Arī skolas gados, septītajā vai astotajā klasē, katrs iepazīst jaunu dinamiskās fizikas jēdzienu - berzi. Tomēr daudzi, nobrieduši, aizmirst, kas ir berze un kā šis spēks darbojas. Mēģināsim izprast šo tēmu.
Jēdziena definīcija
Berze ir parādība, kurai ir šāda nozīme: diviem ķermeņiem saskaroties vienam ar otru, to saskares vietā veidojas īpaša mijiedarbība, kas neļauj ķermeņiem turpināt kustēties vienam pret otru. Ir skaidrs, ka ir iespējams aprēķināt šo ķermeņu mijiedarbības vērtību. Berzes spēks šo mijiedarbību raksturo kvantitatīvi. Ja starp stingriem ķermeņiem rodas berze (piemēram, grāmatas mijiedarbība ar grāmatu plauktu vai ābola mijiedarbība ar galdu), tad šo mijiedarbību sauc par sauso berzi.
Jāsaprot, ka berze ir spēks, kam ir elektromagnētisks raksturs. Tas nozīmē, ka šī spēka cēlonis ir mijiedarbība starp daļiņām, kas veido šo vai citu ķermeni.
Kas ir berze?
Tā kā mūsu pasaulē ir daudz dažādu priekšmetu, jūs varatnoteikt, ka katram no tiem ir sava struktūra un individuālas īpašības. Tas nozīmē, ka mijiedarbība starp dažādiem priekšmetiem būs atšķirīga. Lai pareizi izprastu daudzu fizikas problēmu būtību un kompetentu risinājumu, ir ierasts nosacīti nodalīt trīs berzes veidus. Tātad, analizēsim katru atsevišķi:
- Pirmā berze ir statiskā berze, kas rodas, ja nav divu ķermeņu relatīvas kustības. Viņa piemērus varam redzēt visur, jo šīs berzes radītais spēks notur objektus līdzsvarā. Piemēram, preces uz kustīgas konveijera lentes, sienā iedurta nagla vai cilvēks, kas stāv uz grīdas.
- Slīdošā berze nosacīti ir otrā berze. Slīdēšanas vērtību definē šādi: kad līdzsvara ķermenim tiek pielikts spēks, kas ir lielāks par statiskās berzes spēku, sāk darboties slīdošās berzes spēks un ķermenis kustas.
- Un visbeidzot, rites berze, kas izskaidro divu ķermeņu mijiedarbību, no kuriem viens ripo pa otra virsmu. Ripošanas un slīdēšanas berzes atšķirība ir izskaidrojama ar to, ka ar jebkuru kustību ķermeņa apgabali tiek pārvietoti visā saskares virsmas garumā, un pārrautu starpmolekulāro saišu vietā veidojas jaunas. Un gadījumā, ja ritenis ripo neslīdot, molekulārās saites plīst daudz ātrāk, kad tiek paceltas riteņu daļas, nekā slīdot. Izrādās, ka rites berzes spēks ir mazāks par slīdēšanas spēku.
Kur un kā var izmantot berzi?
Berze irneaizvietojama parādība, bez kuras mēs nevarētu darīt elementāras lietas: staigāt, sēdēt vai vienkārši turēt rokās priekšmetus. Tāpēc nenovērtējiet par zemu berzes nozīmi. Kā teica franču fiziķis Gijoms: "Ja nebūtu berzes, mūsu Zeme būtu bez neviena nelīdzenuma, tā būtu kā šķidruma piliens."
Iespējams, labākais piemērs, kas visprecīzāk raksturo berzi, ir riteņa darbība. Pat senatnē tika novērots, ka rites berzes spēki ir daudz mazāki nekā slīdēšanas berzes spēki. Tieši rites berzes nenoliedzamās priekšrocības lika cilvēkiem likt baļķus vai veltņus, lai pārvietotu smagas un lielas kravas. Laika gaitā cilvēki uzlaboja zināšanas par pārsteidzošajām rites berzes īpašībām, novēroja objektu kustību berzes spēku ietekmē un beidzot izgudroja riteni! Mūsdienu pasaulē nav iespējams iedomāties dzīvi bez šīm neaizstājamajām detaļām, jo riteņi ir otrie jebkura transporta "dzinēji"!
Kā aprēķināt berzes spēka vērtību?
Tāpat kā jebkuram citam spēkam, arī berzes spēkam ir veselas vērtības. Lai precīzi noteiktu, cik liels spēks ir nepieciešams kustībai vai cita veida darbiem, nepieciešams aprēķināt statiskās berzes spēku. Inženieri to parasti dara, piemēram, būvējot rūpnīcas vai izgudrojot jaunas ierīces. Tomēr pat parastie skolēni saskaras ar noteiktiem uzdevumiem, kuros ir jāaprēķina berzes spēks. Tātad, lai to saskaitītuvērtību, jums vienkārši jāizmanto vienkārša formula: Fberze=KN, kur k ir berzes koeficients. Visu koeficientu vērtība vienmēr ir atkarīga no objekta virsmas, uz kuras ķermenis pārvietojas vai mijiedarbojas. "N" mūsu formulā nozīmē atbalsta reakcijas spēku uz ķermeni. Tas galvenokārt ir atkarīgs no ķermeņa masas, kas saskaras ar atbalsta virsmu.
Aprēķiniet spēka vērtību uzdevumā
Pieņemsim, ka ķermenis ar masu m=3 kg atrodas uz horizontālas dēļa. Berzes koeficients starp koka dēli un korpusu ir 0,3. Kā atrast berzes spēka vērtību? Tas ir ļoti vienkārši, viss, kas jums jādara, ir pievienot mūsu vērtības formulā. Jums tikai jāņem vērā, ka N šajā gadījumā ir vienāds ar ķermeņa svaru (saskaņā ar Ņūtona 3. likumu). Tātad vēlamais spēks ir (mg)k=(3 kg10 m/s2)0, 3=9 H.
