Back to the topics list

хөдөлгөөн, хурд, хурдатгал

Физик ертөнцөд хамгийн түгээмэл үзэгдлүүдийн нэг бол хөдөлгөөн юм. Хөдөлгөөнт биетүүдийн зан үйлийг судалдаг шинжлэх ухааны салбарыг "механик" гэж нэрлэдэг.

Механик нь Кинематик ба Динамик гэсэн хоёр хэсэгт хуваагддаг.

Кинематик нь хөдөлгөөний шалтгааныг харгалзахгүйгээр хөдөлгөөнийг судалдаг.

Динамик нь хөдөлгөөний шалтгаан, тухайлбал хүчтэй холбоотой байдаг.

Хөдөлгөөн гэдэг нь хөдөлгөөн гэсэн үг. Тухайн объект тухайн цаг хугацаанд хүрээлэн буй орчинтойгоо харьцуулахад байрлалаа өөрчилсөн бол хөдөлгөөнтэй гэж нэрлэдэг. Орчныхоо байрлалыг өөрчлөхгүй бол объектыг тайван байдалд байна гэж нэрлэдэг. Лавлах хүрээ нь өгөгдсөн объектын байрлалыг харьцуулах өөр объект эсвэл үзэгдэл юм.

Хөдөлгөөний төрөл бүрийг өөр өөр хүчээр удирддаг.

Тухайн биет цаг хугацааны тэнцүү интервалд ижил зайг туулж байвал түүнийг жигд хөдөлгөөнтэй гэнэ. Нэг жигд хөдөлгөөн гэдэг нь шулуун шугамын дагуу тогтмол хурдтай хөдөлгөөн юм. Жишээ нь: өнхрөх бөмбөг.

Хугацааны тэнцүү интервалд биет тэгш бус зайг туулж байвал түүнийг жигд бус хөдөлгөөн гэнэ.

Тогтмол бус хөдөлгөөн гэдэг нь түүний хөдөлгөөнд тодорхой загвар байхгүй хөдөлгөөн юм. Жишээ нь: нисдэг зөгий.

Орчуулах, эргүүлэх гэсэн хоёр төрлийн үндсэн хөдөлгөөн байдаг.

Орчуулга гэдэг нь зам дагуух хөдөлгөөн гэсэн үг.

Эргүүлэх гэдэг нь тогтмол тэнхлэгийг тойрон хөдөлгөөнийг хэлнэ. Тэнхлэг нь ямар нэг зүйл эргэлддэг төв юм.

Орчуулгын хөдөлгөөн нь объектод үйлчилж буй цэвэр хүчээр (өөр өөр хүчний нийлбэр) тодорхойлогддог.

Эргэлтийг эргүүлэх моментоор тодорхойлно. Момент нь объектыг эргүүлэхэд хүргэдэг хүч юм.

Хөдөлгөөний төрлүүд

1. Шугаман хөдөлгөөн бол бүх хөдөлгөөний хамгийн үндсэн хөдөлгөөн юм. Энэ нь объектын бүх хэсгүүд ижил чиглэлд хөдөлж, хэсэг бүр ижил зайд шилжих хөдөлгөөн юм. Тухайн объектын хөдөлгөөн шулуун шугамаар явагддаг тул үүнийг орчуулагчийн хөдөлгөөн гэж бас нэрлэдэг. Шугаман хөдөлгөөнийг хурд ба чиглэлээр хэмждэг. Нэгж цаг хугацаанд биетийн туулсан зайг хурд гэнэ. Жишээ нь: хөдөлж буй машин эсвэл дэлхийн таталцлын улмаас унасан объект.

• Шулуун шугамын дагуух хөдөлгөөнийг шулуун шугамын хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг
• Муруй замын дагуух хөдөлгөөнийг муруйн хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг

2. Эргэлтийн хөдөлгөөн гэдэг нь объектын хөдөлгөөнийг тогтмол цэгийн дагуу дугуй замаар, томилогдсон төв ба хөдөлгөөн нь замын тойргийн дагуу, төвөөс тогтмол зайд байна. Энэ төрлийн хөдөлгөөн нь олон механизмын эхлэлийн цэг юм. Жишээ нь: ээрэх дугуй.

3. Буцах хөдөлгөөн нь нааш цааш хөдөлгөөн юм. Жишээ нь: ёо-ёогийн дээш доош хөдөлгөөн.

