ด้วยกำลังเรียกว่าการวัดปฏิสัมพันธ์ทางกลของตัววัสดุ
ความแข็งแกร่ง เอฟ- กำหนดปริมาณเวกเตอร์และผลกระทบต่อร่างกาย:
- โมดูลหรือ ค่าตัวเลขกองกำลัง (F);
- ทิศทางความแข็งแรง (ortom จ);
- จุดสมัครแรง (จุด A)
เส้นตรง AB ที่แรงนั้นพุ่งไป เรียกว่า เส้นแรงกระทำ
สามารถตั้งค่าความแรงได้:
- ทางเรขาคณิตนั่นคือ เป็นเวกเตอร์ที่มีโมดูล F ที่รู้จักและมีทิศทางที่ทราบซึ่งกำหนดโดยเวกเตอร์หน่วย จ ;
- ในเชิงวิเคราะห์นั่นคือการคาดการณ์ F x, F y, F z บนแกนของระบบพิกัดที่เลือก Oxyz
ต้องระบุจุดบังคับใช้แรง A ด้วยพิกัด x, y, z
การประมาณการแรงสัมพันธ์กับโมดูลัสและ โคไซน์ทิศทาง(โคไซน์ของมุม , , , ซึ่งแรงเกิดขึ้นกับแกนพิกัด Ox, Oy, Oz) โดยมีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:
F=(F x 2 +F Y 2 +F x 2) ; อี x =cos =F x /F; อี y = cos = F y /F; ez =cos =F z /F;
ความแข็งแกร่ง เอฟซึ่งกระทำต่อวัตถุที่แข็งเกร็งอย่างยิ่ง สามารถพิจารณานำไปใช้กับจุดใดก็ได้บนแนวแรงกระทำ (เวกเตอร์ดังกล่าวเรียกว่า เลื่อน- หากแรงกระทำต่อวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้ที่เป็นของแข็ง จุดใช้งานของมันจะไม่สามารถถ่ายโอนได้ เนื่องจากด้วยการถ่ายโอนดังกล่าว แรงภายในในร่างกายจะเปลี่ยนไป (เวกเตอร์นี้เรียกว่า ที่แนบมา).
หน่วย SI ของแรงคือ นิวตัน (N)- นอกจากนี้ยังใช้หน่วยที่ใหญ่กว่าคือ 1kN=1000N
วัตถุสามารถกระทำต่อกันโดยการสัมผัสโดยตรงหรือจากระยะไกล ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ กองกำลังสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท:
- ผิวเผินแรงที่กระทำต่อพื้นผิวของร่างกาย (เช่น แรงกดบนร่างกายจากด้านข้าง สิ่งแวดล้อม);
- ปริมาตร (มวล)แรงที่กระทำต่อปริมาตรของร่างกายส่วนหนึ่งที่กำหนด (เช่น แรงโน้มถ่วง)
เรียกว่าแรงพื้นผิวและปริมาตร กระจายกองกำลัง ในบางกรณี อาจพิจารณาการกระจายแรงไปตามเส้นโค้งที่กำหนด (เช่น แรงน้ำหนักของแท่งเหล็กเส้นเล็ก) กองกำลังแบบกระจายมีลักษณะเฉพาะโดยพวกมัน ความเข้ม (ความหนาแน่น)นั่นคือจำนวนแรงทั้งหมดต่อหน่วยความยาว พื้นที่ หรือปริมาตร ความเข้มสามารถคงที่ ( กระจายอย่างเท่าเทียมกันแรง) หรือค่าตัวแปร
หากสามารถละเลยมิติเล็ก ๆ ของพื้นที่กระทำของกองกำลังกระจายได้ให้พิจารณา เข้มข้นแรงที่ใช้กับร่างกาย ณ จุดหนึ่ง (แนวคิดที่มีเงื่อนไข เนื่องจากเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้แรงกับจุดใดจุดหนึ่งของร่างกาย)
แรงที่กระทำต่อร่างกายที่พิจารณาสามารถแบ่งได้เป็น ภายนอกและภายใน- ภายนอกคือแรงที่กระทำต่อร่างกายนี้จากร่างกายอื่น และแรงภายในคือแรงที่ส่วนต่างๆ ของร่างกายนี้มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน
หากการเคลื่อนไหวของวัตถุที่กำหนดในอวกาศถูกจำกัดโดยวัตถุอื่น ก็จะเรียกว่า ไม่ว่าง- เรียกว่าร่างกายที่จำกัดการเคลื่อนไหวของร่างกายที่กำหนด การเชื่อมต่อ.
ความจริงของการเชื่อมต่อ:การเชื่อมต่อสามารถละทิ้งได้ทางจิตใจและร่างกายถือว่าเป็นอิสระถ้าการกระทำของการเชื่อมต่อในร่างกายถูกแทนที่ด้วยแรงที่สอดคล้องกันซึ่งเรียกว่า ปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อ.
ปฏิกิริยาของพันธะมีลักษณะแตกต่างจากแรงอื่นๆ ที่กระทำต่อร่างกายซึ่งไม่ใช่ปฏิกิริยา ซึ่งมักเรียกว่า คล่องแคล่วกองกำลัง ความแตกต่างนี้คือปฏิกิริยาของพันธะไม่ได้ถูกกำหนดโดยตัวพันธะเองทั้งหมด ขนาดและทิศทางของมันขึ้นอยู่กับแรงกระทำที่กระทำต่อร่างกายที่กำหนด ซึ่งโดยทั่วไปจะทราบล่วงหน้าและไม่ขึ้นอยู่กับแรงอื่นที่กระทำต่อร่างกาย นอกจากนี้ พลังที่แอคทีฟซึ่งกระทำต่อร่างกายที่อยู่นิ่งสามารถส่งผ่านไปยังการเคลื่อนไหวอย่างใดอย่างหนึ่ง ปฏิกิริยาพันธะไม่มีคุณสมบัตินี้ซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกมันถูกเรียกอีกอย่างว่า เฉยๆกองกำลัง
4. วิธีการส่วน ปัจจัยด้านกำลังภายใน
ในการกำหนดและคำนวณแรงเพิ่มเติมในส่วนใดๆ ของลำแสงในภายหลัง เราจะใช้วิธีการของส่วนต่างๆ สาระสำคัญของวิธีการแบ่งส่วนคือลำแสงถูกตัดทางจิตออกเป็นสองส่วนและพิจารณาความสมดุลของส่วนใดส่วนหนึ่งภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกและภายในทั้งหมดที่ใช้กับส่วนนี้ เนื่องจากเป็นแรงภายในสำหรับทั้งร่างกายจึงมีบทบาทเป็นแรงภายนอกสำหรับส่วนที่เลือก
ปล่อยให้ร่างกายอยู่ในสภาวะสมดุลภายใต้อิทธิพลของแรง: (รูปที่ 5.1, ก) มาตัดมันด้วยเครื่องบินกันเถอะ สและทิ้ง ด้านขวา(รูปที่ 5.1,ข) ในกรณีทั่วไปไม่ทราบกฎการกระจายแรงภายในเหนือหน้าตัด หากต้องการค้นหาในแต่ละสถานการณ์ จำเป็นต้องรู้ว่าร่างกายที่เป็นปัญหามีรูปร่างผิดปกติอย่างไรภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก
ดังนั้นวิธีการตัดขวางทำให้สามารถกำหนดเฉพาะผลรวมของแรงภายในเท่านั้น จากสมมติฐานเกี่ยวกับโครงสร้างต่อเนื่องของวัสดุ เราสามารถสรุปได้ว่า กองกำลังภายในที่ทุกจุดของส่วนใดส่วนหนึ่งแสดงถึงโหลดแบบกระจาย
ให้เราลดระบบแรงภายในที่จุดศูนย์ถ่วงเป็นเวกเตอร์หลักและโมเมนต์หลัก (รูปที่ 5.1, c) เราได้ฉายภาพและบนแกนพิกัด ภาพใหญ่สถานะความเค้น-ความเครียดของส่วนลำแสงที่กำลังพิจารณา (รูปที่ 5.1, d)
5. ความตึงตามแนวแกน - แรงอัด
ภายใต้ การยืด (การบีบอัด)ทำความเข้าใจกับการโหลดประเภทนี้ซึ่งมีเฉพาะแรงตามยาวที่เกิดขึ้นในหน้าตัดของแกน และปัจจัยแรงอื่น ๆ มีค่าเท่ากับศูนย์
แรงตามยาว– แรงภายในเท่ากับผลรวมของเส้นโครงของแรงภายนอกทั้งหมด นำมาจากด้านหนึ่งของส่วนไปจนถึงแกนของแท่ง เรามายอมรับสิ่งต่อไปนี้กันเถอะ กฎเครื่องหมายสำหรับแรงตามยาว : แรงดึงตามยาวเป็นบวก แรงอัดเป็นลบ
ดู:บทความนี้ถูกอ่าน 64013 ครั้ง
Pdf เลือกภาษา... รัสเซีย ยูเครน อังกฤษ
ภาพรวมโดยย่อ
ดาวน์โหลดเนื้อหาทั้งหมดด้านบนหลังจากเลือกภาษาแล้ว
เทคนิคกลศาสตร์
การผลิตสมัยใหม่ซึ่งกำหนดโดยการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติระดับสูงทำให้สามารถใช้งานได้ ปริมาณมากเครื่องจักร กลไก เครื่องมือ และอุปกรณ์อื่นๆ การออกแบบ การผลิต และการทำงานของเครื่องจักรเป็นไปไม่ได้หากไม่มีความรู้ด้านกลศาสตร์
เทคนิคกลศาสตร์ - สาขาวิชาที่ประกอบด้วยสาขาวิชาเครื่องกลขั้นพื้นฐาน ได้แก่ กลศาสตร์ทฤษฎี ความแข็งแรงของวัสดุ ทฤษฎีเครื่องจักรและกลไก ชิ้นส่วนเครื่องจักร และพื้นฐานการออกแบบ
กลศาสตร์เชิงทฤษฎี - สาขาวิชาที่ศึกษา กฎหมายทั่วไปการเคลื่อนไหวทางกลและปฏิกิริยาทางกลของตัววัสดุ
กลศาสตร์เชิงทฤษฎีเป็นสาขาวิชาพื้นฐานและเป็นพื้นฐานของสาขาวิชาวิศวกรรมศาสตร์หลายสาขาวิชา
กลศาสตร์เชิงทฤษฎีมีพื้นฐานมาจากกฎที่เรียกว่ากฎของกลศาสตร์คลาสสิกหรือกฎของนิวตัน กฎหมายเหล่านี้จัดทำขึ้นโดยการสรุปผลการสังเกตและการทดลองจำนวนมาก ความถูกต้องของพวกเขาได้รับการตรวจสอบโดยกิจกรรมของมนุษย์ในทางปฏิบัติมานานหลายศตวรรษ
สถิตยศาสตร์ - ส่วนของกลศาสตร์ทฤษฎี ซึ่งมีการศึกษาแรง วิธีการแปลงระบบแรงให้เป็นแรงที่เท่ากัน และเงื่อนไขสำหรับความสมดุลของแรงที่ใช้กับวัตถุที่เป็นของแข็ง
จุดวัสดุ - ร่างกายที่มีมวลจำนวนหนึ่งขนาดที่สามารถละเลยได้เมื่อศึกษาการเคลื่อนไหวของมัน
ระบบจุดวัสดุหรือระบบกลไก - คือการรวบรวมจุดวัสดุซึ่งตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของแต่ละจุดขึ้นอยู่กับตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของจุดอื่นๆ ของระบบนี้
แข็ง เป็นระบบจุดวัตถุ
ร่างกายแข็งทื่ออย่างแน่นอน - ร่างกายที่ระยะห่างระหว่างจุดสองจุดโดยพลการยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อพิจารณาว่าวัตถุมีความมั่นคงอย่างสมบูรณ์ จึงไม่คำนึงถึงการเสียรูปที่เกิดขึ้นในร่างกายจริง
ความแข็งแกร่ง เอฟ- ปริมาณที่เป็นการวัดปฏิกิริยาทางกลของร่างกายและกำหนดความเข้มและทิศทางของปฏิกิริยานี้.
หน่วย SI ของแรงคือนิวตัน (1 N)
เช่นเดียวกับเวกเตอร์อื่นๆ สำหรับแรง คุณสามารถค้นหาเส้นโครงของแรงบนแกนพิกัดได้
ประเภทของกองกำลัง
โดยกองกำลังภายใน เรียกแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุด (ตัว) ของระบบที่กำหนด
โดยแรงภายนอก เรียกว่าแรงที่กระทำต่อจุดวัตถุ (ตัว) ของระบบที่กำหนดจากจุดวัตถุ (ตัว) ที่ไม่ได้อยู่ในระบบนี้ แรงภายนอก (โหลด) คือแรงแอคทีฟและปฏิกิริยาคัปปลิ้ง
โหลด แบ่งออกเป็น:
- ปริมาตร- กระจายไปทั่วปริมาตรของร่างกายและนำไปใช้กับแต่ละอนุภาคของมัน (น้ำหนักของโครงสร้างของตัวเอง, แรงดึงดูดแม่เหล็ก, แรงเฉื่อย)
- ผิวเผิน- นำไปใช้กับพื้นที่ผิวและกำหนดลักษณะปฏิสัมพันธ์การสัมผัสโดยตรงของวัตถุกับวัตถุโดยรอบ:
- เข้มข้น- โหลดที่กระทำบนแพลตฟอร์มที่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับขนาดขององค์ประกอบโครงสร้างเอง (แรงกดของขอบล้อบนราง)
- กระจาย- โหลดที่กระทำบนแพลตฟอร์มซึ่งมีขนาดไม่เล็กเมื่อเทียบกับขนาดขององค์ประกอบโครงสร้างเอง (แทรคเตอร์กดบนคานสะพาน) ความเข้มของภาระที่กระจายไปตามความยาวขององค์ประกอบ ถาม N/ม.
สัจพจน์ของสถิตยศาสตร์
สัจพจน์สะท้อนถึงคุณสมบัติของแรงที่กระทำต่อร่างกาย
1.สัจพจน์ของความเฉื่อย (กฎของกาลิเลโอ).
ภายใต้อิทธิพลของแรงที่สมดุลซึ่งกันและกัน จุดวัสดุ (วัตถุ) จะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง
2.สัจพจน์ของความสมดุลของแรงทั้งสอง.
