Курс фізікі, ч. II
Памер: 223с.
Мінск 1958
2*
19
Аналагічныя з’явы маюць месца пры руху на закругленні веласГпедыста або бегуна. Ва ўсіх гэтых выпадках нахіл ствараецца самім рухаючымся чалавекам.
6. Пры руху поезда на закругленнях пуці нахіл ствараецца спецыяльнай пабудовай пуці: знадворная рэйка прыўзнімаецца адносва ўнутранай, г. зн. рэйкі на закругленні нахілены ў бок цэнтра акружпасці (рыс. 23).
На вагон у гэтым выпадку дзейнічаюць сілы Р і Q, раўнадзеючая якіх F і выклікае дацэнтрабежнае паскарэнне.
Рыс. 25. Да практыкавання 2, § 8.
Зразумела, што нахіл чыгуначнага пуці павінеп быць разлічан на некаторую сярэднюю скорасць. Значнае перавышэнпе гэтай скорасці выкліча моцны бакавы ціск на рэйку, што можа прывесці да крушэння поезда.
Практыкаванне 3.
1. Укажыце напрамак паекарэння рухаючагася цела v сгановішчах /1 і Н,
паказаных на рыс. 24.
2. На рыс. 25 паказана рука, якая
Рыс. 26. Да практыкаваііня 3, § 8.
верціць камень, прывязаны да вяроўкі. Укажыце, якія сілы дзейнічаюць на камень, на вяроўку, на руку, і пакажыік іх вектарамі. Калі ў становішчы, дадзеным на рысунку, вяроўка абарвеіша, то як будзе рухацца камень?
3. На рыс. 26 паказан прыбор, складзены са стрыжня, па якому могунь слізгацець два шарыкі: маса аднаго ў 2 разы большая за масу другога. Абодва шарыкі звязаны ніткаю так, што цэнтры цяжару іх размешчаны адзін ад другога на адлегласці 12 см. Увесь прыбор прыводзіцца ў вярчэнпе вакол вертыкальнай восі. Разлічыць, на якой адлегласці ад восі вярчэння павінны быць размешчаны шарыкі, каб пры
вярчэнні прыбора яны заставаліся на месцы, не слізганелі па стрыжпю
20
4. Вылічыць. з якой найменшай скорасцю павінен рухацца веласіпедысг у верхнім пункце «мёртвай пятлі» (рые. 27), каб не ўпасці ўніз. Радыус пятлі 8 м. Чаму роўна найменшая выйіыня, з якой ён павінен пачань рух, пе працуючы педалямі?
Рыс. 27. Да практыкавання 4, § 8.
5. Калі на вяроўцы прывязаць маленькае вядзерца з вадою, то можна гэтае вядэерца вярцець па кругу і вада з яго не выльецца. Зрабіце вядзерца з бляшанкі і прарабіце такі дослед. Пастарайцеся растлумачыць яго.
9. Трэці закон Ньютана ў прымяненні да руху цел па акружнасці. Пры разглядзе руху цела па акружнасці мы звярталі ўвагу толькі
на тую сілу, якая дзейнічае на рухаючаеся у адным з разгледжаных намі выпадкаў (§ 7) на шарык, што рухаўся па акружнасці, дзейнічала пругкая сіла расцягнутай (дэфармаванай) спружыны (рыс. 15).
Але згодна з трэцім законам Ньютана дзеяппе спружыны на шарык павінна выклікаць роўнае і працілегла накіраванае дзеянне шарыка на спружыну.
Такім чынам, пры руху шарыка па акружнасці адна сіла прыкладзена да шарыка (гэта дацэнтрабежная сіла), другая сіла, роўная па велічыні дацэнтрабежнай. прыкладзена да спружыны; гэтая сіла называецца а д ц э нт р а б е ж н а й.
цела. Так, напрыклад,.
Рыс. 28. Дацэнтрабежная сіла F прыкладзена да шарыка, а адцэнтрабежная сіла Q прыкладзена да піткі, а праз яе да цэнтра вярчэння шарыка (напрыклад, да рукі).
Паколькі дацэнтрабежная і адцэнтрабежная сілы прыкладзены да розных цел, то ўраўнаважыць адна другую яны не могуць. Рыс. 28 тлумачыць гэта: тут F—дацэнтрабежная сіла. яна прыкладзена дашарыка; Q—адцэнтрабежная сіла, яна прыкладзена да ніткі, апраз яеда цэнтра вярчэння
шарыка.
Мы ведаем, што калі якоенебудзь цела дзейнічае на другое з некаторай сілай, то абодва яны дэфармуюцца. Значыць, у выпадку
21
руху шарыка па акружнасці дэфармуецца не толькі спружына' (або нітка), але і шарык.
