წნევა. წნევის შემცირების და გაზრდის ხერხები

სურათის ჭიკარტით კედელზე გაკვრისას წამახვილებული ჭიკარტი ადვილად ესობა, გლუვ, ფაფუკ თოვლზე სიარული კი ძალიან ჭირს – ყოველ ნაბიჯზე თოვლში ვეფლობით, თხილამურით სიარულისას კი ადვილად გადავაადგილდებით და ვსრიალებთ. რას ნიშნავს ეს? ორივე შემთხვევაში ხომ ერთი და იგივე ძალით ვმოქმედებთ თოვლიან ზედაპირზე? საქმე ის გახლავთ, რომ ძალის მოქმედების შედეგი დამოკიდებულია არა მხოლოდ ძალის სიდიდეზე, არამედ იმ ზედაპირის ფართობზე, რომლის მართობულადაც იგი მოქმედებს.
ჩავატაროთ ასეთი ცდა (ნახ.1) : ღრუბელზე დავდოთ  5კგ. მასის ტვირთი თავდაპირველად ისე, როგორც ზედა სურათზეა ნაჩვენები, შემდეგ კი ისე, როგორც ქვედა სურათზეა ნაჩვენები. მიუხედავად იმისა, რომ ორივე შემთხვევაში ტვირთის მასა ერთი და იგივეა, ღრუბელი თავდაპირველად გაცილებით მეტად დეფორმირდა, ვიდრე მეორე შემთხვევაში. ავხსნათ სურათზე ნაჩვენები მოვლენა. საქმე ისაა, რომ პირველ შემთხვევაში სხეული გაცილებით ნაკლებ ფართობს

ნახ.1

ეყრდნობა, ამიტომ ფართობის ერთეულზე გადანაწილებული სხეულის  წონა და შესაბამისად, დატვირთვა მეტია, ვიდრე მეორე შემთხვევაში. შედეგად ზედა სურათზე ღრუბლის დეფორმაციის ხარისხი მეტია, ვიდრე ქვედა სურათზე.

ასეთ შემთხვევებზე ამბობენ, სხეულის მიერ წარმოებული წნევა ღრუბელზე პირველ სურათზე მეტია, ვიდრე მეორეზე.  ჩატარებული ცდიდან ჩანს, რომ წნევა დამოკიდებულია საყრდენი ზედაპირის მართობულად მოქმედ ძალაზე და საყრდენი ზედაპირის ფართობზე.

როგორც ფორმულიდან ჩანს, ერთი და იმავე ძალის პირობებში ამ ძალის მართობული საყრდენი ფართობის გაზრდით წნევა მცირდება და პირიქით, ფართობის შემცირებით წნევა იზრდება.

სურ.2

ტექნიკაში ამ ფაქტს დიდი გამოყენება აქვს – მუხლუხა ტრაქტორის მიერ ნიადაგზე წარმოებული წნევის შესამცირებლად მუხლუხების ფართობს ზრდიან. ამავე მიზნით ზრდიან თვითმფრინავის და სატვირთო ავტომობილების საბურავების ფართობებს, განსაკუთრებით განიერ საბურავებს უკეთებენ ისეთ ავტომობილებს, რომლებიც უდაბნოში სასიარულოდ არის განკუთვნილი. მათემატიკურად გამოთვლილია, რომ ჭიკარტის ხეში ჩასობისას 10 000-ჯერ მეტ წნევას ვაწარმოებთ, ვიდრე მუხლუხა ტრაქტორი აწარმოებს წნევას ნიადაგზე.

სურ.3

სურ.3 -ზე წარმოდგენილია შთამბეჭდავი ცდა: 175 ლურსმანზე მოთავსებულ გაბერილ რეზინის ბუშტზე თუ ზემოდან მოვათავსებთ ჰორიზონტალურად საყრდენს და მასზე ვიმოქმედებთ განსაზღვრული ძალით, ბუშტი არ გასკდება, რადგან მოხდება ძალის გადანაწილება დიდ ფართობზე და თითოეული ლურსმნის მიერ  წარმოებული წნევა არ იქნება საკმარისი იმისთვის, რომ ბუშტი გასკდეს.
ნახ.4-ზე ჩანს ფანქრის თითებზე საყრდენი ფართობის ზომა. სურათზე ასევე კარგად ჩანს თითების დეფორმაციის სიდიდე. დიდ ფართობს შეესაბამება პატარა დეფორმაცია, ხოლო პატარა                     ფართობს – დიდი დეფორმაცია.

ნახ.4

მეორე მხრივ, რაც მეტია საჭრელი ხელსაწყოს მიერ წარმოებული წნევა, მით უფრო ადვილია მისი გამოყენება – კარგად გალესილი დენა ადვილად ჭრის პურს, ხორცს, ბოსტნეულს, რადგან გალესვისას მისი ზედაპირის ფართობი შემცირდა და ზედაპირის მართობულად წარმოებული მცირე ძალამაც კი დიდი წნევა წარმოქმნა.

ფორმულიდან ასევე ჩანს, რომ ერთი და იმავე ფართობის შემთხვევაში წნევის გასაზრდელად საჭიროა ძალის გაზრდა და პირიქით, წნევის შესამცირებლად საჭიროა ძალის შემცირება. მაგალითად, კარგად დასაუთოებლად საჭიროა უთოს უფრო მეტი ძალით დავაწვეთ.

სურ.5

ცოცხალ ბუნებაშიც გვხვდება მჩხვლეტი და მჭრელი საგნები (სურ.5). მაგალითად, მაგარი და ძალიან მახვილი კბილები, ბრჭყალები, ნისკარტი, ეკლები და სხვა.

ამრიგად, ამ სტატიაში გავეცანით წნევას, წნევის შემცირების და გაზრდის ხერხებს.

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 ვებგვერდებიდან:

https://fizik-fizik.blogspot.com/2010/06/forces-and-pressure.html

https://www.physicsexperiment.co.uk/content/stubborn.html