แรงสองแรงที่กระทำกับวัตถุที่เป็นของแข็งจะสมดุลก็ต่อเมื่อมีขนาดเท่ากันและพุ่งไปตามแนวเส้นตรงเดียวกันในทิศทางตรงกันข้าม
สัจพจน์ที่สองคือเงื่อนไขสำหรับความสมดุลของร่างกายภายใต้การกระทำของแรงทั้งสอง
3.สัจพจน์ของการเพิ่มและการละทิ้งพลังที่สมดุล
การกระทำของระบบแรงที่กำหนดต่อวัตถุที่แข็งเกร็งอย่างยิ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงหากมีการเพิ่มหรือลบระบบแรงที่สมดุลออกไป
ผลที่ตามมา- โดยไม่ต้องเปลี่ยนสถานะของวัตถุที่แข็งเกร็งโดยสิ้นเชิง แรงสามารถถูกถ่ายโอนตามแนวการกระทำไปยังจุดใดก็ได้ โดยไม่เปลี่ยนแปลงโมดูลัสและทิศทางของมัน นั่นคือแรงที่ใช้กับวัตถุที่แข็งเกร็งอย่างยิ่งนั้นเป็นเวกเตอร์แบบเลื่อน
4. สัจพจน์ของสี่เหลี่ยมด้านขนานของแรง
ผลลัพธ์ของแรงสองแรงที่ตัดกันที่จุดหนึ่งจะถูกใช้ที่จุดหน้าตัดและถูกกำหนดโดยเส้นทแยงมุมของสี่เหลี่ยมด้านขนานที่สร้างบนแรงเหล่านี้เป็นด้าน
5. สัจพจน์ของการกระทำและปฏิกิริยา
การกระทำแต่ละครั้งสอดคล้องกับปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม
6. สัจพจน์ของความสมดุลของแรงที่ใช้กับวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้ในระหว่างการแข็งตัว (หลักการชุบแข็ง)
ความสมดุลของแรงที่ใช้กับวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้ (ระบบที่เปลี่ยนแปลงได้) จะยังคงอยู่หากถือว่าร่างกายแข็งตัวแล้ว (ในอุดมคติ ไม่เปลี่ยนแปลง)
7. สัจพจน์ของการปลดปล่อยร่างกายจากพันธะ
หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงสถานะของร่างกาย ร่างกายที่ไม่เป็นอิสระใดๆ ก็ถือว่าเป็นอิสระได้ หากการเชื่อมต่อถูกละทิ้ง และการกระทำของพวกมันจะถูกแทนที่ด้วยปฏิกิริยา
การเชื่อมต่อและปฏิกิริยาของพวกเขา
ร่างกายอิสระ เป็นร่างกายที่สามารถเคลื่อนไหวตามอำเภอใจในอวกาศในทุกทิศทาง
การเชื่อมต่อ เรียกว่าร่างกายที่จำกัดการเคลื่อนไหวของร่างกายที่กำหนดในอวกาศ
วัตถุอิสระคือร่างกายที่การเคลื่อนไหวในอวกาศถูกจำกัดโดยวัตถุอื่น (การเชื่อมต่อ)
ปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อ (สนับสนุน) คือแรงที่พันธะกระทำต่อวัตถุที่กำหนด
ปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อจะพุ่งตรงตรงข้ามกับทิศทางที่การเชื่อมต่อจะขัดขวางการเคลื่อนไหวของร่างกายที่เป็นไปได้
แรงที่ใช้งาน (ชุด) นี่คือแรงที่กำหนดลักษณะการกระทำของวัตถุอื่นบนวัตถุที่กำหนด และทำให้เกิดหรือทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสถานะจลนศาสตร์ของมัน
แรงปฏิกิริยา - แรงที่แสดงถึงการกระทำของพันธะบนวัตถุที่กำหนด
ตามสัจพจน์เกี่ยวกับการปลดปล่อยร่างกายจากพันธะ ร่างกายที่ไม่เป็นอิสระสามารถถือว่าเป็นอิสระได้โดยการปลดปล่อยร่างกายออกจากพันธะและแทนที่การกระทำด้วยปฏิกิริยา นี่คือ หลักการหลุดพ้นจากความผูกพัน
ระบบการรวมพลัง
ระบบการรวมพลัง − คือระบบของแรงที่แนวการกระทำตัดกันที่จุดหนึ่ง
ระบบแรงมาบรรจบกันเท่ากับแรงเดียว - ผลลัพธ์ ซึ่งเท่ากับผลรวมของแรงเวกเตอร์และนำไปใช้ที่หน้าตัดของเส้นการกระทำ
วิธีการกำหนดระบบผลลัพธ์ของแรงที่มาบรรจบกัน
- วิธีการหาแรงรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน - ขึ้นอยู่กับสัจพจน์ของรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานของแรง ทุก ๆ สองแรงของระบบที่กำหนดจะลดลงอย่างต่อเนื่องเหลือแรงเดียว - ผลลัพธ์
- การสร้างรูปหลายเหลี่ยมแรงเวกเตอร์ - ตามลำดับ โดยการถ่ายโอนเวกเตอร์แรงแต่ละอันแบบขนานไปยังจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์ก่อนหน้า รูปหลายเหลี่ยมจะถูกสร้างขึ้น โดยด้านข้างเป็นเวกเตอร์แรงของระบบ และด้านปิดเป็นเวกเตอร์ของ ระบบผลลัพธ์ของกองกำลังที่มาบรรจบกัน
สภาวะสมดุลของระบบแรงที่มาบรรจบกัน
- เงื่อนไขทางเรขาคณิตสำหรับความสมดุลของระบบแรงที่มาบรรจบกัน: สำหรับความสมดุลของระบบแรงที่มาบรรจบกัน จำเป็นและเพียงพอที่จะต้องปิดรูปหลายเหลี่ยมของแรงเวกเตอร์ที่สร้างขึ้นบนแรงเหล่านี้
- เงื่อนไขการวิเคราะห์สำหรับความสมดุลของระบบแรงที่มาบรรจบกัน: สำหรับความสมดุลของระบบแรงที่มาบรรจบกัน จำเป็นและเพียงพอที่ผลรวมพีชคณิตของเส้นโครงของแรงทั้งหมดบนแกนพิกัดจะเท่ากับศูนย์
ภาษา: รัสเซีย, ยูเครน
รูปแบบ: pdf
ขนาด: 800 เควี
ตัวอย่างการคำนวณเดือยเกียร์
ตัวอย่างการคำนวณเดือยเกียร์ มีการเลือกใช้วัสดุ การคำนวณความเค้นที่อนุญาต การคำนวณการสัมผัส และความแข็งแรงในการดัดงอ
ตัวอย่างการแก้ปัญหาการดัดงอของคาน
ในตัวอย่าง มีการสร้างไดอะแกรมของแรงตามขวางและโมเมนต์การดัดงอ พบส่วนที่อันตราย และเลือกคานไอ ปัญหาคือการวิเคราะห์การสร้างไดอะแกรมโดยใช้การพึ่งพาที่แตกต่างกัน การวิเคราะห์เปรียบเทียบหลากหลาย ภาพตัดขวางคาน
ตัวอย่างการแก้ปัญหาการบิดของเพลา
ภารกิจคือการทดสอบความแข็งแรงของเพลาเหล็กที่เส้นผ่านศูนย์กลาง วัสดุ และความเค้นที่อนุญาต ในระหว่างการแก้ปัญหา จะมีการสร้างไดอะแกรมของแรงบิด ความเค้นเฉือน และมุมการบิด น้ำหนักของเพลานั้นไม่ได้ถูกนำมาพิจารณา
ตัวอย่างการแก้ปัญหาแรงดึง-แรงอัดของแท่ง
ภารกิจคือการทดสอบความแข็งแรงของเหล็กเส้นที่ความเค้นที่อนุญาตที่ระบุ ในระหว่างการแก้ปัญหา แผนภาพของแรงตามยาว ความเค้นปกติ และการกระจัดจะถูกสร้างขึ้น น้ำหนักของไม้เท้าจะไม่ถูกนำมาพิจารณา
การประยุกต์ทฤษฎีบทการอนุรักษ์พลังงานจลน์
ตัวอย่างการแก้ปัญหาโดยใช้ทฤษฎีบทการอนุรักษ์พลังงานจลน์ของระบบเครื่องกล
หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษาของสหพันธรัฐรัสเซีย GOU SPO
"รัฐโวโรเนซ
วิทยาลัยอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี
นอมอฟ โอ.อี.
องค์ประกอบของกลไกทางเทคนิค
คู่มือการศึกษาและระเบียบวิธีเพื่อการเตรียมการ
สำหรับการทดสอบ
พื้นฐานของกลศาสตร์เชิงทฤษฎี
โวโรเนซ 2012
บีบีเค 30.12
คู่มือระเบียบวิธีนี้จะนำเสนอ คอลเลกชันสั้นการบรรยายเรื่อง “องค์ประกอบของกลศาสตร์เทคนิค” นักศึกษาวิชาชีพ NPO 30.20 “ช่างยนต์”และเป็นความช่วยเหลือเพิ่มเติมในการเตรียมนักเรียนสำหรับการทดสอบและเมื่อทำการคำนวณและงานกราฟิก คู่มือระเบียบวิธีได้รับการพัฒนาตามแผนงานสำหรับสาขาวิชาที่รวบรวมบนพื้นฐานของข้อกำหนดของมาตรฐานของรัฐ
ผู้ตรวจทาน: ศาสตราจารย์ภาควิชาเครื่องกล
และการออกแบบเครื่องจักร VGLTA
วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต
พี.ไอ. โปปิคอฟ
รองศาสตราจารย์ภาควิชาเครื่องจักรขนส่งที่ VGASU
ครูสาขาวิชาพิเศษที่สถาบันการศึกษาระดับมัธยมศึกษาของรัฐ "VGPTK"
ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค
ส.อ.นิกิติน
จัดพิมพ์โดยการตัดสินใจของสภาระเบียบวิธีของวิทยาลัยอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีแห่งรัฐ Voronezh
หมายเหตุอธิบาย
คู่มือระเบียบวิธีมีไว้สำหรับนักศึกษาปีที่สองของ NPO พิเศษ 30.20 "ช่างซ่อมรถยนต์" คู่มือนี้รวบรวมตามมาตรฐานการศึกษาและแผนงานหัวข้อ "องค์ประกอบของกลศาสตร์ทางเทคนิค" เมื่อเรียนหลักสูตร 52 ชั่วโมงในห้องเรียน เป็นส่วนแรกของสามส่วนทั่วไปของหลักสูตรและ พิจารณาประเด็นต่างๆ
"กลศาสตร์เชิงทฤษฎี". คู่มือประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังต่อไปนี้:
1.สถิติ
2. จลนศาสตร์.
3.ไดนามิกส์
คู่มือนี้สรุปประเด็นทางทฤษฎีหลัก คำจำกัดความ และสูตรต่างๆ ที่จะอภิปรายในชั้นเรียนกับนักเรียนโดยย่อ .