Гэта адносіцца да ўсіх выпадкаў руху цел па акружнасці. Так,
напрыклад, пры руху трамвая на закругленні дэфармуюцца рэйкі, і яны ціснуць на колы; апошнія ў сваю чаргу дэфармуюцца і ціснуць на рэйкі.
Устаноўлена, што па закругленнях пуці рэйкі хутчэй зношваюцца, чым на прамалінейных участках. Гэта тлумачыцца паяўнасцю бакавога ціску, які адчуваюць на закругленнях рэйкі з боку колаў.
10. Адцэнтрабежныя механізмы. Адцэнтрабежныя механізмы —
гэта агульная назва разнастайных прыбораў і апаратаў, работа якіх
заснавана на з’явах, назіраемых пры руху цела па акружнасці.
Рыс. 29. Будова адцэнтрабежнага насоса.
Да ліку такіх механізмаў належыць і разгледжаны ўжо намі рэгулятар Уата. Разгледзім яшчэ некаторыя з іх.
а) Адцэнтраб е ж н ы н а с о с. Схематычны паказ адцэнтрабежнага насоса дадзен на рыс.29. Унутры пустога корпуса A знаходзіцца дыск С з кантамі (крыльчатка), які прыводзіцца ў хуткае вярчэнне рухавіком пры дапамозе рэменя Е. Насос перад запускам запаў
няецца вадой. Пры вярчэнні крыльчаткі пачынае вярцецца і вада, якая змяшчаецца ў корпусе насоса. Паколькі сілы счаплення паміж частачкамі вады недастатковыя, каб утрымаць іх на кругавых траекторыях, то гэтыя частачкі па інерцыі адлятаюць па датычных у вертыкальную трубу В. У корпусе каля крыльчаткі ствараецца паніжаны ціск. Атмасферным ціскам узамен выходзячай з корпуса вады па трубе, злучанай з адтулінай D, падаюцца новыя порцыі вады. На рыс. 29 стрэлкамі паказаны напрамкі вярчэння кола і руху частачак вады.
У адрозненне ад поршневых насосаў адцэнтрабежныя насосы з’яўляюцца насосамі бесперапыннага дзеяння. К. к. дз. такіх насосаў значна вышэй поршпевых насосаў, бо пры іх рабоце адсутнічаюць страты энергіі, звязаныя са зваротнапаступальным рухам поршня ў цыліндры.
Адцэнтрабежныя насосы бываюць самых разнастайных размераў — ад маленькіх насосаў, якія ёсць у сістэме ахаладжэння аўтамабіля, да магутных насосаў, устаноўленых на земснарадах, што перакач
22
ваюць сумесь вады і грунту, выконваючы гігапцкую землярыйную работу.
б) Адцэнтрабежная сушыльная машыпа. Адцэнтрабежная сушыльная машына знаходзіць шырокае прымяненне ў пральнях. Прынцып яе дзеяння дэманструецца на прыборы, паказаным на рыс. 30. Мокрая бялізна закладваецца ў рашэцісты барабан, які верціцца. Пры вялікай скорасці вярчэння сіла счаплення паміж кроплямі вады і тканінай, якая з’яўляецца ў дадзеным выпадку адцэнтра
бежнай сілай, недастаткова для таго, ка акружнасцях. Кроплі вады адрываюцца ад тканіны і праз рашотку вылятаюць з барабана, і тканіна такім чынам высушваецца.
Сілы, узнікаючыя пры вярчэнні цел, не заўсёды прыносяць карысць, яны могуць і шкодзіць. Напрыклад, пры вялікіх скорасцях вярчэння можа адбыцца разрыў махавых колаў. Расцягнутыя пры вярчэнні спіцы кола могуць пе ўтрымаць на акружнасці часткі вобада: калі расцяжэнне перавысіць дапушчальную мяжу. адбудзецца аварыя — разрыў кола.
11. Вярчальны рух цвёрдых цел. Прасцейшымі рухамі цвёрдага цела з’яўляюцца паступальны і вярчальны рухі. 3 паступальным рухам мы пазнаёміліся ў першай частцы курса.
Вярчальны рух цвёрдых цел вельмі
утрымаць гэтыя кроплі на
Рыс. 30. Мадэль адцэнтрабежнай еушыльнай машыны распаўсюджан у прыродзе
і тэхніцы. Прыкладамі такога руху з'яўляюцца: рух Зямлі вакол сваёй восі, рух махавых колаў і шківаў, рух абточваемага матэрыялу па такарных станках, рух патэфоннай пласцінкі і да т. п.