4. Хэлбэлзэх хөдөлгөөн нь савлуур шиг эргэлтийн хөдөлгөөний элементүүдтэй харилцан эргэх хөдөлгөөн юм. Хэлбэлзэл нь эргэлдэж буй сандал, цагны савлуурын хэлбэлзэл гэх мэт тогтмол мөчлөг эсвэл цаг хугацааны тэнцүү интервалаар давтагдах үе үе хөдөлгөөн байж болно. Тогтмол бэхэлгээний цэгээс эргэлдэж, нумыг зурдаг дүүжин бол хэлбэлзэх хөдөлгөөний сонгодог жишээ юм. Ус цацагч эсвэл осциллятор сэнс нь босоо хавтгайд биш хэвтээ хавтгайд хэлбэлзэж, таталцлын хүчнээс илүү мотороор тэжээгддэгийг эс тооцвол ижил зүйлийг хийдэг. Хэлбэлзэх хөдөлгөөн нь тэнцвэрийн цэг эсвэл дундаж утгын эргэн тойронд байдаг.

Хэлбэлзлийн гурван хувьсагч байдаг:

• Далайц нь тэнцвэрийн цэгээс хамгийн их шилжилт хөдөлгөөн юм. Хэрэв савлуур буцах замаа эхлэхээс өмнө тэнцвэрийн цэгээс нэг сантиметрээр дүүжин байвал хэлбэлзлийн далайц нь нэг сантиметр байна.
• Хугацаа гэдэг нь тухайн объектыг бүрэн тойрон аялж, анхны байрлалдаа буцаж ирэх хугацаа юм. Хэрэв дүүжин баруун гар талаас эхэлж зүүн тийшээ бүх замыг секундээр туулж, баруун тийш буцаж ирэхэд дахин нэг секунд зарцуулдаг бол түүний хугацаа хоёр секунд болно. Хугацааг ихэвчлэн секундээр хэмждэг.
• Давтамж гэдэг нь цаг хугацааны нэгж дэх мөчлөгийн тоо юм. Давтамж нь нэгийг хугацаанд хуваасантай тэнцүү. Давтамжийг Герц эсвэл секундэд циклээр хэмждэг.

Ихэнхдээ объектууд нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнөөр хөдөлдөг. Нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнийг энгийн хөдөлгөөнд хувааж болно. Нарийн төвөгтэй хөдөлгөөний жишээ бол нисдэг фрисби юм. Фрисбийн хөдөлгөөн нь шугаман хөдөлгөөн ба эргэлтийн хөдөлгөөнөөс бүрдэнэ.

Үрэлтийн болон таталцлын хүч нь объектын хөдөлгөөнд нөлөөлдөг - тэд хөдөлгөөнийг удаашруулдаг.

Биеийн хөдөлгөөнийг удаашруулж, эцэст нь хөдөлж буй биетийг зогсоодог үрэлтийн хүчийг кинетик үрэлт гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, та хайрцгийг шалан дээр түлхэхэд таны түлхэх энергийн нэг хэсэг нь хайрцгийг хөдөлгөж, энергийн нэг хэсэг нь кинетик үрэлтэд алдагддаг. Гадаргуу нь бага бүтэцтэй байх тусам объект холдох болно. Энэ нь гөлгөр гадаргуу нь үрэлтийн хүч багатай байдагтай холбоотой юм. Үрэлт нь гадаргуу болон хөдөлж буй объектын бүтэцэд нөлөөлдөг.

Зай ба нүүлгэн шилжүүлэлт

А төгсгөл ба В төгсгөлийн хоорондох зай 150 км. Автобус А эцсийн буудлаас В эцсийн буудал хүртэл явдаг.Автобусны туулах зам нь 150 км. Нэг маршрутаар явахдаа автобус В эцсийн цэгээс А эцсийн буудал руу буцдаг. Иймд А-аас Б хүртэл, дараа нь В-ээс А хүртэл явахад автобусны нийт туулах зам 150 км + 150 км = 300 км байна.

Автобус А-аас Б руу, дахин В-ээс А руу явж байна

• Хөдөлгөөнт объектын туулах зай нь тухайн объектын дагаж буй замын бодит урт юм.
• Зай бол скаляр хэмжигдэхүүн юм. SI зайн нэгж нь метр юм.
• Автобусны А эцсийн буудлаас В эцсийн буудал руу шилжих үед байрлал өөрчлөгдсөн. А-аас Б хүртэл 150 км зайтай. Буцахдаа мөн 150 км зайтай.
• Нүүлгэн шилжүүлэлт нь тодорхой чиглэлд (биеийн анхны байрлал) тулгуур цэгээс хөдөлж буй объектын туулах хамгийн богино зай юм.
• Харин автобус А-аас Б руу, дараа нь В-ээс А руу шилжих үед нүүлгэн шилжүүлэлт тэг байна. SI-ийн шилжилтийн нэгж нь метр юм.
• Шилжилт нь вектор бөгөөд өөрөөр хэлбэл шилжилтийг зөв нэгж, чиглэлтэй тоогоор илэрхийлнэ.

Инерци гэж юу вэ?