เนื้อหามีโครงสร้างในลักษณะที่เมื่อนักเรียนเรียนรู้สูตรพื้นฐานและแนวคิดของแต่ละหัวข้อ เขาจะถูกขอให้ตอบคำถาม คำถามที่พิจารณาเกี่ยวข้องกับเนื้อหาการทดสอบ และนักเรียนจะตอบคำถามเหล่านี้เมื่อจบหลักสูตรทั้งหมด รายการเต็มคำถามเพื่อเตรียมตัวสอบและมีเอกสารเพิ่มเติมอยู่ท้ายคู่มือ
ใน คู่มือระเบียบวิธีไดอะแกรมอธิบายและภาพวาดกราฟิกทั้งหมดถูกละเว้นโดยเจตนา เนื่องจากมีการอภิปรายในรายละเอียดในบทเรียนของหัวข้อ "องค์ประกอบของกลศาสตร์ทางเทคนิค" และในกระบวนการแก้ไขปัญหาทางคอมพิวเตอร์และกราฟิก
วิธีการที่ไม่ได้มาตรฐานนี้ช่วยให้การสอนและการประเมินความรู้ของนักเรียนมีความแตกต่างกัน ช่วยให้นักเรียนที่อ่อนแอมีโอกาสฝึกฝนความรู้ขั้นต่ำเพื่อผ่านการทดสอบ นักเรียนที่เข้มแข็ง - เพื่อศึกษาวิชาในเชิงลึกและสร้างสรรค์มากขึ้นและครู - เพื่อเพิ่มเวลาในการสนทนาโดยตรงกับนักเรียนเมื่อเรียนหัวข้อที่ซับซ้อน และหัวข้อ “องค์ประกอบของกลศาสตร์ทางเทคนิค”
ส่วนที่ 1 สถิติ
แนวคิดพื้นฐานและสัจพจน์ของสถิตยศาสตร์
กลศาสตร์เชิงทฤษฎีเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาการเคลื่อนไหวทางกลของร่างกายและกำหนดกฎทั่วไปของการเคลื่อนไหวนี้ กลศาสตร์เชิงทฤษฎีแบ่งออกเป็นสถิตศาสตร์ จลนศาสตร์ และพลศาสตร์
สถิตยศาสตร์เป็นส่วนหนึ่งของกลศาสตร์ทฤษฎีที่ศึกษากฎการลดลงและสภาวะสมดุลของแรงที่กระทำต่อจุดวัสดุ
วัสดุที่พบในธรรมชาติมีความสามารถในการเปลี่ยนรูปได้ในระดับหนึ่งหรืออย่างอื่นภายใต้อิทธิพลของแรงที่ใช้เช่น เปลี่ยนรูปร่างเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งสัมพัทธ์ของอนุภาคที่ก่อตัวขึ้น อย่างไรก็ตาม สำหรับของแข็งส่วนใหญ่ (โลหะ ไม้) ภายใต้สภาวะปกติ การเสียรูปเหล่านี้มีน้อยมาก การบัญชีได้มา ความสำคัญในทางปฏิบัติเมื่อพิจารณาถึงประเด็นความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่เกี่ยวข้องเท่านั้น ประเด็นเหล่านี้ได้รับการศึกษาในนิกาย "ความแข็งแกร่งของวัสดุ". เมื่อพิจารณาสภาวะทั่วไปของความสมดุล การเปลี่ยนรูปของของแข็งส่วนใหญ่สามารถละเลยไปเป็นการประมาณครั้งแรกได้ ในเรื่องนี้มีการใช้แนวคิดเรื่องตัวถังที่แข็งแกร่งอย่างยิ่งในกลศาสตร์
ร่างกายแข็งแรงอย่างแน่นอนคือวัตถุที่มีระยะห่างระหว่างจุดสองจุดใดๆ ก็ตามจะเท่ากันเสมอ
ในวิชาสถิตศาสตร์ เราจะถือว่าวัตถุทั้งหมดมีความแข็งอย่างแท้จริง นับจากนี้ไป เพื่อความกระชับ เรียกว่าวัตถุแข็งเกร็งหรือเรียกง่ายๆ ว่าวัตถุแข็งเกร็ง
แนวคิดพื้นฐานอีกประการหนึ่งในวิชาสถิตยศาสตร์คือแนวคิดเรื่องแรง
ด้วยกำลังเรียกว่าปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งเป็นการวัดอิทธิพลทางกลของวัตถุบางอย่างที่มีต่อวัตถุอื่นๆ
ผลกระทบทางกลเรียกว่าปฏิสัมพันธ์ของวัตถุซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งสัมพัทธ์ของวัตถุเหล่านี้ในอวกาศ (การเคลื่อนไหวทางกล) เมื่อเวลาผ่านไปหรือการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งสัมพัทธ์ของอนุภาคของวัตถุเหล่านี้ (การเสียรูป) ตัวอย่างเช่น เมื่อทำการปั๊มชิ้นส่วน แม่พิมพ์ด้านบนจะตกลงมา และหยุดลงเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับแม่พิมพ์ด้านล่าง หากวางชิ้นงานไว้ระหว่างชิ้นงาน เนื่องจากการโต้ตอบเดียวกัน จะทำให้ชิ้นงานเกิดการเสียรูป
ดังนั้นความแข็งแกร่ง รปริมาณเวกเตอร์มีโมดูลัสอย่างไร อาร์จุดสมัคร กและทิศทาง (แนวออกแรง)
การฉายเวกเตอร์แรง รบนแกนพิกัดมีการกำหนดดังนี้:
โมดูลเวกเตอร์ อาร์เหล่านั้น. ค่าของแรงถูกกำหนดโดยทฤษฎีบทพีทาโกรัส:
ให้เราแนะนำคำจำกัดความต่อไปนี้:
จุดวัสดุเรียกว่าร่างกายที่เข้มงวดอย่างยิ่งมิติที่สามารถละเลยได้โดยการเพ่งความสนใจไปที่มวลทั้งหมดของร่างกายนี้ ณ จุดหนึ่ง ตัวอย่างเช่น การเคลื่อนที่ของดาวเทียมรอบดาวเคราะห์ถือได้ว่าเป็นการเคลื่อนที่ของจุดวัตถุ เนื่องจากขนาดของดาวเทียมนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับขนาดของดาวเคราะห์
ระบบกำลังคือชุดของแรงหลายๆ แรงที่กระทำต่อวัตถุหนึ่งๆ
ทั้งสองระบบเรียกว่า เทียบเท่า,ถ้ากระทำต่อวัตถุแข็งอันเดียวกัน พวกมันจะให้ผลทางกลเหมือนกัน
เรียกว่าแรงที่กระทำต่ออนุภาคของวัตถุจากวัตถุอื่น โดยกองกำลังภายนอกเรียกว่าแรงที่กระทำต่ออนุภาคของวัตถุที่กำหนดจากอนุภาคอื่นของวัตถุเดียวกัน กองกำลังภายใน
หากวัตถุอิสระสามารถอยู่นิ่งภายใต้อิทธิพลของระบบแรงที่กำหนดได้ ระบบแรงดังกล่าวจึงถูกเรียกว่า สมดุลหรือระบบเทียบเท่ากับศูนย์
หากระบบแรงเทียบเท่ากับแรงเดียว ก็จะเรียกว่าแรงนี้ ผลลัพธ์ของระบบกำลังนี้ แรงที่กระทำต่อวัตถุ ณ จุดใดจุดหนึ่งเรียกว่า เข้มข้นด้วยกำลัง แรงที่กระทำต่อส่วนใดส่วนหนึ่งของพื้นผิวของร่างกายเรียกว่า กระจาย
ระบบแรงใดที่เรียกว่าเทียบเท่า และเกี่ยวข้องกับแรงภายนอกและภายในอย่างไร
ทฤษฎีบทและสมการทั้งหมดของสถิตยศาสตร์ขึ้นอยู่กับตำแหน่งเริ่มต้นหลายตำแหน่ง ซึ่งเป็นที่ยอมรับโดยไม่มีการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ และเรียกว่าสัจพจน์ สัจพจน์ของสถิตยศาสตร์เป็นผลมาจากความรู้ที่มนุษยชาติสะสมและสะท้อนถึงกระบวนการที่เป็นวัตถุประสงค์ ความถูกต้องของสัจพจน์เหล่านี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองและการสังเกตมากมาย
สัจพจน์ 1สองกองกำลัง , การแสดงบนวัตถุที่แข็งกระด้างอย่างอิสระจะอยู่ในสภาวะสมดุลก็ต่อเมื่อพวกมันมีขนาดเท่ากันและพุ่งไปเป็นเส้นตรงเส้นเดียวในทิศทางตรงกันข้าม
สัจพจน์ 2 - การกระทำของระบบแรงที่กำหนดบนวัตถุที่แข็งเกร็งอย่างยิ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงหากมีการเพิ่มหรือลบระบบแรงที่สมดุลเข้าไป
ผลที่ตามมาจากสัจพจน์ 1 และ 2: จุดที่ใช้แรงซึ่งกระทำต่อวัตถุที่แข็งเกร็งอย่างยิ่งสามารถถ่ายโอนตามแนวการกระทำไปยังจุดอื่น ๆ ของร่างกายได้
สัจพจน์3 - แรงสองแรงที่กระทำต่อวัตถุ ณ จุดหนึ่งจะมีผลลัพธ์ซึ่งเป็นเส้นทแยงมุมของสี่เหลี่ยมด้านขนานที่สร้างบนแรงเหล่านี้เช่นเดียวกับที่ด้านข้าง
จากสัจพจน์ที่ 3 ผลลัพท์ของแรงสองแรงที่กระทำ ณ จุดหนึ่งจะเท่ากับแรงทั้งสอง เรขาคณิตรวมและนำไปใช้ที่จุดเดียวกัน
สัจพจน์ 4วัตถุสองชิ้นกระทำต่อกันด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม ระบบแรงดังกล่าวไม่สมดุล เนื่องจากแรงถูกนำไปใช้กับวัตถุที่แตกต่างกัน
สัจพจน์5 - หากวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้อยู่ในสภาวะสมดุลภายใต้อิทธิพลของระบบแรงที่กำหนด สมดุลจะไม่ถูกรบกวนหากวัตถุแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ สัจพจน์นี้เรียกว่าสัจพจน์ของการแข็งตัว
จากสัจพจน์ที่ 5 เป็นไปตามว่าเงื่อนไขนี้ซึ่งจำเป็นสำหรับทั้งร่างกายที่แข็งแรงอย่างยิ่งและร่างกายที่เปลี่ยนรูปได้ นั้นไม่เพียงพอสำหรับร่างกายอย่างหลัง
ผลที่ตามมาของสัจพจน์ใดที่แสดงถึงลักษณะการถ่ายโอนกำลังตามแนวการกระทำของมัน?
การเชื่อมต่อและปฏิกิริยาของพวกเขา
ร่างกายที่สามารถเคลื่อนไหวในอวกาศได้เรียกว่า ฟรี.ตัวอย่างของร่างกายที่เป็นอิสระคือเครื่องบินหรือกระสุนปืนที่บินอยู่ในอากาศ ในโครงสร้างและโครงสร้างประเภทต่างๆ เรามักจะพบกับร่างกายที่การเคลื่อนไหวอยู่ภายใต้ข้อจำกัด กายดังกล่าวเรียกว่า ไม่ฟรี
ร่างกายที่จำกัดเสรีภาพในการเคลื่อนไหวของร่างกายที่แข็งทื่อนั้นสัมพันธ์กับร่างกายนั้น การสื่อสารถ้าแรงที่กระทำต่อร่างกายมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง และการเชื่อมต่อขัดขวางการเคลื่อนไหวนั้น ร่างกายก็จะกระทำการเชื่อมต่อกับ แรงกดดันต่อการเชื่อมต่อตามสัจพจน์ที่ 4 ของสถิตยศาสตร์ การเชื่อมต่อจะกระทำกับร่างกายด้วยแรงเดียวกัน แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม ความแข็งแกร่งด้วยนั่นเอง การเชื่อมต่อนี้การกระทำต่อร่างกายขัดขวางการเคลื่อนไหวอย่างใดอย่างหนึ่งเรียกว่า แรงปฏิกิริยาการสื่อสาร
จากข้างต้นเป็นไปตามนี้ หลักการปลดปล่อยร่างกายที่เป็นของแข็งจากการเชื่อมต่อหรือสัจพจน์ของการเชื่อมต่อ: ทุกร่างกายที่ไม่เป็นอิสระ ถือได้ว่าเป็นอิสระหากคุณละทิ้งการเชื่อมต่อที่กำหนดในร่างกายและใช้แรงปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อเหล่านี้แทน
เราจะแบ่งแรงที่กระทำต่อวัตถุออกเป็นแรงที่กำหนดหรือ คล่องแคล่วแรงและปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อหรือ กองกำลังเฉื่อย.
แรงที่แอคทีฟต่างกันตรงที่ทราบโมดูลัสและทิศทางของแรงแต่ละแรงล่วงหน้า และไม่ขึ้นอยู่กับการกระทำของแรงอื่นที่กระทำกับวัตถุที่กำหนด ตัวอย่างของแรงกระทำ ได้แก่ ความแข็งแรงของกล้ามเนื้อมนุษย์ แรงโน้มถ่วง และแรงของสปริงอัด
ปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อบนวัตถุที่อยู่นิ่งจะเกิดขึ้นเฉพาะในกรณีที่ร่างกายนี้ออกแรงกดดันต่อการเชื่อมต่อภายใต้การกระทำของแรงแอคทีฟ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมพวกมันจึงถูกเรียกว่าแรงเฉื่อย
ตามสัจพจน์ของการเชื่อมต่อ ปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อนั้นมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางที่การเชื่อมต่อไม่อนุญาตให้ร่างกายเคลื่อนไหว ดังนั้น หากทราบทิศทางของพันธะที่ป้องกันการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นของแข็ง ก็จะทราบทิศทางของปฏิกิริยาของพันธะด้วย
มาดูประเภทการเชื่อมต่อที่พบบ่อยที่สุด
1. พื้นผิวเรียบหรือระนาบ- เราจะเรียกพื้นผิวเรียบว่าพื้นผิวที่สามารถละเลยแรงเสียดทานได้ในการประมาณครั้งแรก การเชื่อมต่อในรูปแบบของพื้นผิวเรียบป้องกันไม่ให้ร่างกายเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวซึ่งตั้งฉากกับพื้นผิวนี้ ดังนั้นปฏิกิริยาของพื้นผิวเรียบจึงถูกส่งไปยังพื้นผิวนี้ตามปกติและนำไปใช้กับร่างกาย ณ จุดที่สัมผัสกัน .
2. การสนับสนุนที่ราบรื่นการเชื่อมต่อที่ใช้ในรูปแบบของการรองรับที่ราบรื่นช่วยป้องกันไม่ให้ร่างกายเคลื่อนที่ไปในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวของร่างกายที่จุดรองรับ ปฏิกิริยาของตัวรองรับที่เรียบจะถูกส่งไปยังพื้นผิวที่รองรับตามปกติและนำไปใช้กับร่างกาย ณ จุดที่สัมผัสกัน .
3. ด้าย- การเชื่อมต่อที่ทำในรูปแบบของด้ายที่มีความยืดหยุ่นไม่อนุญาตให้ร่างกายเคลื่อนออกจากจุดที่น้ำหนักเพิ่มขึ้น ดังนั้นปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อ มักจะกำกับไปตามด้ายจนถึงจุดที่แนบมาเสมอ
4. ข้อต่อทรงกระบอก- ข้อต่อทรงกระบอก ช่วยให้เพลาหมุนได้ แต่ป้องกันไม่ให้เคลื่อนที่ในเครื่องบิน xOy.กวี ที่ปฏิกิริยาของบานพับทรงกระบอกนั้นอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกับแกนของการหมุนที่เป็นไปได้และทิศทางของมันจะถูกกำหนดโดยการฉายภาพตั้งฉากกันสองครั้งบนแกน โอ้และ โอ้.
5. คันเบ็ดไร้น้ำหนัก- แท่งแข็งไร้น้ำหนัก (ละเลยมวลของมัน) ซึ่งติดบานพับเข้ากับลำตัว ประสบกับการกระทำของแรงเพียงสองแรงที่กระทำที่บานพับ กและ ใน.เช่นเดียวกับโครงสร้างทั้งหมดซึ่งเป็นแกนกลาง เอบีอยู่ในความสมดุล หากแกนอยู่ในสภาวะสมดุลภายใต้การกระทำของแรงสองแรง ดังนั้น ตามสัจพจน์ที่ 1 ของสถิตยศาสตร์ แรงเหล่านี้จะต้องมีขนาดเท่ากัน แต่มุ่งไปในแนวตรงกันข้ามในแนวการกระทำเดียวกัน
6. ซีลแข็งซีลช่วยลดความเป็นไปได้ในการเคลื่อนที่ตามแนวแกน โอ้และ โอ้,เช่นเดียวกับการหมุนในเครื่องบิน xOy.ดังนั้นการเชื่อมต่อดังกล่าวเมื่อร่างกายเป็นอิสระจากการเชื่อมต่อจะถูกแทนที่ด้วยปฏิกิริยา
การเชื่อมต่อใดที่ทำให้เพลาหมุนได้ในขณะที่ป้องกันไม่ให้เคลื่อนที่ไปตามแกน?
ระบบแรงแบน
เรียกว่าระบบแรงซึ่งเป็นเส้นที่มีการกระทำอยู่ในระนาบเดียวกัน แบน.
