ხახუნის ძალა. სასარგებლო და საზიანო ხახუნი.

ჩვენს ცხოვრებაში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ხახუნის ძალა. სამყარო სრულიად სხვაგვარი იქნებოდა ხახუნის ძალის არსებობის გარეშე – ვერაფერს დავიჭერდით ხელში, ვერ გავივლიდით, არა თუ სიარულს, ფეხზე დგომასაც კი ვერ შევძლებდით, ჩამოინგრეოდა მთები, შენობების აშენებაზე ხომ საუბარიც ზედმეტია, ვერცერთი სხეული ვერ შეინარჩუნებდა თავის ადგილმდებარეობას და პატარა ბიძგის შემთხვევაში უსასრულოდ იმოძრავებდა ყველაფერი ჩვენ გარშემო და მათ შორის – ჩვენც. ერთი სიტყვით, ხახუნის ძალის გარეშე სამყაროში იქნებოდა სრული ქაოსი!
მეორეს მხრივ, სწორედ ხახუნის ძალის არსებობას უკავშირდება მეცნიერებისა და ცივილიზაციის განვითარების მნიშვნელოვანი ეტაპები. კერძოდ, ხახუნის ძალის დაძლევის მიზნით გამოიგონა ადამიანმა ბორბალი, რომელიც კაცობრიობის უმნიშვნელოვანეს აღმოჩენად ითვლება. მანამდე კი ძველი დროის ადამიანების სხვადასხვა სხეულის ხახუნით ცეცხლს აჩენდნენ, რაც მათი არსებობისთვის მნიშვნელოვან მოვლენას წარმოადგენდა.
დამეთანხმეთ, მართლა საოცარ მოვლენასთან გვაქვს საქმე. ამიტომ უფრო ახლოს გავეცნოთ ამ ძალას და გავარკვიოთ რა არის ხახუნის ძალა? რა არის მისი წარმოშობის მიზეზები? ხახუნის ძალის რამდენი სახე არსებობს და ყოველთვის საზიანოა იგი თუ არა? ან იქნებ პირიქით, მხოლოდ სასარგებლოა ხახუნის ძალა?
ხახუნის ძალა ეწოდება ძალას, რომელიც წარმოიქმნება ერთი სხეულის ზედაპირზე მეორის მოძრაობისას, მიმართულია მოძრაობის მიმართულების საპირისპიროდ. რადგან ხახუნის ძალა მიმართულია მოძრაობის საწინააღმდეგოდ, ესე იგი ეს ძალა ეწინააღმდეგება მოძრაობას.
ხახუნის ძალის აღძვრის მიზეზები რომ გამოვიკვლიოთ, საჭიროა მიკროსკოპით დავათვალიეროთ სხეულების ზედაპირები. აღმოჩნდა, რომ ერთი შეხედვით გლუვი ზედაპირის მქონე სხეულების ზედაპირებიც კი საკმაოდ უსწორმასწოროა. ისინი დაფარულია ბურცობებით და ღრმულებით. შესაბამისად, როდესაც ერთი სხეული სრიალებს ან გორავს მეორის ზედაპირზე, ეს უსწორმასწორობები ერთმანეთს ედება და წარმოქმნის მოძრაობის შემაფერხებელ გარკვეულ ძალას (ნახ.1). სწორედ ეს ძალაა ხახუნის ძალაა ხახუნის ძალის აღძვრის მიზეზი.

ნახ.1
ხახუნის ძალა აღიძვრება ძლიერ გაპრიალებული ზედაპირების მქონე სხეულებს შორისაც. მაგალითად, ორი მინის ან ორი სარკის ერთმანეთის მიმართ მოძრაობაც საკმაოდ დიდ სირთულესთან არის დაკავშირებული. სავარაუდოდ, აქაც ხახუნის ძალის აღძვრასთან უნდა გვქონდეს საქმე. რა ხდება ამ დროს?
გავიხსენოთ ნივთიერების აგებულება. გვახსოვს, რომ ნივთიერება ნაწილაკებისგან – მოლეკულებისგან შედგება. ასევე გვახსოვს, რომ ეს ნაწილაკები ურთიერთიერთქმედებენ – მიიზიდავენ და განიზიდავენ ერთმანეთს, მაგრამ ეს ურთიერთქმედება ხომ ძალიან პატარა მანძილებზე ვლინდება (მოლეკულათაშორის მანძილების რიგზე ვლინდება)? საქმე ის გახლავთ, რომ სწორედ ასეთ მანძილზე უახლოვდება შემხები სხეულების – ორი სარკის ან ორი მინის მოლეკულები ერთმანეთს. მათ შორის აღიძვრება მიზიდულობის ძალა, რომელიც მოძრაობას აფერხებს. ამ შემთხვევაში სწორედ ეს ძალაა ხახუნის ძალის ხახუნის ძალის აღძვრის მიზეზი (ნახ.2).