Инерци гэдэг нь хөдөлгөөний аливаа өөрчлөлтийг эсэргүүцэхийг хэлнэ. Бүх объектууд инерцитэй байдаг. Тухайн объектын масс их байх тусам түүний инерци их байдаг. Ньютоны хөдөлгөөний анхны хуульд хөдөлж буй биетүүд ижил чиглэлд, ижил хурдтайгаар хөдөлнө гэж заасан байдаг. Мөн гаднах хүч нөлөө үзүүлэхгүй бол тэдгээр биетүүд амарч байна гэж заасан байдаг. Машины жолооч тоормос дарахад машин хурдаа сааруулдаг. Харин машинд байгаа хүмүүс инерцийн улмаас машин явж байсан хурдаараа цааш явах болно. Суудлын бүс нь хүмүүсийг байранд нь байлгах хүчний үүрэг гүйцэтгэдэг. Хамгаалалтын бүс нь машин гэнэт зогсоход хүмүүсийг гэмтээхгүй байх боломжийг олгодог.

Энгийн гармоник хөдөлгөөн

Энгийн гармоник хөдөлгөөн (SHM) нь хэлбэлзлийн хөдөлгөөний нэг төрөл юм. Энгийн гармоник хөдөлгөөн нь үндсэндээ гурван зүйлтэй байдаг: Хөдөлгөөн үргэлж тэнцвэрт байдалд буцаж, ижил замаар явж, тэнцвэрийг тойрон хэлбэлздэг. Тэнцвэрийг сэргээх хандлагатай хүч буюу эргүүлэх момент нь тэнцвэрт байдлаас шилжилт хөдөлгөөнтэй шууд пропорциональ байвал SHM үүсдэг.

Хурд гэдэг нь өгөгдсөн хугацаанд туулсан зай юм. Хурд = Зай/Хугацаа. SI хурдны нэгж нь м/с. Хурд бол скаляр хэмжигдэхүүн юм.

Хэрэв биет ижил зайг цаг хугацааны ижил интервалаар туулж байвал жигд хурдтай хөдөлж байна.

Хэрэв туулсан зай нь цаг хугацааны хувьд харилцан адилгүй байвал тухайн биетийг хувьсах хурдтай хөдөлдөг гэж нэрлэдэг.

Дундаж хурд ба агшин зуурын хурд

Бид тээврийн хэрэгслээр зорчиж байх үед замын нөхцөл байдлаас шалтгаалан тээврийн хэрэгслийн хурд үе үе өөрчлөгддөг. Ийм нөхцөлд тээврийн хэрэгслийн туулсан нийт замыг тухайн аялалд зарцуулсан нийт хугацаатай харьцуулан тооцож хурдыг тооцдог. Үүнийг дундаж хурд гэж нэрлэдэг.

Агшин зуурын хурд гэдэг нь бодит цагийн хурд хэмжигчээр хэмжигдэх тухайн цаг хугацааны аль ч агшин дахь хурд юм.

Хурд

Хурд гэдэг нь тодорхой чиглэлд хөдөлж буй объектын нэгж хугацаанд туулах зай эсвэл тодорхой чиглэл дэх хурдаар тодорхойлогддог.

Хурд = (заасан чиглэлд туулсан зай)/хүрсэн хугацаа

Хурдыг мөн шилжилтийн өөрчлөлтийн хурд гэж тодорхойлж болно.

Хурд нь вектор хэмжигдэхүүн юм.

Хэрэв бие нь тодорхой чиглэлд цаг хугацааны тэнцүү интервалд ижил зайг туулж байвал түүнийг жигд хурдтай хөдөлдөг гэж нэрлэдэг.

Хэрэв бие нь цаг хугацааны тэнцүү интервалд, мөн тодорхой чиглэлд эсрэгээр нь тэгш бус зайг нээвэл эсвэл хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчилвөл хувьсах хурдтай хөдөлдөг гэж нэрлэдэг.

Хурдатгал

Хурдатгал нь хөдөлж буй биеийн хурдыг цаг хугацааны явцад өөрчлөх хурд гэж тодорхойлогддог. Энэ өөрчлөлт нь объектын хурд эсвэл түүний хөдөлгөөний чиглэл эсвэл хоёулангийнх нь өөрчлөлт байж болно.

Хурдатгал = Хугацааны хурдны өөрчлөлтийн хурд

SI хурдатгалын нэгж нь м/с ²

Хурдатгал нь вектор хэмжигдэхүүн юм.

Өөр өөр төрлийн хурдатгал байдаг:

• Эерэг хурдатгал - Хэрэв объектын хурд нэмэгдэх юм бол тухайн объект эерэг хурдатгалтай хөдөлж байна. Жишээ нь, бөмбөг налуу хавтгай дээр эргэлдэж байна.
• Сөрөг хурдатгал - Хэрэв объектын хурд буурч байвал тухайн биет сөрөг хурдатгалтай хөдөлж байна. Сөрөг хурдатгалыг мөн удаашрал эсвэл удаашрал гэж нэрлэдэг. Жишээ нь: налуу хавтгай дээгүүр хөдөлж буй бөмбөг.