แรงที่อยู่ตามอำเภอใจ แรงคู่ และแรงที่มาบรรจบกันที่จุดหนึ่งสามารถนำไปใช้บนเครื่องบินได้ ให้เราพิจารณาความสมดุลของระบบแรงที่มาบรรจบกัน
กำลังมาบรรจบกันเรียกว่าแรง ซึ่งเป็นเส้นที่การกระทำตัดกันที่จุดหนึ่ง . มีสองวิธีในการเพิ่มแรงตัดกัน: เรขาคณิต และการวิเคราะห์
เงื่อนไขสำหรับความสมดุลของระบบแรงที่มาบรรจบกันคือโมดูลัสของผลลัพธ์เท่ากับศูนย์ เหล่านั้น. รูปหลายเหลี่ยมแรงจะต้องปิด (โดยใช้วิธีบวกทางเรขาคณิต) หรือในเชิงวิเคราะห์ การฉายแรงผลลัพธ์บนแกนพิกัดจะต้องเท่ากับศูนย์ จากที่นี่ สำหรับระบบแบนของการบรรจบกัน เราจะได้สองค่า สมการสมดุลกองกำลังเหล่านี้:
เพราะฉะนั้น, เพื่อให้ระบบแรงบรรจบกันอยู่ในสมดุล จำเป็นและเพียงพอที่ผลรวมของเส้นโครงของแรงทั้งหมดบนแกนพิกัดแต่ละแกนจะเท่ากับศูนย์
ช่วงเวลาแห่งพลังเอฟ สัมพันธ์กับศูนย์บางแห่ง เกี่ยวกับคือปริมาณเท่ากับผลคูณของแรงและระยะทางที่สั้นที่สุดจากจุดหนึ่ง เกี่ยวกับไปยังแนวปฏิบัติของกำลังและดำเนินการด้วยเครื่องหมายที่เหมาะสม เครื่องหมายบวกตรงกับโมเมนต์ของแรงที่มีแนวโน้มหมุนร่างกายไปรอบจุดหนึ่ง เกี่ยวกับทวนเข็มนาฬิกาและเครื่องหมายลบ - หากแรงมีแนวโน้มที่จะหมุนร่างกายไปในทิศทางของการเคลื่อนที่ตามเข็มนาฬิกา ถ้าแนวแรงเคลื่อนผ่านจุดหนึ่ง โมเมนต์ของแรงสัมพันธ์กับจุดนี้จะเป็นศูนย์
ตั้งฉากหลุดจากจุดหนึ่ง เกี่ยวกับสู่แนวการกระทำของพลัง เอฟ , โทรหาเธอ ไหล่สัมพันธ์กับศูนย์กลางเกี่ยวกับ.
สองสามกองกำลังระบบที่มีขนาดเท่ากันสองแรง แรงที่ขนานกันและมีทิศทางตรงข้ามที่กระทำต่อวัตถุที่จุดสองจุดที่แตกต่างกัน เรียกว่า กองกำลังสองสามอย่าง
ไหล่คู่ เรียกว่าระยะห่างที่สั้นที่สุดระหว่างแนวแรงที่ประกอบกันเป็นคู่
ช่วงเวลาแห่งพลังสองสามอย่างเรียกว่าผลคูณของโมดูลัสของแรงอย่างใดอย่างหนึ่งและไหล่ของทั้งคู่ซึ่งมีเครื่องหมายบวกหรือลบ
ระบบแรงระนาบตามอำเภอใจสามารถถูกแทนที่ด้วยแรงหนึ่งแรงเท่ากับผลรวมทางเรขาคณิตของแรงทั้งหมดที่ใช้ที่จุดศูนย์กลางที่เลือกโดยพลการ และโมเมนต์หนึ่งเท่ากับผลรวมพีชคณิตของโมเมนต์ของคู่ที่แนบกัน
แรง R ที่ได้รับจากการลดลงเรียกว่า แรงลัพธ์(มันไม่ใช่ผลลัพธ์สำหรับระบบกำลังที่กำหนด เนื่องจากมันไม่ได้แทนที่การกระทำของพวกเขา) และ ม 0 - ช่วงเวลาที่เกิด
คำจำกัดความต่อไปนี้ได้รับการยอมรับ:
1. จุด เกี่ยวกับเรียกว่า นำศูนย์.
2. เวกเตอร์ R เท่ากับผลรวมเรขาคณิตของแรงทั้งหมด คือ เวกเตอร์หลักค่าของมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเลือกศูนย์ลดนั่นคือ R เป็นปริมาณคงที่
3. ช่วงเวลา ม 0 , เท่ากับผลรวมพีชคณิตของโมเมนต์ของคู่ที่เกี่ยวข้องเรียกว่า ประเด็นหลัก;ค่าของมันขึ้นอยู่กับการเลือกจุดศูนย์กลางของการลดลง
1.4. กรณีพิเศษของการหล่อ
1. R=0, ม 0 0 - ระบบแรงถูกนำมาจับคู่กับโมเมนต์ที่มีค่าเท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของโมเมนต์ของแรงทั้งหมดที่สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางของการลดลง ในกรณีนี้ โมเมนต์หลักไม่ได้ขึ้นอยู่กับจุดศูนย์กลางของการลดลง
2. ร 0, ม โอ=0 - ระบบลดลงเหลือแรงผลลัพธ์หนึ่งแรงที่กระทำที่จุดนั้น เกี่ยวกับ;เวกเตอร์หลักในกรณีนี้คือผลลัพธ์ เนื่องจากเวกเตอร์หลักเพียงอย่างเดียวจะแทนที่แรงกระทำทั้งหมด
3. ร 0, ม 0 0 - ระบบแรงดังกล่าวสามารถถูกแทนที่ด้วยแรงผลลัพธ์หนึ่งแรงที่ใช้ในจุดศูนย์กลางการลดใหม่ซึ่งอยู่ห่างจากแรงก่อนหน้า ง= ม 0 /ร.
4. ร= 0, ม โอ = 0 - ระบบระนาบของแรงอยู่ในสมดุล
เงื่อนไขการวิเคราะห์เพื่อความสมดุลของระบบแรงระนาบเงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับความสมดุลคือ: ร=0และ ม 0 = 0. โดยการออกแบบเวกเตอร์ รบนแกนพิกัดเราได้
ร เอ็กซ์ = 0 และ ร ที่ = 0 เพราะ
(1.1)
รู้ว่า
(1.2)
เราได้รับ
เงื่อนไขการวิเคราะห์เพื่อความสมดุลของระบบแรงระนาบโดยพลการ:
(1.3)
สมการเหล่านี้มักถูกเรียกว่า สมการสมดุลพื้นฐาน ในบางครั้งแนะนำให้สร้างเงื่อนไขสมดุลในรูปแบบของสมการสองโมเมนต์และสมการฉายภาพหนึ่งสมการ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแรง:
ในกรณีนี้แกน โอ้ไม่ควรตั้งฉาก เอบี
ระบบกำลังเชิงพื้นที่
เชิงพื้นที่เราจะเรียกระบบของแรง เส้น ซึ่งการกระทำนั้นมีทิศทางใดๆ ในอวกาศ
โมเมนต์ของแรงสัมพันธ์กับจุด (ศูนย์กลาง) เวกเตอร์ของโมเมนต์แรงสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางบางแห่งคือผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์รัศมีของจุดที่ใช้แรงที่ดึงจากจุดศูนย์กลางนี้กับเวกเตอร์แรง
ตามคำนิยาม
(1.4)
โมดูลัสของเวกเตอร์โมเมนต์แรงที่สัมพันธ์กับศูนย์กลาง เกี่ยวกับจะเท่ากับโมเมนต์แรงสัมพันธ์กับจุด เกี่ยวกับ,อยู่ด้วยแรงนี้ในระนาบเดียวกัน
เป็นที่ทราบกันว่าเวกเตอร์ใดๆ ก็ตามสามารถขยายไปตามแกนพิกัดได้ และเวกเตอร์รัศมีก็สามารถขยายไปตามแกนพิกัดได้เช่นกัน ร จุดใช้กำลังและกำลัง เอฟ
เส้นโครงของเวกเตอร์โมเมนต์แรงบนแกนจะมีค่าเท่ากันในเชิงตัวเลข โมเมนต์ของแรงรอบแกน:
ม x = ยฟ z - zF y;
ม ย = zF เอ็กซ์ – xF z ; (1.5)
ม z = xF y - yF x;
(1.6)
สมการสามตัวแรกเป็นนิพจน์เชิงวิเคราะห์สำหรับกำหนดโมเมนต์แรงรอบแกนพิกัด
ทฤษฎีบทว่าด้วยการนำระบบแรงเชิงพื้นที่มาสู่ศูนย์กลางที่กำหนด ระบบแรงเชิงพื้นที่ใดๆ ที่กระทำการ บนวัตถุที่แข็งเกร็งอย่างยิ่งสามารถถูกแทนที่ด้วยแรงเดียวในเชิงเรขาคณิตเท่ากับผลรวมของแรงกระทำทั้งหมดที่กระทำที่ศูนย์กลางที่เลือกโดยพลการ และโมเมนต์เวกเตอร์เท่ากับผลรวมเรขาคณิตของโมเมนต์ของแรงทั้งหมดที่สัมพันธ์กับศูนย์กลางของ การลดน้อยลง.
นิพจน์เชิงวิเคราะห์เพื่อกำหนดเวกเตอร์หลักและโมเมนต์หลักเวกเตอร์หลัก รและประเด็นหลัก ม 0 พบได้ในเชิงเรขาคณิต (โดยการสร้างรูปหลายเหลี่ยมเวกเตอร์) สำหรับระบบกำลังเชิงพื้นที่ การระบุกองกำลังในเชิงวิเคราะห์จะง่ายกว่า เราใช้จุดลดเป็นจุดเริ่มต้นของพิกัด จากนั้น เมื่อฉายภาพความเท่าเทียมกันของเวกเตอร์บนแกนพิกัด เราจะได้:
(1.7)
สิ่งที่เรียกว่าเวกเตอร์หลักของระบบแรง และมันขึ้นอยู่กับจุดลดลงหรือไม่?
กรณีพิเศษของการหล่อระบบอวกาศใดๆ ก็ตามสามารถถูกแทนที่ด้วยเวกเตอร์หลักและโมเมนต์หลักได้ ลองพิจารณากรณีพิเศษที่เป็นไปได้:
ก) กรณีสมดุล:
ม 0 = 0 ; ร=0
b) ระบบแรงลดลงเหลือคู่(ร่างกายแข็งเกร็งหมุน):
ร = 0 ; ม 0 0 ;
c) ระบบแรงลดลงตามผลลัพธ์:
กรณีที่ 1 – ร 0, ม 0 = 0 - ผลลัพธ์จะผ่านจุดศูนย์กลางของการลดลง (จุดที่ เกี่ยวกับ);
กรณีที่ 2 – ร 0 , ม 0 0 - ในกรณีนี้ทั้งแรงผลลัพธ์และคู่ผลลัพธ์อยู่ในระนาบเดียวกันนั่นคือ ร ม 0 . นี่เป็นกรณีพิเศษของระบบกำลังเครื่องบิน แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้แล้วว่ากรณีดังกล่าวสามารถให้ผลลัพธ์ไม่ได้อยู่ที่จุดศูนย์กลางของการลดลง แต่อยู่ที่จุดอื่นที่อยู่ห่างจากจุดนั้นที่ระยะเท่ากับ ม 0 /ร.ดังนั้น ระบบเชิงพื้นที่จึงถูกแทนที่ด้วยผลลัพธ์หนึ่งที่ไม่ผ่านจุดศูนย์กลางของการลดลง
d) ระบบลดลงเป็นสกรูแบบไดนามิก:
ร 0 ; ม 0 0 ,
และพวกมันไม่ตั้งฉาก
เงื่อนไขการวิเคราะห์เพื่อความสมดุลของระบบแรงเชิงพื้นที่เงื่อนไขที่จำเป็นและเพียงพอสำหรับความสมดุลของระบบอวกาศโดยพลการคือความเท่าเทียมกันของเวกเตอร์หลักและโมเมนต์หลักเป็นศูนย์:
ร = 0; ม 0 = 0.
เนื่องจาก
(1.8)
ที่ ร เอ็กซ์ , อาร์ ที่ และ ร zจะต้องเป็น
มีค่าเท่ากับศูนย์ การให้เหตุผลที่คล้ายกันใช้ได้กับเวกเตอร์โมเมนต์หลัก ดังนั้นเพื่อความสมดุลของระบบกำลังเชิงพื้นที่โดยพลการจึงมีความจำเป็นและเพียงพอ:
(1.9)
เขียนสมการสมดุลพื้นฐานสำหรับระบบแรงเชิงพื้นที่ตามอำเภอใจ
1.6. การกำหนดจุดศูนย์ถ่วง
จุดศูนย์ถ่วงของร่างกายแข็งเกร็งแรงดึงดูดของอนุภาคแต่ละอนุภาคในร่างกายพุ่งเข้าหาศูนย์กลางโลกโดยประมาณ เนื่องจากขนาดของร่างกายที่พิจารณามีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับรัศมีของโลก แรงเหล่านี้จึงถือว่าขนานกัน ผลลัพธ์ของแรงขนานเหล่านี้ซึ่งเท่ากับผลรวมคือน้ำหนักของร่างกาย และศูนย์กลางของระบบแรงขนานนี้ซึ่งใช้น้ำหนักของร่างกายเรียกว่า จุดศูนย์ถ่วงของร่างกาย
เรียกว่าจุดประยุกต์ของระบบผลลัพธ์ของแรงขนานที่กระทำต่อวัตถุแข็งตัวเดียว ศูนย์กลางของแรงคู่ขนานตำแหน่งของศูนย์กลางของแรงขนานที่สัมพันธ์กับจุดกำเนิดของพิกัดจะถูกกำหนดโดยพิกัดของศูนย์กลางของแรงขนาน x ค , ย ค , z ค .
พิกัดของศูนย์กลางของแรงขนานถูกกำหนดโดยสูตร:
(1.10)
พิกัดจุดศูนย์ถ่วงของวัตถุแข็งเกร็ง หากอยู่ในสูตรกำหนดพิกัดจุดศูนย์กลางแรงขนานแทน เอฟ ix , เอฟ ฉัน , เอฟ ฉัน , และ รทดแทน ต ฉัน ก เอ็กซ์ ต ฉัน ก ที่ , ต ฉัน ก z , และ ทีจี,จากนั้นเราได้รับการพึ่งพาเพื่อกำหนดพิกัดของจุดศูนย์ถ่วงของร่างกาย:
(1.11)
ที่ไหน ต ฉัน , โวลต์ ฉัน - ตามลำดับ มวลและปริมาตรของแต่ละอนุภาคของวัตถุที่เป็นของแข็ง และ ตและ วี - มวลและปริมาตรทั้งหมดของร่างกายที่เป็นเนื้อเดียวกัน
วิธีการหาจุดศูนย์ถ่วง
วิธีการแบ่งเป็นตัวเลขตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วงซึ่งเป็นที่รู้จัก ใช้ในกรณีที่ร่างกายสามารถแบ่งออกเป็นองค์ประกอบจำนวนจำกัดได้
วิธีการบวกเป็นกรณีพิเศษของวิธีการแยกย่อยเป็นตัวเลขง่ายๆ มันถูกใช้เมื่อร่างกายถูกแบ่งออกเป็นร่างง่าย ๆ ทราบตำแหน่งของจุดศูนย์ถ่วง แต่บางส่วนเท่านั้น รูปทรงเรขาคณิตเป็นตัวแทนของความว่างเปล่า
วิธีการบูรณาการใช้ในกรณีที่สองวิธีแรกไม่สามารถใช้หาจุดศูนย์ถ่วงได้
วิธีการทดลองทำได้ 2 วิธี คือ การแขวนและการชั่งน้ำหนัก
วิธีการแขวนคือให้แขวนบนเส้นด้ายโดยใช้วัตถุแบนซึ่งไม่สามารถแบ่งออกเป็นรูปร่างธรรมดาซึ่งมีตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วงที่ทราบได้ ลากเส้นตามเส้นนี้บนระนาบลำตัว จากนั้นร่างแบนนี้จะถูกปลดออกและแขวนไว้ที่จุดอื่นหลังจากนั้นจึงดำเนินการอีกครั้ง เส้นแนวตั้ง(ตามเส้นช่วงล่าง) จุดตัดของเส้นทั้งสองนี้ทำให้เป็นจุดศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง
วิธีการชั่งน้ำหนัก โดยทั่วไปใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่: เครื่องบิน เฮลิคอปเตอร์ และเครื่องจักรอื่นๆ หากทราบมวล ให้วางล้อหลังไว้บนตาชั่งและหาปฏิกิริยาตามการอ่านค่าของตาชั่ง จากนั้นพวกเขาก็สร้างสมการสมดุลขึ้นมาอันหนึ่ง, และต่อไป ค้นหาค่าที่ต้องการเช่น ตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วง
ระบุวิธีการกำหนดพิกัดจุดศูนย์ถ่วงของวัตถุแข็งเกร็ง ระบุความแตกต่างระหว่างวิธีทดลองกับวิธีบวก
ส่วนที่ 2 จลนศาสตร์ .