ნახ.2
ამგვარად, ხახუნის ძალის აღძვრის ორი მიზეზი არსებობს: სხეულების მქისე ზედაპირების შემთხვევაში მათი უსწორმასწორობები ერთმანეთს ედება და წინააღმდეგობის ძალებს წარმოშობს, ხოლო ძლიერ გაპრიალებული ზედაპირების შემთხვევაში წინააღმდეგობის ძალების წარმოშობის მიზეზს შემხები სხეულების მოლეკულათა შორის აღძრული მიზიდულობის ძალა წარმოადგენს.
განასხვავებენ მშრალ და სველ ხახუნს.

განვიხილოთ მშრალი ხახუნი. ჰორიზონტალურ იატაკზე მოთავსებულ მაგიდას ვუბიძგოთ მცირე F ⃗ წევის ძალით (ნახ.3).

ნახ.3
იგი არ დაიძრა. რატომ? ცნობილია, რომ სხეული უძრავია, როცა მასზე მოქმედი ძალები აწონასწორებენ ერთმანეთს. მაშასადამე, მაგიდაზე ჩვენ მიერ მოქმედ ( F) ⃗ წევის ძალას აწონასწორებს საპირისპიროდ მოქმედი წინააღმდეგობის ძალა, რომელსაც უძრაობის ხახუნის ძალას უწოდებენ. ამ ძალას აქვს ერთი საინტერესო თვისება. მას შეუძლია გაიზარდოს ან შემცირდეს. ეს დამოკიდებულია იმაზე, რა სიდიდის წევის ძალას მოვდებთ სხეულს. მართლაც, გავზარდეთ წევის ძალა, მაგიდა ისევ არ იძვრის. ეს კი სწორედ იმას ნიშნავს, რომ უძრაობის ხახუნის ძალაც გაიზარდა და წევის ძალის სიდიდეს მიაღწია. უსასრულოდ შეუძლია თუ არა ზრდა უძრაობის ხახუნის ძალას? არა, რა თქმა უნდა. უძრაობის ხახუნის ძალას გააჩნია თავის მაქსიმუმი და თუ წევის ძალამ გადაჭარბა უძრაობის ხახუნის ძალის სიდიდის მაქსიმუმს, მაშინ იგი წევის ძალას წინააღმდეგობას ვეღარ გაუწევს და მაგიდა გასრიალდება. რაც უფრო მძიმეა მაგიდა, მით უფრო გვიჭირს მისი ადგილიდან დაძვრა. ეს კი იმას ნიშნავს, რომ ჰორიზონტალურ ზედაპირზე მოთავსებული სხეულის მოძრაობისას აღძრული უძრაობის ხახუნის ძალის სიდიდის მაქსიმალური მნიშვნელობა სხეულის სიმძიმის ძალაზე უნდა იყოს დამოკიდებული. ეს ლოგიკურია, რადგან მეტი მასის სხეული მეტად აწვება ზედაპირს, ახდენს მის ინტენსიურ დეფორმაციას. ეს ფაქტი კი ხელს უწყობს ზედაპირის მხრიდან მეტი წინააღმდეგობის ძალის აღძვრას (ნახ.4).