На рыс. 31 паказан вярчалыіы рух дэталі на такарным станку і паступальны рух разца; на рыс. 32 паступальна рухаецца дэталь, а разец (фрэза) верціцца.
Любы рух цвёрдага цела можа быць паказан як вынік паступальнага і вярчальнага рухаў. Асабліва добра гэта відаць на прыкладзе вінтавога руху. Болт, напрыклад, укручваючыся ў гайку, рухаецца паступальна і адначасова верціцца. Свердзел пры рабоце (рыс. 33) таксама адначасова верціцца і рухаецца паступальна. Кола фурманкі, верцячыся вакол восі, адначасова разам з фурманкай рухаецца паступальна. Такіх прыкладаў можна прывесці колькі хочаце.
Возьмем кардонны дыск з нарысаванымі на ім кружочкамі на розных адлегласцях ад цэнтра (рыс. 34а) і прывядзём яго ў хуткае вярчэнне — мы ўбачым рад акружнасцей розных радыусаў (рыс. 346). Гэты дослед паказвае, што пры вярчальным руху цела розныя яго пункты рухаюцца па акружнасцях: цэнтры гэтых акружнасцей ляжаць
23
па прамой, якая называецца воссю вярчэння. Вугал павароту ралыусаў акружнасцеіі пунктаў за дадзены прамежак часу для ўсіх пунктаў цела аднолькавы. Таму вуглом павароту радыуса акружнасці аднаго якоганебудзь пункта цела за дадзены прамежак часу можна характарызаваць рух усіх пунктаў цела, г. зп. вярчэнне цела ў цэлым. Але вугал павароту ў I сек лікава ровен вуглавой скорасці. Зпачыць, вуглавая скорасць для ўсіх пунктаў цела, якое верціцца, адна і тая ж.
Рыс. 31. Вярчальны рух Рыс. 32. Дэталь рухаецца Рыс. 33. Свердзел пры дэталі на такарным станку справа налева паступальна, рабоне верціцца і паступальны рух разца. а разец (фрэза) верціцца. і рухаешіа паступальна.
3 рыс. 35 відаць, што пры павароце кола па вугал » розныя пункты кола: A, А, Д2—апісваюць розныя па даўжыні дугі: АВ, А^, А2В2; чым пункт далей ад восі вярчэння, тым апісваемая ім дуга большая, тым большая лінейная скорасць. Такім чынам, пры вярчэнні цела розныя яго пункты рухаюцца з аднолькавай вуглавой скорасцю, але з рознымі лінейнымі скорасцямі.
Рыс. 34а Уздоўж дыяметраў дыска нанесепы невялікія кружочкі.
Рыс. 346. Пры вярчэнні дыска замест кружочкаў мы бачым акружнасці. па якіх рухаюцца гэтыя кружочкі
Формула, якая выражае сувязь паміж вуглавой і лінейнай скорасцямі, была ўжо дадзена ў § 5
12 Тахометр. Вымярэнне вуглавой скорасці верцячагася аела (верцячыхся частак машын, колаў, валаў і інш.) робяць з дапамо
гаіі спецыяльнага прыбора — та x ом етp a1. Тахометры бываюць розных тыпаў На рыс. 36 паказана схема будовы так званага адцэнтрабежнага тахометра. Кальцавы груз т, які можа паварочвацца вакол восі а, утрымліваецца ў нахілыіым становішчы спіральнай спружынай Ь.
Рыс. 35. Пры павароце кола на вугал ? пункты кола А А^ Аг апісваюйь розныя па даўжыні дугі АВ А,В} А2В,.
Рыс. 36. Схема будовы тахометра.
Рыс. 37. Знадворны выгляд тахометра.
^ось а замацавана абароты якога трэба імкнецца размясціцца валу 0, сціскаючы спружыну Ь. Кольца будзе тым бліжэіі да гэтага станйвішча, чым большая скорасць вярчэння вала. Перамяшчэнне кольца т пры дапамозе нягі с перадаецца спецыяльнаму прыстасаванню, злучанаму з сектарам d, які і верціць стрэлку ўказальніка скорасні. Кожнаму ліку абаротаў будзе
на галоўным вале 0. Апошпі злучаецца з валам, вымераць Пры вярчэнні вала 0 кольца т
Ў
плоскасці, перпендыкулярнаіі галоўнаму
Рыс. 38. Пацягнуўшы за нітку, мы прымусім дыск не толькі вярцецца. але і перамяшчацца.
КНІГІ ОНЛАЙН