2.1. จลนศาสตร์ของจุด
แนวคิดพื้นฐานจลนศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของกลศาสตร์ที่ศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศจากมุมมองทางเรขาคณิต โดยไม่เกี่ยวข้องกับแรงที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวนี้
มีการศึกษาในกลศาสตร์ทฤษฎี รูปแบบที่ง่ายที่สุดการเคลื่อนไหว - การเคลื่อนไหวทางกลการเคลื่อนที่ทางกลจะถือว่าสัมพันธ์กับระบบอ้างอิงที่เลือกเสมอ ซึ่งสามารถเคลื่อนที่หรือหยุดนิ่งตามเงื่อนไขได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่ทางกลของวัตถุบนพื้น ระบบแกนพิกัดคงที่เราเลือกระบบแกนที่เชื่อมต่อกับโลกอย่างสม่ำเสมอ
จลนศาสตร์ศึกษาอะไร?
วิธีการระบุการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุจุดที่เคลื่อนที่อธิบายเส้นบางเส้นในอวกาศ หรือ วิถีจุด
จะมีการระบุความเคลื่อนไหวของจุด ด้วยวิธีธรรมชาติ ถ้ารู้:
วิถีจุด - ส ;
การขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความยาวของส่วนวิถีตรงเวลาหรือ สมการการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุ
- ส = ฉ (ที ) (2.1.)
จุดเริ่มต้นของการเคลื่อนไหว
ทิศทางการนับ
ตำแหน่งของจุดในอวกาศถูกกำหนดโดยเวกเตอร์รัศมี ร , ดึงจากจุดศูนย์กลางคงที่ไปยังจุดที่กำหนด ม.วิธีการระบุการเคลื่อนไหวนี้เรียกว่า เวกเตอร์
ตำแหน่งของจุดในอวกาศในกรณีนี้จะถูกกำหนดโดยตำแหน่งทางเรขาคณิตของปลายเวกเตอร์ ร .
ด้วยวิธีพิกัด งานการเคลื่อนไหว ต้องรู้จักการพึ่งพาซึ่งสามารถใช้เพื่อกำหนดได้ พิกัดของจุดในอวกาศเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป:
x = ฉ 1 (ที ) ; ย = ฉ 2 (ที ) ; z = ฉ 3 (ที ) (2.2)
สมการเหล่านี้เรียกว่า สมการการเคลื่อนที่ของจุดในพิกัดคาร์ทีเซียนด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ในแต่ละช่วงเวลาคุณสามารถกำหนดตำแหน่งของจุดในอวกาศได้ ถ้าตรงประเด็น เคลื่อนที่บนเครื่องบินจากนั้นตำแหน่งของมันจะถูกกำหนดโดยสมการสองสมการ
x = ฉ 1 (ที ) ; ย = ฉ 2 (ที ) (2.3)
ถ้าจุด เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงดังนั้นการเคลื่อนที่จะถูกกำหนดโดยสมการเดียวเท่านั้น:
x = ฉ 1 (ที ) (2.4)
2.2. ความเร็วชี้
ความเร็วของจุดแสดงถึงความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของจุด ด้วยวิธีเวกเตอร์เพื่อระบุการเคลื่อนไหว ตำแหน่งของจุดในแต่ละช่วงเวลาจะถูกกำหนดโดยเวกเตอร์รัศมี ร 1 = ร(ที)
ให้ทันเวลา ทีจุดครองตำแหน่ง เอ็มกำหนดโดยเวกเตอร์รัศมี ร = ร(เสื้อ)- ในช่วงเวลาหนึ่ง ที + ทีจุดนั้นจะเข้ารับตำแหน่ง ม 1 , กำหนดโดยเวกเตอร์รัศมี ร- เวกเตอร์รัศมีนี้จะเท่ากับผลรวม: ร 1 = ร + ร .
ทัศนคติ ร / ที คือเวกเตอร์ของความเร็วเฉลี่ย และอนุพันธ์ของเวกเตอร์ของ รตามเวลา ทีและจะเป็นเวกเตอร์ความเร็ว ณ เวลาที่กำหนด:
(2.5)
เนื่องจาก โวลต์คืออนุพันธ์ของฟังก์ชัน r = r(t) ,จากนั้นเวกเตอร์ความเร็วจะพุ่งในแนวสัมผัสไปยังวิถีของจุดวัสดุเสมอ
หากการเคลื่อนที่ของจุดหนึ่งเป็นไปตามธรรมชาติ ก็จะทราบวิถีโคจรของมัน เอบี,จุดเริ่มต้นของการเคลื่อนที่ ทิศทาง และสมการของการเคลื่อนที่
ส = ส (ที ) (2.6)
ให้เราใช้การพึ่งพาที่ได้รับเพื่อความเร็ว และจินตนาการถึงความเร็วเฉลี่ยโดยไม่ต้องคำนึงถึงเวกเตอร์หน่วย
(2.7)
เนื่องจาก ส - ปริมาณเป็นสเกลาร์ แล้วก็เวกเตอร์ ส / ที จะมีทิศทางสัมผัสกับวิถีที่จุดนั้น ม.
เมื่อจุดเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้ง แนะนำให้ประมาณความเร็วในพื้นที่ขนาดเล็กมาก โดยมีเงื่อนไขว่าเวลามีค่าน้อยมาก:
(2.8)
อนุพันธ์คือค่าพีชคณิตของความเร็ว
ความเร็วสัมบูรณ์ของจุดวัตถุคือค่าความต่างของเส้นทางเทียบกับเวลาหรืออนุพันธ์อันดับหนึ่งของเส้นทางตามเวลา
เนื่องจากความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ สำหรับระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่ ค่าสัมบูรณ์จะเท่ากับเส้นทแยงมุม Parallepiped สร้างขึ้นจากการฉายภาพเวกเตอร์ความเร็ว โวลต์ เอ็กซ์ , โวลต์ ที่ และ โวลต์ z . จากนั้นสามารถกำหนดขนาดของเวกเตอร์ความเร็วได้:
(2.9)
2.3. การเร่งความเร็วแบบจุด
เวกเตอร์ความเร่งจุด
(2.10)
ความเร่งสัมบูรณ์ของจุดวัตถุคือค่าความต่างของความเร็วเทียบกับเวลา หรืออนุพันธ์อันดับสองของเส้นทางตามเวลาหากทราบการคาดการณ์แล้วก เอ็กซ์ , ก ที่ และ ก z ของเวกเตอร์นี้บนแกนพิกัด จากนั้นจึงสามารถกำหนดโมดูลความเร่งได้:
(2.11)
ด้วยวิธีธรรมชาติในการระบุวิถีโคจรของจุดวัสดุ เวกเตอร์ความเร่งของวัตถุสามารถขยายไปตามแกนพิกัดธรรมชาติได้ ก และ ก n :
(2.12)
การฉายภาพความเร่งลงบนเวกเตอร์หน่วยก เรียกว่า ความเร่งในวงสัมผัส ซึ่งเปลี่ยนโมดูลความเร็ว:
(2.13)
ความเร่งในวงโคจรจะเกิดขึ้นเฉพาะในการเคลื่อนที่ของเส้นโค้งที่ไม่สม่ำเสมอเท่านั้น
อัตราเร่งปกติก n เปลี่ยนทิศทางของเวกเตอร์ความเร็วโวลต์ , ดังนั้นจุดวัสดุจึงเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้ง
(ρ - รัศมีความโค้งของวิถี)
(2.14)
2.4. กรณีพิเศษของการเคลื่อนย้ายวัสดุ
คะแนน
1. ก n = 0 ; ก τ = 0. ดังนั้น ความเร่งรวม ก = 0. จุดเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง กฎการเคลื่อนที่ในกรณีนี้
ส = ส 0 + โวลต์ 0 ที (2.15)
ที่ไหน ส 0 - พิกัดส่วนโค้งในช่วงเวลาเริ่มต้นโวลต์ 0 - ความเร็วของการเคลื่อนที่ของจุด ณ ช่วงเวลาเริ่มต้นของการเคลื่อนที่ (ความเร็วจะไม่เปลี่ยนแปลงในเวลาอื่นที , เพราะ การเคลื่อนไหวไม่เร่ง)
2. ก n ≠ 0; ก τ = 0. - การเคลื่อนไหวโค้งสม่ำเสมอ เวกเตอร์ความเร็วของจุดวัสดุจะเปลี่ยนในทิศทางเท่านั้น กฎการเคลื่อนที่ตามวิถีโค้งจะถูกเขียนคล้ายกับกรณีแรก:
ส=ส 0 + โวลต์ 0 ที (2.16)
3. ก n = 0 ; ก τ ≠ 0 - การเคลื่อนที่ด้วยความเร่งเป็นเส้นตรงตามกฎหมาย
(2.17)
4. ก n ≠ 0; ก τ ≠ 0 - การเคลื่อนที่ด้วยความเร่งโค้งตามกฎหมาย
(2.18)
2.5. การเคลื่อนไหวที่ง่ายที่สุดของร่างกายแข็งทื่อ
การเคลื่อนไหวไปข้างหน้านี่เรียกว่าก้าวหน้าการเคลื่อนที่ของวัตถุแข็งเกร็งซึ่งมีเส้นตรงใดๆ เกิดขึ้นร่างกายในระหว่างการเคลื่อนไหวยังคงขนานกับจุดเริ่มต้นตำแหน่ง.
ในระหว่างการเคลื่อนที่เชิงแปล ทุกจุดจะอธิบายวิถีโคจรเดียวกัน และในแต่ละช่วงเวลาจะมีความเร็วและความเร่งเท่ากันทางเรขาคณิต คุณสมบัติพื้นฐานของการเคลื่อนที่แบบแปลนี้ทำให้สามารถศึกษาการเคลื่อนไหวที่จุดใดจุดหนึ่งได้ ตัวอย่างของการเคลื่อนที่แบบแปลนคือการเคลื่อนที่ของลูกสูบ เครื่องยนต์ไอน้ำ, สไลเดอร์พร้อมคัตเตอร์ในเครื่องไสแบบกากบาท ในกรณีเหล่านี้ วิถีของจุดของร่างกายจะเป็นเส้นตรง ในล้อคู่หนึ่ง (รูปที่ 1) วิถีของจุดต่างๆ แสดงถึงวงกลม หุ้นส่วนเอง เอเอ 1 เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและล้อก็หมุน มีวิถีการเคลื่อนที่ของจุดที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นระหว่างการเคลื่อนไหวของร่างกาย เมื่ออุปกรณ์ลงจอดของเครื่องบินรบ MiG-21 ถูกขยายออกไป ล้อจะทำการเคลื่อนที่แบบแปลน และวิถีของจุดล้อจะมีเส้นโค้งเชิงพื้นที่
รูปที่ 1.
การเคลื่อนที่แบบหมุนรอบแกนคงที่วราการเคลื่อนที่ของวัตถุที่แข็งเกร็งเรียกว่าสำคัญซึ่งในนั้นจุดเหล้ารัมของร่างกายเคลื่อนที่ในระนาบตั้งฉากกับเส้นตรงที่มองเห็น เรียกว่า แกนการหมุนของร่างกาย และอธิบายวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางอยู่บนแกนนี้เพื่อดำเนินการเคลื่อนไหวนี้ จะต้องยึดจุดสองจุดของร่างกายแข็งเกร็งโดยไม่เคลื่อนไหว เอ และ บี(รูปที่ 2) จากนั้นเส้นตรงที่ผ่านจุดเหล่านี้คือแกนการหมุน
เมื่อวัตถุหมุน มุมการหมุนของร่างกายจะเปลี่ยนไปตามเวลา:
φ =ฉ(ที) (2.19)ข้าว. 2
การพึ่งพานี้เรียกว่า สมการการเคลื่อนที่แบบหมุนร่างกาย
ปริมาณที่แสดงลักษณะความเร็วของการเปลี่ยนแปลงในมุมการหมุน φ เมื่อเวลาผ่านไปเรียกว่า ความเร็วเชิงมุมของร่างกายค่าของมันถูกกำหนดโดยสูตร
(2.20)
เมื่อพิจารณาแล้วว่า ส = ร φ และด้วยเหตุนี้
,
เราได้รับ 
(2.21)
จากนี้เราจะพบกับ ความเร็วเชิงเส้นของจุดหมุนร่างกายสั่น
โวลต์ ม = ω ร . (2.22)
ปริมาณที่แสดงถึงอัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วเชิงมุมในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่า ความเร่งเชิงมุม
(2.23)
ถ้า dω / dt > 0 และ dφ / dt > 0 จากนั้นการเคลื่อนที่จะถูกเร่งความเร็ว ถ้า dω / dt < 0, a dφ / dt > 0 แสดงว่าการเคลื่อนไหวช้า
การเคลื่อนไหวแบบใดที่เรียกว่าการแปลความหมาย?
และอันไหนที่หมุนได้?