ნახ.4
მაგიდის გასრიალების შემთხვევაში სრულიად მოისპო თუ არა ხახუნის ძალა? არა. სრიალის შემთხვევაში აღიძვრება სრიალის ხახუნის ძალა, რომლის სიდიდე უძრაობის ხახუნის ძალის სიდიდეზე მცირეა. ხოლო სრიალის ხახუნის ძალის სიდიდის კიდევ უფრო შესამცირებლად სხეულს გორგოლაჭებს უმაგრებენ. ასეთ შემთხვევაში სხეული სრიალიდან გადადის გორვაზე. ამ დროს აღიძვრება გორვის ხახუნის ძალა, რომლის სიდიდე სრიალის ხახუნის ძალის სიდიდეზე კიდევ უფრო მცირეა. სწორედ სრიალის ხახუნის ძალის სიდიდის შემცირების მიზნით იქნა გამოგონებული ბორბალი, რომელიც სამყაროში ყველაზე გენიალურ გამოგონებად ითვლება. ამგვარად, ხახუნის ძალის შემცირება შესაძლებელია, თუმცა მისი სრულად მოსპობა, ზემოთ აღწერილი მიზეზების გამო, შეუძლებელია.
სითხეში ან აირში მოძრავ სხეულზე მოქმედებს სიჩქარის საპირისპიროდ მიმართული ძალა, რომელსაც სველი ხახუნის ძალა ან წინააღმდგობის ძალა ეწოდება. იგი დამოკიდებულია იმ უდიდესი განივკვეთის ფართობზე, რომელიც მოძრაობის მიმართულების მართობულ სიბრტყეში აქვს სხეულს. ასევე დამოკიდებულია სხეულის ფორმაზე, მოძრაობის სიჩქარეზე, ზედაპირის დამუშავების ხარისხზე, სითხის აირის და სხეულის გვარობაზე.
ხახუნი შეიძლება იყოს სასარგებლოც და საზიანოც. მოლიპულ გზაზე სიარული რთულია, რადგან ზედაპირის შეჭიდულობა და შესაბამისად, ხახუნის ძალის სიდიდე მცირეა. ამ შემთხვევაში ხახუნი სასარგებლოა და ცდილობენ ხახუნის ძალა გაზარდონ. ამისთვის ყინულზე ქვიშას ყრიან. ხახუნის გასაზრდელად მანქანის საბურავებს რელიეფურ ხედაპირს უკეთებენ, ხოლო მოყინული ზედაპირის შემთხვევაში საბურავებს ჯაჭვებს შემოახვევენ. ხახუნის ძალის გასაზრდელად ფეხსაცმლის ლანჩების ზედაპირი დაღარულია და სპეციალური ბურცობებით არის დაფარული (ნახ.5).

ნახ.5
ხახუნი თუ საზიანოა, მაშინ ცდილობენ იგი შეამცირონ. ნებისმიერი მანქანა-დანადგარი მოძრავი ნაწილებისგან შედგება. ისინი მოძრაობისას ერთმანეთს ეხება, დგილი აქვს მათ გადახურებას და ცვეთას. აქ ხახუნი საზიანოა და საჭიროა მისი შემცირება. ამ მიზნით მოხახუნე ზედაპირებს შორის შეაქვთ საპოხი მასალა – უმეტესად ზეთები. ამგვარად მშრალი ხახუნი იცვლება სველით. ასეთ შემთხვევაში უკვე ერთმანეთს ეხება არა მექნიზმის მოძრავი ნაწილის ზედაპირები, არამედ საპოხი მასალის ფენები, მცირდება ხახუნი და შესაბამისად, მცირდება მოძრავი ნაწილების ცვეთა.
მექანიზმებში მბრუნავი დეტალების ცვეთის შესამცრებლად ასევე იყენებენ საკისრებს. საკისრის რგოლებს შორის ბურთულების თუ გორგოლაჭების გორვისას ხახუნის ძალა საგრძნობლად მცირდება.
ხახუნის ძალის შემცირების საკითხში მეცნიერები და კონსტრუქტორები ბევრს სწავლობენ ბუნებისაგან – აკვირდებიან დელფინის ფორმას, რომელიც მას საშუალებას აძლევს წყალში განავითარის დიდი სიჩქარე, სწავლობენ სახსრების ფორმას, რომელიც უზრუნველყოფს მთელი სიცოცხლის მანძილზე „ცვეთის და შეზეთვის“ გარეშე იმუშაონ დ ა.შ.
ამგვარად, ამ სტატიაში გავეცანით ხახუნის ძალას, მის გამომწვებ მიზეზებს, ხახუნის ძალის სახეებს და დავადგინეთ, რომ არსებობს როგორც სასარგებლო, ასევე საზიანო ხახუნი. მეცნიერები მუდმივად მუშაობენ და სწავლობენ, როგორ გაზარდონ სასარგებლო ხახუნი და შეამცირონ ის, როცა საზიანოა.

ლიტერატურა:

1. გიორგი გედენიძე, ეთერ ლაზარაშვილი. ფიზიკა VIII კლასი. 2012 წ;
2. ელენე სურგულაძე, მანანა კასრაძე. ფიზიკა VIII კლასი. 2003 წ;
3. ილუსტრაციები აღებულია ვებ-გვერდიდან:
https://xaktly.com/Friction.html