დეფორმაცია. დრეკადობის ძალა

წინა სტატიებში რამდენჯერმე ვახსენეთ სხეულის დეფორმაციისას აღძრული ძალა და მას დრეკადობის ძალა ვუწოდეთ. ისიც ვთქვით – ამ ძალას უფრო ახლოს მომავალში გავეცნობითო. ახლა სწორედ ამ ძალაზე უნდა ვისაუბროთ. რას ნიშნავს დეფორმაცია? დეფორმაცია არის რაიმე ძალის გავლენით სხეულის ფორმის ან მოცულობის შეცვლა. უფრო ზუსტად კი დეფორმაცია სხეულის ის მდგომარეობაა, როცა მისი სხვადასხვა ნაწილი სხვადასხვანაირად მოძრაობს. (სურ.1).

სურ.1

1-ელ სურათზე თითი   ძალით მოქმედებს ღრუბლის შუა ნაწილზე და შედეგად ეს უბანი წაინაცვლებს ღრუბლის დანარჩენი ნაწილების მიმართ S მანძილზე.

ასეთ მდგომარეობაში მყოფ სხეულს  დეფორმირებული ეწოდება. დეფორმირებულ მდგომარეობაში სხეული სულაც არ იმყოფება მისთვის ბუნებრივ, წონასწორობის მდგომარეობაში. ის თითქოს ამ დროს „შეშფოთებულია“ და ცდილობს დაუბრუნდეს საწყის მდგომარეობას, სადაც  გაცილებით  „მშვიდად“ გრძნობს თავს. შესაბამისად, დეფორმირებულ ღრუბელში აღიძვრება დრეკადობის ძალა, რომელიც მოქმედებს თითზე და აწვება მას. თითის მოცილების შემდეგ ღრუბელი უბრუნდება საწყის მდგომარეობას, იბრუნებს ფორმას და დრეკადობის ძალაც ისპობა.

ჩვენს მიერ განხილული მაგალითი წარმოადგენს დრეკადი დეფორმაციის შემთხვევას. დრეკადია დეფორმაცია, თუ დეფორმაციის გამომწვევი ძალის მოქმედების შეწყვეტის შემდეგ დეფორმირებული სხეული აღიდგენს ფორმასა და მოცულობას. ასეთ სხეულს კი დრეკადი სხეული ეწოდება.

არსებობს პლასტიკური სხეულიც. ეს ისეთი სხეულია, რომელიც დეფორმაციის გამომწვევი ძალის მოხსნის შემდეგ ფორმას ვეღარ აღიდგენს. მაგალითად, სველი თიხა, პლასტელინის ნაჭერი, ტყვია და ა. შ.

სურ.2

ცხადია, სხეულების ასეთი დაყოფა პირობითია და  აქ გათვალისწინებულია ის ფაქტორი, თუ როგორ იქცევა სხეული ერთი და იმავე გარე ძალის მოქმედების შედეგად –  როგორც დრეკადი თუ როგორც პლასტიკური?

არსებობს ნივთიერებათა კლასი, რომელიც მცირე დეფორმაციის დროს ირღვევა, იმსხვრევა. ასეთ ნივთიერებებს მყიფე ეწოდება. მყიფე სხეულია  მინა, ფაიფური, თუჯი, მარმარილო და ა.შ.

მე-3 სურათზე წარმოდგენილია ტვირთი, რომელიც ღუნავს საყრდენს. ესე იგი, სურათზე საყრდენის დეფორმაცია ღუნვითია.

სურ.3.

თუმცა სხეული შეიძლება განიცდიდეს სხვა სახის დეფორმაციასაც. გარე ძალის მოქმედებით სხეული შეიძლება დაიგრიხოს, გაიჭიმოს, შეიკუმშოს და ა.შ. ამ თვალსაზრისით არსებობს დეფორმაციის შემდეგი სახეები: კუმშვის, ჭიმვის, ძვრის, ღუნვის და გრეხვის (სურ.4).

 

სურ.4

 

 

 

 

ახლა გადავიდეთ დრეკადობის ძალის მათემატიკურად შესწავლაზე. ამ მიზნით თვალსაჩინოებისათვის გამოვიყენოთ ზამბარა (სურ.5).

სურ. 5

მათემატიკურ შესწავლაში ვგულისხმობ დრეკადობის ძალის სხვადასხვა ფიზიკურ სიდიდეზე მათემატიკური დამოკიდებულების დადგენას. ფიზიკა ექსპერიმენტული მეცნიერებაა და შესაბამისად, ამა თუ იმ კანონზომიერების დადგენა უნდა ეფუძნებოდეს  შესაბამისი ექსპერიმენტის შედეგებს. მოცემულ შემთხვევაშიც უნდა გამოვიყენოთ ექსპერიმენტი.  მე-5 სურათზე ზამბარის ერთი ბოლო დამაგრებულია საყრდენზე, ხოლო მეორე ბოლო თავისუფალია. წონასწორობაში მყოფი ზამბარის სიგრძე l0ია. ზამბარაზე იმოქმედეს გარე ძალით და გაჭიმეს. ზამბარა დაგრძელდა x-ით (წანაცვლება, დეფორმაციის სიდიდე) და მისი  სიგრძე გახდა l. დეფორმირებულ ზამბარაში აღიძვრება დრეკადობის ძალა Fდრ, რომელიც მიმართულია x-ის საპირისპიროდ. გაზომვით დგინდება, რომ რამდენჯერაც გაიზრდება x, იმდენჯერ გაიზრდება დრეკადობის ძალის სიდიდე. ესე იგი, დრეკადობის ძალის სიდიდე პირდაპირპროპორციულად არის დამოკიდებული წანაცვლებაზე (x-ზე).

 

დრეკადობის ძალის შესწავლაში დიდი წვლილი შეიტანა ინგლისელმა მეცნიერმა რობერტ ჰუკმა. 1670 წელს სწორედ მან დაადგინა (2) კანონზომიერება და მას ჰუკის კანონი დაერქვა: სხეულის (ზამბარის) გაჭიმვისას ან შეკუმშვისას აღძრული დრეკადობის ძალის სიდიდე პირდაპირპროპორციულია წანაცვლებისა (x-ის) და მიმართულია მის საპირისპიროდ.

გასათვალისწინებელია, რომ ჰუკის კანონი პლასტიკური სხეულებისთვის არ სრულდება. იგი მართებულია მხოლოდ დრეკადი სხეულებისათვის.

ამგვარად, ამ სტატიაში გავეცანით დეფორმაციის მოვლენას და დრეკადი დეფორმაციისას  აღძრულ დრეკადობის ძალას.

 

 

ლიტერატურა

  1. გიორგი გედენიძე, ეთერ ლაზარაშვილი, ფიზიკა VII კლასი. 2001 წ;
  2. ელენე სურგულაძე. მანანა კასრაძე. ფიზიკა VII კლასი. 2003 წ;
  3. ა. პერიშკინი, ნ. როდინა. ფიზიკა VII კლასი. 1989 წ ;
  4. ილუსტრაციები აღებულია ვებ-გვერდიდან:

https://www.linearmotiontips.com/mechanical-properties-of-materials-stress-and-strain/.

 

 

 

 

 

კომენტარები

comments