2.6. กรณีพิเศษของการหมุนเวียน
การเคลื่อนไหวของร่างกาย
1. ω = ค่าคงที่- การเคลื่อนที่แบบหมุนสม่ำเสมอตลอด
กฎ
φ = φ 0 + ω ที (2.24)
ε = ค่าคงที่- การเคลื่อนที่แบบหมุนสม่ำเสมอ
(เร่งความเร็วสม่ำเสมอหรือชะลอตัวเท่ากัน) กฎการเคลื่อนที่ของเขา:
(2.25)
การเคลื่อนที่ระนาบของวัตถุแข็งเกร็งแบนหรือแบนพาราลการเคลื่อนไหวที่ถูกต้องของร่างกายที่แข็งทื่อเป็นการเคลื่อนไหวเช่นนี้โดยที่แต่ละจุดของร่างกายเคลื่อนที่ไปในระนาบขนานกันสัมพันธ์กับระนาบคงที่บางอันตัวอย่างของการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน ได้แก่ การเคลื่อนที่ของลูกยางบนน้ำแข็ง หรือล้อของรถไฟตามแนวทางตรง
การเคลื่อนที่ของวัตถุในระนาบสามารถแบ่งออกเป็นแบบแปลนและแบบหมุนโดยสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางที่เลือก ในรูป รูปที่ 3 แสดงให้เห็นว่าร่างกายจากตำแหน่งที่ฉันสามารถย้ายไปยังตำแหน่ง II ได้โดยใช้สองตัวเลือก
ตัวเลือก.เราขยับร่างกายไปเรื่อย ๆ เพื่อให้เป็นเส้นตรง เอบี,เมื่อเคลื่อนขนานไปกับตัวมันเอง ก็เข้ารับตำแหน่งในอวกาศ ก 2 ใน 1 . หลังจากนั้นเราก็หมุนตัวไปรอบๆจุด ใน 1 โดยมุม φ 1
ตัวเลือก.ให้เราขยับร่างกายจากตำแหน่งที่ 1 เพื่อเป็นเส้นตรง เอบีตรงกับเส้นตรง ก 1 ใน 2 , ขนานไปกับมัน หลังจากนั้นเราจะหมุนลำตัวไปรอบๆจุด ก 1 จนถึงจุด ใน 2 จะไม่ตีเครื่องหมาย ใน 1 . เนื่องจาก ก 1 บี 2 || ก 2 บี 1 , แล้วมุม φ 1 = φ 2 ดังนั้นเพื่อที่จะเข้ารับตำแหน่งที่ 2 ร่างกายจึงสามารถทำได้
ข้าว. 3
กับ 
ทำการเคลื่อนไหวการแปลต่าง ๆ (ขึ้นอยู่กับเสาที่เลือก) กการหมุนเวียนทั้งในเวอร์ชันแรกและเวอร์ชันที่สองจะเหมือนกัน
เพราะฉะนั้น, การเคลื่อนไหวแบบเรียบๆสามารถย่อยสลายได้เป็น
การเคลื่อนไหวของร่างกายพร้อมกับเสาที่เลือกและ
คำโกหกระมัดระวังเรื่องเสาข้าว. 4
ส่วนใหญ่แล้วเสาดังกล่าวจะเลือกจุดศูนย์กลางมวลของร่างกาย
ศูนย์ความเร็วชั่วขณะเรียกว่าจุดที่เชื่อมต่อกับร่างกายอย่างสม่ำเสมอซึ่งมีความเร็วเท่ากับศูนย์ ศูนย์ความเร็วชั่วขณะจุดศูนย์กลางความเร็วชั่วขณะ (IVC) อยู่ในแนวตั้งฉากกับความเร็วของจุดของร่างกายที่ละเว้นจากจุดเหล่านี้ (รูปที่ 4) กรณีต่างๆ ของการกำหนดศูนย์ความเร็วชั่วขณะจะแสดงไว้ในรูปที่ 1 5, เอ-ซี
ข้าว. 5
การเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนไหว ในเครื่องจักรมักจะเปลี่ยนการเคลื่อนไหวหนึ่งไปสู่อีกการเคลื่อนไหวหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ในกลไกข้อเหวี่ยง (รูปที่ 6) ข้อเหวี่ยง โอเอทำให้เกิดการเคลื่อนไหวแบบหมุน ซึ่งจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบแปลนของแถบเลื่อน ใน.เมื่อแก้ไขปัญหาในทางปฏิบัติ อาจจำเป็นต้องค้นหากฎของการเคลื่อนที่หรือความเร็วนี้ ลองดูตัวอย่าง
ข้าว. 6.
ส่วนที่ 3 ไดนามิก
กฎของพลศาสตร์และสมการ
การเคลื่อนไหวของจุด
ไดนามิกส์เป็นสาขาหนึ่งของกลศาสตร์ที่ศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้อิทธิพลของแรงที่ใช้กับวัตถุเหล่านั้น
พลวัตจะขึ้นอยู่กับกฎที่นิวตันกำหนด
กฎข้อที่หนึ่งคือกฎความเฉื่อยก่อตั้งโดยกาลิเลโอว่า: จุดวัตถุจะรักษาสภาวะการนิ่งหรือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอจนกว่าอิทธิพลของวัตถุอื่นจะเปลี่ยนไปนี่คือรัฐ
กฎข้อที่สอง- กฎพื้นฐานของพลศาสตร์ - สร้างความสัมพันธ์ระหว่างความเร่ง มวล และแรง: ความเร่งของจุดวัสดุเป็นสัดส่วนกับแรงที่กระทำและมีค่าเท่ากันทิศทาง.ให้เราเขียนกฎนี้ในรูปแบบที่ออยเลอร์มอบให้กับกฎนี้ (รูปที่ 7):
ทา =เอฟ . (3.1)
ใน 
กลศาสตร์คลาสสิกมวล ตนำมาเป็นค่าคงที่ น้ำหนักคือการวัดความเฉื่อยของวัตถุในการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ให้เราเขียนกฎพื้นฐานของพลศาสตร์ในรูปแบบของความเท่าเทียมกันแบบสเกลาร์โดยฉายภาพความเท่าเทียมกันของเวกเตอร์บนแกนพิกัด: รูปที่ 7
สูงสุด x = F x
ที่ ที่ = เอฟ ย (3.2)
มาซ = Fz .
กฎข้อที่สามมีการกำหนดไว้ดังนี้: สำหรับทุกคนสอดคล้องกับทิศทางที่เท่ากันและตรงกันข้ามของการตอบโต้กฎข้อนี้กำหนดว่าในระหว่างปฏิสัมพันธ์ของวัตถุทั้งสอง ไม่ว่าพวกมันจะอยู่ในสถานะจลน์ศาสตร์ใดก็ตาม แรงที่ใช้กับวัตถุทั้งสองนั้น
มีค่าโมดูลัสเท่ากันและพุ่งไปตามแนวเส้นตรงหนึ่งเส้นในทิศทางตรงกันข้าม
อะไรที่เรียกว่าไดนามิก?
กฎข้อที่สี่นิวตันไม่ได้กำหนดขึ้นเป็นกฎกลศาสตร์แยกต่างหาก แต่การสรุปทั่วไปของกฎรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานของแรงสามารถพิจารณาได้ดังนี้: หลายอย่างในเวลาเดียวกันกองกำลังรักษาการให้ความเร่งแบบเดียวกับที่รายงานไปยังจุดนั้นจะเป็นแรงหนึ่งเท่ากับผลรวมเรขาคณิต
การแสดงออกของเวกเตอร์ของกฎพื้นฐานของไดนามิกสามารถฉายลงบนแกนคาร์ทีเซียนหรือแกนพิกัดธรรมชาติได้ ในกรณีแรกที่เราได้รับ สมการการเคลื่อนที่ของสสารจุดในระบบพิกัดคาร์ทีเซียนสี่เหลี่ยม:
(3.3)
ที่ไหน 
ในกรณีที่สองเราได้รับ สมการธรรมชาติของการเคลื่อนที่:
ม n = ฟ n ; ต ก τ = เอฟ τ ; ม n = ฟ n (3.4)
ที่ไหน ก n = โวลต์ 2 / ρ ; ก τ = ง 2 ส / dt 2 .
ตั้งชื่อกฎกลศาสตร์แยกต่างหากที่สรุปการกระทำเวกเตอร์ของแรงในอวกาศ
3.2. แรงที่กระทำต่อจุด
ระบบเครื่องกล
ระบบเครื่องกลเรียกชุดของจุดวัสดุที่เลือกสรรทางจิตใจซึ่งมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน บางครั้งเรียกว่าระบบกลไก ระบบวัสดุหรือ ระบบจุดวัสดุมีระบบ ฟรีคะแนน (เช่น ระบบสุริยะ) และ ไม่ว่างจุดวัสดุ (การเคลื่อนไหวถูกจำกัดโดยการเชื่อมต่อ) ตัวอย่างของระบบคะแนนที่ไม่ฟรีคือกลไกหรือเครื่องจักรใดๆ
แรงทั้งหมดที่กระทำต่อระบบคะแนนที่ไม่อิสระสามารถแบ่งออกเป็นได้ กองกำลังที่ระบุและ ปฏิกิริยาการเชื่อมต่อ
ตามเกณฑ์อื่น แรงที่กระทำต่อจุดของระบบกลไกใด ๆ สามารถแบ่งออกเป็นได้ ภายนอกและภายในให้เราตกลงที่จะแสดงถึงพลังภายนอก เอฟ อี , และกำลังภายใน เอฟ เจ .
แรงภายนอกคือแรงที่กระทำต่อจุดของระบบจากจุดวัตถุซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของระบบที่กำหนด
แรงภายในคือแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างจุดวัสดุของระบบกลไกที่กำหนด ตัวอย่างของแรงภายในคือแรงยืดหยุ่นที่กระทำระหว่างอนุภาคของตัวยางยืดที่เป็นระบบกลไก
แรงเดียวกันอาจเป็นได้ทั้งภายนอกหรือภายใน ขึ้นอยู่กับระบบกลไกที่กำลังพิจารณา ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของแบริ่งเพลาคือแรงภายนอกเพลา ปฏิกิริยาเดียวกันนี้สามารถนำมาประกอบกับแรงภายในได้หากเราพิจารณาการติดตั้งทั้งหมดพร้อมกับเฟรม
ดังนั้น ขึ้นอยู่กับประเภทของการจำแนกประเภทของแรง แรงใดๆ อาจเป็นแรงภายนอกหรือภายใน ในเวลาเดียวกันก็สามารถเป็นแรงที่กำหนดหรือปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อได้ การเคลื่อนที่ของจุดในระบบขึ้นอยู่กับแรงทั้งภายนอกและภายใน
ตามกฎแห่งความเท่าเทียมกันของการกระทำและปฏิกิริยา แรงภายในแต่ละแรงจะสอดคล้องกับแรงภายในอีกแรงหนึ่ง ซึ่งมีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้าม
จากนี้จึงสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:
เวกเตอร์หลักของแรงภายในทั้งหมดของระบบมีค่าเท่ากับศูนย์:
(3.5)
ผลรวมของเส้นโครงบนแกนพิกัดจะเท่ากับศูนย์ด้วย:
(3.6)
ประเด็นหลักแรงภายในทั้งหมดของระบบสัมพันธ์กับศูนย์กลางใด ๆ และ แกนประสานงานเท่ากับศูนย์:
(3.7)
หรือ
(3.8)
แม้ว่าสมการเหล่านี้จะมีรูปแบบของสมการสมดุลสำหรับแรงที่ใช้อย่างไม่มีกฎเกณฑ์ในอวกาศ แต่แรงภายในกลับไม่สมดุล เนื่องจากถูกนำไปใช้กับ จุดที่แตกต่างกันระบบและอาจทำให้จุดเหล่านี้เคลื่อนที่สัมพันธ์กัน
หากระบบกลไกประกอบด้วยจุดวัสดุจำนวนหนึ่ง เคจากนั้นโดยการกำหนดจุดศูนย์กลางมวลของระบบดังกล่าวและใช้กฎพื้นฐานของพลศาสตร์โดยคำนึงว่าเวกเตอร์หลักมีค่าเท่ากับศูนย์เราสามารถได้สมการต่อไปนี้:
ให้เราคำนวณการทำงานของแรงที่มีค่าคงที่ทั้งขนาดและทิศทาง (รูปที่ 8) สมมุติว่าประเด็นนั้น มย้ายไปยังจุดหนึ่ง ม เอ็กซ์ . เวกเตอร์แรง เอฟ ทำมุม a ด้วยเวกเตอร์การกระจัด ในกรณีนี้ งานจะดำเนินการโดยองค์ประกอบของแรงที่เกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเวกเตอร์การกระจัดเท่านั้น คุณ :
(3.10)
จากพีชคณิตเวกเตอร์ทราบว่า ผลิตภัณฑ์ดอทเวกเตอร์สองตัว 
เพราะฉะนั้น, งานมีความสม่ำเสมอn 
โอ้ ขนาดและทิศทางของแรงบนทางตรงการเคลื่อนที่เชิงเส้นถูกกำหนดโดยสเกลาร์งานนี้ข้าว. 8.
เวกเตอร์แรงถึงเวกเตอร์การกระจัดของจุดใช้งาน:
(3.11)
ให้เราพิจารณากรณีพิเศษในการพิจารณางานที่มีแรงคงที่
1. ความแข็งแกร่ง เอฟ กระทำต่อร่างกายในทิศทางของเวกเตอร์การกระจัด คุณ : ก = เอฟ.ยู. .
2. ความแข็งแกร่ง เอฟ ตั้งฉากกับเวกเตอร์การกระจัด คุณ : ก = 0
3. ความแข็งแกร่ง เอฟ มุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับเวกเตอร์การกระจัด คุณ : ก = -เอฟ คุณ .
4. งานของแรงโน้มถ่วงไม่ได้ขึ้นอยู่กับประเภทของวิถี แต่ถูกกำหนดโดยระยะห่างแนวตั้งระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสุดท้ายของการเคลื่อนไหวเท่านั้น: หากจุดเคลื่อนที่จากบนลงล่างงานของแรงโน้มถ่วงจะเป็นค่าบวก:
เอ = มก , (3.12)
ที่ไหน ชม - ความแตกต่างของความสูง
หากจุดเคลื่อนจากล่างขึ้นบน งานของแรงโน้มถ่วงจะเป็นลบ:
ก = - ม ก ชม . (3.13)
ข้อสรุปที่สำคัญตามมาจากนี้: งานแรงโน้มถ่วงบนตัวล็อคตามเส้นทางเป็นศูนย์
3.4. พลัง
งานเดียวกันสามารถแล้วเสร็จได้ในช่วงเวลาต่างกัน จึงมีการนำเสนอแนวคิดเรื่องอำนาจ เอ็น , ซึ่งถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ของงานต่อเวลา
ถ้าเราแทนที่การกระจัดในนิพจน์กำลัง คุณ =vt , จากนั้นด้วยการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ กำลังสามารถกำหนดได้จากแรงและความเร็วของการเคลื่อนที่:
น= เอฟ โวลต์ โคซ่า (3.14)
เมื่อใช้งานเครื่องจักร มักจำเป็นต้องแสดงกำลังในแง่ของความเร็วเชิงมุมของการหมุน ω - สำหรับการเคลื่อนที่แบบหมุนสม่ำเสมอ สูตรต่อไปนี้ใช้ได้:
(3.15)
ที่ไหน ม cr- แรงบิดสัมพันธ์กับแกนหมุน พี -ความเร็วในการหมุน, รอบต่อนาที
อะไรที่เรียกว่าอำนาจ?
