjisë kinetike të trenit. Në këtë rast, treni ndikohet vetëm nga forca e rezistencës ndaj lëvizjes, e cila zvogëlon shpejtësinë e tij nëse treni nuk lëviz përgjatë një zbritjeje të pjerrët. Kur shoferi ndez frenat (nga pika B në pikën D), në tren veprojnë dy forca - rezistenca ndaj lëvizjes dhe forca e frenimit B. Shpejtësia e trenit zvogëlohet. Shuma e forcave B paraqet forcën e vonesës. Është gjithashtu e mundur që një tren të lëvizë në një shpat të pjerrët dhe shoferi përdor forcën e frenimit për të mbajtur një shpejtësi konstante të lejuar.
Të gjithë trupat janë të aftë të deformohen vetëm në një kufi të caktuar. Kur arrihet ky kufi, trupi shembet. Për shembull, një fije prishet kur zgjatja e saj tejkalon një vlerë të njohur; susta prishet kur përkulet shumë, etj.
Oriz. 87. Nëse e tërhiqni fillin e poshtëm ngadalë, filli i sipërm do të prishet.
Oriz. 88. Duke e tërhequr ashpër fillin e poshtëm, mund ta thyeni atë, duke e lënë fillin e sipërm të paprekur
Për të shpjeguar pse ndodhi shkatërrimi i një trupi, është e nevojshme të merret parasysh lëvizja që i parapriu shkatërrimit. Le të shqyrtojmë, për shembull, arsyet e thyerjes së fillit në një eksperiment të tillë (Fig. 87 dhe 88). Një ngarkesë e rëndë është e pezulluar në një fije; një fije me të njëjtën forcë është ngjitur në ngarkesën më poshtë. Nëse e tërhiqni fillin e poshtëm ngadalë, filli i sipërm në të cilin varet ngarkesa do të prishet. Nëse e tërheqni ashpër fillin e poshtëm, do të jetë filli i poshtëm që prishet, jo filli i sipërm. Shpjegimi për këtë përvojë është si më poshtë. Kur ngarkesa është e varur, filli i sipërm tashmë është shtrirë në një gjatësi të caktuar dhe forca e saj e tensionit balancon forcën e tërheqjes së ngarkesës në Tokë. Duke e tërhequr ngadalë fillin e poshtëm, ne bëjmë që ngarkesa të lëvizë poshtë. Të dy fijet shtrihen, por filli i sipërm shtrihet më shumë, pasi tashmë është shtrirë. Prandaj prishet më herët. Nëse e tërheqni ashpër fillin e poshtëm, atëherë për shkak të masës së madhe të ngarkesës, edhe me një forcë të konsiderueshme që vepron nga filli, ajo do të marrë vetëm një nxitim të lehtë, dhe për këtë arsye, në një kohë të shkurtër dridhjeje, ngarkesa nuk do të keni kohë për të fituar një shpejtësi të dukshme dhe për të lëvizur në mënyrë të dukshme. Pothuajse ngarkesa do të mbetet në vend. Prandaj, filli i sipërm nuk do të zgjatet më dhe do të mbetet i paprekur; filli i poshtëm do të zgjatet përtej kufirit të lejuar dhe do të thyhet.
Në mënyrë të ngjashme, këputjet dhe shkatërrimi i trupave në lëvizje ndodhin edhe në raste të tjera. Për të shmangur këputjet dhe shkatërrimin gjatë ndryshimeve të menjëhershme të shpejtësisë, është e nevojshme të përdoren kthetrat që mund të shtrihen ndjeshëm pa u thyer. Shumë lloje të bashkimeve, si kabllot e çelikut, nuk kanë veti të tilla. Prandaj, në vinça, midis kabllit dhe grepit vendoset një susta speciale ("amortizator"), i cili mund të zgjatet ndjeshëm pa u prishur dhe në këtë mënyrë mbron kabllon nga prishja. Litari i kërpit, i cili mund të përballojë zgjatjen e konsiderueshme, nuk ka nevojë për një amortizues.
Trupat e brishtë, si objektet e qelqit, gjithashtu shkatërrohen kur bien në një dysheme të fortë. Në këtë rast, vërehet një rënie e mprehtë e shpejtësisë së pjesës së trupit që preku dyshemenë dhe ndodh deformimi në trup. Nëse forca elastike e shkaktuar nga ky deformim nuk është e mjaftueshme për të ulur menjëherë shpejtësinë e pjesës tjetër të trupit në zero, atëherë deformimi vazhdon të rritet. Dhe meqenëse trupat e brishtë mund të përballojnë vetëm deformime të vogla pa shkatërrim, objekti thyhet.
63.1. Pse ndonjëherë prishet bashkimi i vagonëve të trenit kur një lokomotivë elektrike largohet papritur? Në cilën pjesë të trenit ka më shumë gjasa të ndodhë këputja?
63.2. Pse sendet e brishta vendosen në rroje gjatë transportit?