3.5. ประสิทธิภาพ
ในการผลิตงานที่มีประโยชน์นั้นจำเป็นต้องใช้งานเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย เนื่องจากส่วนหนึ่งของมันถูกใช้ไปกับการเอาชนะแรงต้านทาน (แรงเสียดทานในเกียร์และส่วนรองรับ แรงต้านอากาศ และตัวกลางอื่น ๆ ที่จุดวัสดุเคลื่อนที่) ประสิทธิภาพการทำงานของการติดตั้งหรือเครื่องจักรใดๆ ได้รับการประเมินตามปัจจัยด้านประสิทธิภาพ η .
ปัจจัยด้านประสิทธิภาพ(ประสิทธิภาพ) ของเครื่องจักรคืออัตราส่วนของงานที่มีประโยชน์ต่องานทั้งหมดที่ใช้ไป:
(3.16)
คำถามและการมอบหมายสำหรับการทดสอบในส่วน
“กลศาสตร์เชิงทฤษฎี”
กลศาสตร์ทฤษฎีศึกษาอะไร?
ร่างกายที่แข็งแรงสมบูรณ์คืออะไร?
ระบบแรงใดที่เรียกว่าเทียบเท่ากันเกี่ยวข้องกับแรงภายนอกและภายในอย่างไร
ผลที่ตามมาของสัจพจน์ใดที่แสดงถึงลักษณะการถ่ายโอนกำลังตามแนวการกระทำของมัน?
หลักการของวัตถุที่เป็นของแข็งที่หลุดออกจากพันธะคืออะไร?
กองกำลังแอคทีฟแตกต่างจากกองกำลังเฉื่อยอย่างไร?
การเชื่อมต่อใดที่ทำให้เพลาหมุนได้ทำให้ไม่สามารถเคลื่อนที่ไปตามแกนได้?
ระบบกำลังระนาบเรียกว่าอะไร?
โมเมนต์ของแรงรอบจุดหนึ่งคืออะไร?
กองกำลังที่มาบรรจบกันแตกต่างจากกองกำลังที่ตั้งแบบสุ่มอย่างไร
สิ่งที่เรียกว่าเวกเตอร์หลักของระบบแรงนั้นขึ้นอยู่กับจุดลดหรือไม่?
เขียนสมการสมดุลพื้นฐานสำหรับระบบแรงระนาบตามอำเภอใจ
เขียนสมการสมดุลพื้นฐานสำหรับระบบแรงเชิงพื้นที่ตามอำเภอใจ
เขียนสูตรพิกัดจุดศูนย์ถ่วงของวัตถุของแข็งเชิงปริมาตร
ระบุวิธีการกำหนดพิกัดจุดศูนย์ถ่วงของวัตถุแข็งเกร็ง
ระบุความแตกต่างระหว่างวิธีทดลองกับวิธีบวก
จลนศาสตร์ศึกษาอะไร?
คุณรู้วิธีการระบุการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุสองวิธีใดบ้าง เขียนสูตรด้วยวิธีธรรมชาติ.
ระบุความแตกต่างที่สำคัญระหว่างคำจำกัดความของความเร็วเฉลี่ยและความเร็วสัมบูรณ์
ความเร่งในวงสัมผัสและความเร่งปกติเกี่ยวข้องกันอย่างไร?
ความเร็วสัมบูรณ์และความเร่งสัมบูรณ์เรียกว่าอะไร?
ธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของจุดวัตถุขึ้นอยู่กับความเร่งในแนวสัมผัสและความเร่งปกติอย่างไร
การเคลื่อนไหวใดเรียกว่า Translational และการเคลื่อนไหวใดหมุน?
การเคลื่อนที่ระนาบของวัตถุแข็งเกร็งคืออะไร?
ศูนย์กลางความเร็วชั่วขณะเรียกว่าอะไร?
อะไรที่เรียกว่าไดนามิก?
ตั้งชื่อกฎกลศาสตร์แยกต่างหากที่สรุปการกระทำเวกเตอร์ของแรงในอวกาศ
ระบบเครื่องกลคืออะไร?
เขียนทฤษฎีบทเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของระบบเครื่องกล
งานที่ทำโดยแรงคงที่บนเส้นทางตรงคืออะไร?
งานที่ทำโดยผู้รักษาการขึ้นอยู่กับปัจจัยใดบ้าง?
อะไรที่เรียกว่าอำนาจ?
ปัจจัยด้านประสิทธิภาพคืออะไร?
วรรณกรรม.
เวไรนา แอล.ไอ. กลศาสตร์ทางเทคนิค: หนังสือเรียนสำหรับผู้ประกอบวิชาชีพระดับกลาง ภาพ – อ.: ศูนย์สำนักพิมพ์ “Academy”, 2547. – 288ส.
อาร์คุชา เอ.ไอ. ช่างกลศาสตร์: หนังสือเรียน. สำหรับรายการพิเศษระดับกลาง หนังสือเรียน สถาบัน - ม.: มัธยมปลาย, 2546. – 352 หน้า: ตะกอน;
โอโลฟินสกายา วี.พี. กลศาสตร์ทางเทคนิค: หลักสูตรการบรรยายพร้อมทางเลือกสำหรับงานภาคปฏิบัติ: หนังสือเรียน – อ.: ฟอรัม: INFRA-M, 2548. – 349 หน้า, ป่วย - อาชีวศึกษา)
สำหรับบันทึกย่อ
สำหรับบันทึกย่อ
คู่มือการศึกษาและระเบียบวิธี
เพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับการสอบของนักศึกษา นปช
อาชีพ 30.20 “ช่างซ่อมรถยนต์”
เรียบเรียงโดย : ครูเทคนิค
ปริญญาเอก นอมอฟ โอ.อี.
บรรณาธิการ: ปริญญาเอก สตาร์ชาโควา โอเค
กูสโป
"วิทยาลัยอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีแห่งรัฐ Voronezh"
โวโรเนจ, เซนต์. 9 มกราคม 270
แรงทั้งหมดที่กระทำต่อระบบกลไกสามารถแบ่งออกเป็นแรงกระทำและแรงปฏิกิริยา (โปรดทราบว่าการแบ่งนี้สามารถนำมาประกอบกับแรงทั้งภายนอกและภายใน)
แรงกัมมันต์รวมถึงแรงมวล เช่น แรงโน้มถ่วงและแรงพื้นผิว แรงพื้นผิวเกิดขึ้นจากการสัมผัสวัตถุโดยตรง และแบ่งออกเป็นแบบเข้มข้นและกระจาย กองกำลังที่เข้มข้นกระทำต่อพื้นที่ขนาดเล็กมากของพื้นผิวของร่างกายในขอบเขตที่จุดหนึ่งของพื้นผิวนี้เช่นแรงที่รถจักรไอน้ำดึงรถม้า แรงแบบกระจายถูกนำไปใช้กับการรวบรวมจุดพื้นผิวอย่างต่อเนื่อง แรงดังกล่าวได้แก่ แรงลมที่กดดันผนังอาคาร แรงปฏิกิริยาของพันธะเกิดขึ้นจากการที่พันธะถูกกำหนดให้กับระบบ ข้อจำกัด ตามที่กล่าวไว้ในจลนศาสตร์ กำหนดข้อจำกัดเกี่ยวกับตำแหน่งของระบบ ความเร็ว และความเร่งของมัน แต่สาเหตุที่เปลี่ยนความเร็วของร่างกายก็คือแรง ดังนั้นการกระทำของการเชื่อมต่อสามารถถูกแทนที่ด้วยแรงบางอย่างซึ่งเรียกว่าแรงปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น เพื่อป้องกันไม่ให้ลูกบอลตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่กระทำกับลูกบอล ก็เพียงพอที่จะวางมันลงบนโต๊ะ ดังนั้นการกระทำของโต๊ะบนลูกบอลจึงถูกแทนที่ด้วยแรงบางอย่างที่ทำให้น้ำหนักของมันสมดุล นี่จะเป็นแรงปฏิกิริยา คุณลักษณะเฉพาะแรงของปฏิกิริยาพันธะคือขนาดของแรงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับขนาดและทิศทางของแรงกระทำที่กระทำต่อระบบตลอดจนการเคลื่อนที่ของระบบ ตัวอย่างเช่น ขนาดของแรงปฏิกิริยาของโต๊ะที่ลูกบอลวางอยู่จะถูกกำหนดโดยน้ำหนักของลูกบอลหรือขนาดของแรงกระทำ
แรงปฏิกิริยาของพันธะมักเรียกว่าแรงเฉื่อย
ตัวอย่างของการเชื่อมต่อ
ดังนั้นขนาดของแรงปฏิกิริยาจึงขึ้นอยู่กับแรงกระทำที่กระทำต่อร่างกาย แต่ทิศทางและจุดของการใช้แรงปฏิกิริยาในบางกรณีนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของการเชื่อมต่อเท่านั้น และเราสามารถพูดบางอย่างเกี่ยวกับสิ่งเหล่านั้นโดยไม่รู้ว่าแรงกระทำที่กระทำต่อระบบคืออะไร ต่อไป เราจะพิจารณาตัวอย่างทั่วไปของการเชื่อมต่อที่พบในเทคโนโลยี ซึ่งช่วยให้เราสามารถตัดสินจุดใช้งานหรือทิศทางของแรงปฏิกิริยาได้
1. ข้อต่อทรงกลม การยึดลำตัวด้วยบานพับทรงกลมทำให้มีอิสระในการหมุนลำตัวไปรอบๆ ศูนย์กลางของชารีร์ (รูปที่ 76) การเคลื่อนไหวที่เป็นไปได้ของวัตถุดังกล่าวคือการหมุนรอบจุดคงที่ แรงปฏิกิริยาในกรณีนี้จะผ่านศูนย์กลางของบานพับเสมอ แต่ทิศทางอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการกระทำของแรงกระทำและลักษณะของการเคลื่อนไหว
2. บานพับทรงกระบอก บานพับทรงกระบอกเป็นอุปกรณ์ยึดประเภทหนึ่งเมื่อสามารถหมุนและเลื่อนไปตามแกนบางอันได้ (รูปที่ 77) ด้วยเหตุนี้ การเชื่อมต่อจึงป้องกันไม่ให้ตัวเครื่องเคลื่อนที่ไปในทิศทางตั้งฉากกับแกนบานพับ และแรงปฏิกิริยาจะมุ่งไปตามทิศทางนี้
3. ยึดลำตัวด้วยด้าย ปล่อยให้ร่างกายถูกด้ายห้อยไว้ คุณสมบัติของด้ายที่จะต้านทานแรงดึงเท่านั้นบ่งชี้ว่าปฏิกิริยาของด้ายพุ่งไปตามด้าย (รูปที่ 78) ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของการยืด
หากใช้แท่งไร้น้ำหนักที่แข็งแรงซึ่งเชื่อมต่อแบบบานพับกับจุดคงที่แทนการใช้ด้าย ปฏิกิริยาก็จะพุ่งไปตามแท่งในทิศทางโดยขึ้นอยู่กับแรงกระทำที่เกิดขึ้น
4. พื้นผิวเรียบอย่างแน่นอน ปล่อยให้ร่างกายอยู่ในภาวะสมดุลและปล่อยให้พื้นผิวที่เรียบสนิททำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อ (รูปที่ 79) ซึ่งหมายความว่าการเชื่อมต่อจะป้องกันไม่ให้ร่างกายเคลื่อนที่ไปในทิศทางปกติกับพื้นผิวเท่านั้น ดังนั้นปฏิกิริยาของการเชื่อมต่อดังกล่าวจึงมักจะมุ่งตรงไปตามปกติกับพื้นผิว ณ จุดที่ร่างกายสัมผัสกัน
แรงเสียดทานแบบเลื่อน
พื้นผิวที่เรียบสนิทไม่มีอยู่ในธรรมชาติ พื้นผิวเหล่านี้แสดงถึงสิ่งที่เป็นนามธรรม การเข้าใกล้พื้นผิวเรียบอย่างสมบูรณ์นั้นเป็นพื้นผิวที่มีการขัดเงาสูงและพื้นผิวที่เคลือบด้วยสารหล่อลื่น เมื่อทำการเชื่อมต่อแล้ว
บนร่างกายกระทำโดยใช้พื้นผิวจริง จากนั้นปฏิกิริยาของพื้นผิวนี้จะมีส่วนประกอบอยู่ในระนาบแทนเจนต์กับพื้นผิว ณ จุดที่ร่างกายสัมผัสกับพื้นผิว ส่วนประกอบของปฏิกิริยานี้เกิดจากแรงเสียดทานและเรียกว่าแรงเสียดทานแบบเลื่อน
ขนาดของแรงเสียดทานขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวเครื่องและพื้นผิว หากร่างกายอยู่ในสภาวะสมดุล แรงเสียดทานจะเรียกว่าแรงเสียดทานสถิต ซึ่งเราจะจำกัดตัวเองให้พิจารณา
กลไกของแรงเสียดทานยังคงไม่มีความชัดเจนเพียงพอจนถึงทุกวันนี้ และการศึกษาของมันอยู่บนพื้นฐานของกฎการทดลอง ดังนั้น แรงเสียดทานจึงเป็นเป้าหมายของการศึกษาในวินัยทางกลประยุกต์ และหากพูดอย่างเคร่งครัดแล้ว ไม่ได้อยู่ในกลศาสตร์เชิงทฤษฎี ซึ่งมีพื้นฐานอยู่บนสัจพจน์พื้นฐานที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้เท่านั้น
การรวมประเด็นพื้นฐานในการศึกษาแรงเสียดทานในวิชากลศาสตร์เชิงทฤษฎีนั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อแก้ไขปัญหาเชิงปฏิบัติหลายอย่าง แรงเสียดทานมีบทบาทสำคัญเช่นนี้ บทบาทที่สำคัญที่ไม่อาจละเลยได้
ปล่อยให้ร่างกายนอนอยู่บนพื้นผิวขรุขระ กดลงไปด้วยแรงที่พุ่งเข้าหาพื้นผิวตามปกติ (รูปที่ 80) ร่างกายจะอยู่ในสภาวะสมดุล เนื่องจากแรงจะสมดุลโดยปฏิกิริยาของพื้นผิว ตอนนี้เราใช้แรงที่อยู่ในระนาบแทนเจนต์กับพื้นผิวที่จุด O ที่สัมผัสกับพื้นผิว หากมีขนาดเล็กร่างกายก็จะได้พักผ่อน ซึ่งหมายความว่าแรงนั้นสมดุลด้วยแรง T บางส่วน ซึ่งอยู่ในระนาบแทนเจนต์และมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับแรง F T คือแรงเสียดทาน หากเพิ่มความแข็งแกร่งอีกเล็กน้อยร่างกายก็จะยังคงอยู่ในสมดุล ดังนั้น แรง T ขึ้นอยู่กับขนาดของแรงกระทำที่กระทำซึ่งมีแนวโน้มทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิว ที่แรง T ก็เป็นศูนย์เช่นกัน ดังนั้นแรงเสียดทานจึงคล้ายกับปฏิกิริยาพันธะและควรจัดเป็นแรงเฉื่อย อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างปฏิกิริยาพันธะและแรงเสียดทาน แรงเสียดทานจะเท่ากับแรงและจะเพิ่มขึ้นตามการเติบโตจนถึงจุดหนึ่งเท่านั้น ทันทีที่ขนาดของแรงเกินค่า Tmako ที่กำหนด ร่างกายก็จะเริ่มเคลื่อนไหว ค่าของ Tmax แสดงถึงค่าสูงสุดของแรงเสียดทานสถิต และกฎการทดลองสามข้อได้ถูกกำหนดไว้สำหรับค่านี้ ซึ่งมีดังต่อไปนี้:
1. แรงเสียดทานกระทำในระนาบแทนเจนต์กับพื้นผิวที่สัมผัสกันของวัตถุ ค่าสูงสุดของมันคือสัดส่วนกับขนาดของปฏิกิริยาปกติ
โดยที่เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน
2. สำหรับแรงเสียดทานที่กำหนดนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นผิวที่ถู
3. ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวถู ระดับความแม่นยำของการประมวลผล และสถานะทางกายภาพของพื้นผิวถู (ความชื้น อุณหภูมิ ฯลฯ) กฎเหล่านี้เกี่ยวข้องกับสิ่งที่เรียกว่าแรงเสียดทานแบบแห้ง เมื่อพื้นผิวของตัวเครื่องไม่ได้รับการหล่อลื่น
พักผ่อนและศักยภาพในการดำเนินการ
ทฤษฎีเมมเบรน-ไอออนเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการพักตัวและศักยภาพในการดำเนินการ
ความตื่นเต้นในท้องถิ่นและการแพร่กระจาย
กฎแห่งการระคายเคือง
วิธีการประเมินความตื่นเต้นง่ายของเนื้อเยื่อ: เกณฑ์ของการระคายเคือง, ระยะเวลาที่เป็นประโยชน์, ลำดับเหตุการณ์, lability
สรีรวิทยาทั่วไปของเนื้อเยื่อที่ถูกกระตุ้น
เซลล์ประสาท กล้ามเนื้อ และเซลล์ต่อมอยู่ในเนื้อเยื่อที่ถูกกระตุ้นและมีคุณสมบัติทั่วไปดังต่อไปนี้: ความหงุดหงิด ความตื่นเต้นง่าย การนำไฟฟ้า และ lability
ความหงุดหงิดและความตื่นเต้นง่าย
เซลล์ประสาท กล้ามเนื้อ และเซลล์ต่อมอยู่ในเนื้อเยื่อที่ถูกกระตุ้นและมีคุณสมบัติทั่วไปดังต่อไปนี้:
ความหงุดหงิด
ร่างกายมนุษย์มีความสามารถเด่นชัดในการปรับตัวให้เข้ากับสภาวะที่เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา สภาพแวดล้อมภายนอก- พื้นฐานของปฏิกิริยาการปรับตัวของร่างกายคือคุณสมบัติสากลของเนื้อเยื่อที่มีชีวิต - ความหงุดหงิด - ความสามารถในการตอบสนองต่อการกระทำของปัจจัยที่ระคายเคืองโดยการเปลี่ยนคุณสมบัติโครงสร้างและหน้าที่ของมัน เนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตในสัตว์และพืชทุกชนิดมีอาการระคายเคือง
สารระคายเคืองคือปัจจัยทางกายภาพ เคมี หรือพลังงานของสภาพแวดล้อมภายในร่างกาย หรือการกระทำต่อร่างกายจากสภาพแวดล้อมภายนอก หลังจากการกระทำของสิ่งกระตุ้นคุณสมบัติของเมมเบรน (ศักย์ไฟฟ้า, การซึมผ่าน, กิจกรรมการขนย้าย, คุณสมบัติของช่องไอออน), เมแทบอลิซึมและกระบวนการภายในเซลล์อื่น ๆ จะเปลี่ยนไป การระคายเคืองของเซลล์เนื้อเยื่อเกี่ยวพันอาจมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลง การแพร่กระจาย การสืบพันธุ์ การทำเคมีบำบัด และการทำลายเซลล์
2.ความตื่นเต้น– ความสามารถของเนื้อเยื่อที่ถูกกระตุ้นในการตอบสนองเฉพาะต่อสิ่งเร้า ประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงระดับศักยภาพของเมมเบรน (ส่วนใหญ่มักจะสลับขั้วและการสร้างศักยภาพในการดำเนินการ) และในลักษณะอาการการทำงานเฉพาะของเนื้อเยื่อที่กำหนด - การหดตัวของกล้ามเนื้อ, การกระตุ้นตามเส้นประสาท, การหลั่งของการหลั่งโดยต่อม เซลล์ ความตื่นเต้นง่ายประเมินโดยเกณฑ์ - สิ่งกระตุ้นความแรงขั้นต่ำที่ทำให้เกิดการตอบสนองที่มองเห็นได้ สิ่งเร้าที่มีขนาดแข็งแกร่งกว่านั้นถือเป็นเกณฑ์ที่เหนือกว่า และสิ่งเร้าที่อ่อนแอกว่านั้นถือเป็นเกณฑ์ย่อย
3. การนำไฟฟ้า- ความสามารถของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเมมเบรนในท้องถิ่นที่เกิดขึ้นในพื้นที่ของการกระทำของการกระตุ้นที่จะแพร่กระจายไปตามความยาวของเมมเบรนจนถึงการกระตุ้นที่ครอบคลุมเยื่อหุ้มทั้งหมดของเซลล์
4. ความสามารถ- ความสามารถของเนื้อเยื่อในการตอบสนองต่อสิ่งเร้าจำนวนหนึ่งต่อหน่วยเวลา เป็นการวัดช่วงการทำงานของเนื้อเยื่อซึ่งเป็นการวัดความคล่องตัวในการทำงานซึ่งช่วยให้คุณสามารถวัดเชิงปริมาณและเปรียบเทียบการทำงานของเนื้อเยื่อและการเปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลบางอย่าง ตัวอย่างเช่น lability ของเซลล์ประสาทสูงกว่า lability ของกล้ามเนื้อ lability ของกล้ามเนื้อเมื่อยล้าต่ำกว่า lability ก่อนทำงาน
ปรากฏการณ์ไฟฟ้าชีวภาพในเนื้อเยื่อ
การวิจัยปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าใน ระบบชีวภาพเริ่มต้นโดยนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี กัลวานี ในศตวรรษที่ 18 ซึ่งสาธิตการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้าของ "สัตว์" โดยใช้ตัวอย่างขากบซึ่งใช้ประสาทและกล้ามเนื้อ ข้อมูลพื้นฐานได้รับโดย Hodgkin, Huxley และ Katz ในช่วงทศวรรษที่ 40-50 ของศตวรรษปัจจุบันผ่านการใช้ไมโครอิเล็กโทรดในเซลล์
ความเข้าใจทั่วไปเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของช่องไอออน
ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า (ในเชิงเคมี)
จัดการ) ช่องทาง
ช่องไอออนเป็นรูปแบบพิเศษในเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเป็นโปรตีนโอลิโกเมอร์ (ประกอบด้วยหลายหน่วยย่อย) การก่อตัวตรงกลางของช่องคือโมเลกุลโปรตีนที่แทรกซึมเข้าไปในเมมเบรนในลักษณะที่รูพรุนของช่องถูกสร้างขึ้นในศูนย์กลางที่ชอบน้ำซึ่งสารประกอบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกินเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุน (โดยปกติคือไอออน) สามารถเจาะเข้าไปได้ เซลล์ มีหลายส่วนในช่องไอออน:
1) ประตูการเปิดใช้งานและการปิดใช้งาน - ส่วนพิเศษของโปรตีนที่โอนช่องจากสถานะเปิดไปเป็นสถานะปิดโดยการเปลี่ยนการกำหนดค่า
2) ตัวกรองไอออน - สถานที่จับกับไอออนที่ช่องที่กำหนดผ่านและช่องนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยการเลือกสรร (ความสามารถในการส่งผ่านไอออนเพียงประเภทเดียว)
3) ตัวรับ - ส่วนของโปรตีนที่ช่องจับกับโมเลกุลควบคุมต่างๆ
4) ไซต์การดัดแปลง - ส่วนพิเศษของโปรตีนที่ส่วนใหญ่มักเกิดปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่น - ดีฟอสโฟรีเลชั่นซึ่งจะเปลี่ยนความจุของช่องสัญญาณ
รอบหน่วยย่อยหลักของช่องจะมีระบบของหน่วยย่อยหลายหน่วยที่สร้างไซต์สำหรับการโต้ตอบกับโปรตีนควบคุมเมมเบรน ตัวกลางไกล่เกลี่ยต่างๆ และสารออกฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา
การจำแนกประเภทของช่องไอออนตามหน้าที่:
1) ตามจำนวนไอออนที่ช่องสามารถซึมผ่านได้ ช่องจะถูกแบ่งออกเป็นแบบเลือก (ซึมผ่านได้กับไอออนเพียงประเภทเดียว) และแบบไม่เลือก (ซึมผ่านได้กับไอออนหลายประเภท)
2) โดยธรรมชาติของไอออนที่พวกมันผ่านช่อง Na +, Ca ++, Cl -, K +;
3) ตามวิธีการควบคุมจะแบ่งออกเป็นขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า ช่องที่มีรั้วรอบขอบชิดจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ และเมื่อศักย์ไฟฟ้าถึงค่าที่กำหนด ช่องนั้นจะเข้าสู่สถานะแอคทีฟ โดยเริ่มส่งไอออนไปตามการไล่ระดับความเข้มข้นของพวกมัน ดังนั้นช่องโซเดียมและแคลเซียมเร็วจึงขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า การกระตุ้นจะเกิดขึ้นเมื่อศักยภาพของเมมเบรนลดลงเป็น 50-60 mV ในขณะที่กระแสของไอออน Na + และ Ca ++ เข้าไปในเซลล์ทำให้ศักยภาพและการสร้าง AP ลดลง ช่องโพแทสเซียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าจะทำงานในระหว่างการพัฒนา AP และทำให้เกิดการไหลของ K + ไอออนออกจากเซลล์ ทำให้เกิดการโพลาไรเซชันของเมมเบรน
ช่องสัญญาณที่ไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า (ปิดด้วยคีโม) ตอบสนองไม่ต่อการเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรน แต่ต่อปฏิกิริยาระหว่างตัวรับที่เชื่อมต่อระหว่างกันและลิแกนด์ของพวกมัน ดังนั้น Cl - Channel จึงสัมพันธ์กับตัวรับ GABA และเมื่อตัวรับเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับกรด g-aminobutyric พวกมันจะถูกกระตุ้นและให้ไอออนของคลอรีนไหลเข้าสู่เซลล์ ทำให้เกิดไฮเปอร์โพลาไรเซชันและลดความตื่นเต้นง่าย
4. การพักผ่อนและศักยภาพในการดำเนินการ 5. ทฤษฎีเมมเบรนไอออนเกี่ยวกับต้นกำเนิดของการพักตัวและศักยภาพในการดำเนินการ 6. การกระตุ้นในท้องถิ่นและการแพร่กระจาย
เป็นที่ยอมรับกันว่าเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตใดๆ นั้นมีโพลาไรซ์ พื้นผิวด้านในเป็นอิเลคโตรเนกาติวิตีเทียบกับเซลล์ด้านนอก ศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรนคือ - (ลบ) 70 - (90) mV เมื่อตื่นเต้น ค่าของศักยภาพในการพักเริ่มต้นจะลดลงเมื่อมีการชาร์จเมมเบรน การก่อตัวและการบำรุงรักษาศักยภาพในการพักตัวเกิดจากการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของไอออนผ่านช่องไอออนของเมมเบรน ความแตกต่างที่มีอยู่อย่างต่อเนื่องในความเข้มข้นของแคตไอออนบนทั้งสองด้านของเมมเบรน และการทำงานอย่างต่อเนื่องของปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม . เนื่องจากการกำจัดโซเดียมไอออนออกจากเซลล์อย่างต่อเนื่องและการถ่ายโอนโพแทสเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์ ความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนและโพลาไรเซชันของเมมเบรนจึงยังคงอยู่ ความเข้มข้นของโพแทสเซียมไอออนในเซลล์เกินความเข้มข้นนอกเซลล์ประมาณ 30 - 40 เท่า ความเข้มข้นนอกเซลล์ของโซเดียมจะมีขนาดสูงกว่าความเข้มข้นในเซลล์โดยประมาณ อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของพื้นผิวด้านในของเมมเบรนเกิดจากการมีประจุลบส่วนเกินในเซลล์ สารประกอบอินทรีย์ค่าสัมบูรณ์ของศักยภาพในการพัก (ศักย์ของเมมเบรน, ศักย์ของเมมเบรน, ศักย์โพแทสเซียมสมดุล) ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความเข้มข้นภายในและนอกเซลล์ของโพแทสเซียมไอออนเป็นส่วนใหญ่ และอธิบายได้อย่างน่าพอใจโดยสมการ เนิร์นสตา:
ทฤษฎีสมัยใหม่ยังคำนึงถึง:
1) ความแตกต่างของความเข้มข้นของโซเดียม, คลอรีน, แคลเซียมไอออน;
2) การซึมผ่าน (P) ของเมมเบรนสำหรับแต่ละไอออน ณ เวลาปัจจุบัน
การมีอยู่ของศักยภาพในการพักทำให้เซลล์สามารถย้ายจากสภาวะการพักเชิงฟังก์ชันไปเป็นสภาวะการกระตุ้นได้เกือบจะในทันทีหลังจากการกระทำของสิ่งเร้า
การเกิดขึ้นของศักยภาพในการดำเนินการ (ดีโพลาไรซ์)
ศักยภาพในการออกฤทธิ์ (AP) พัฒนาขึ้นเมื่อมีโพลาไรเซชันของเมมเบรนเริ่มต้น (ศักยภาพในการพัก) เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความสามารถในการซึมผ่านของช่องไอออน (โซเดียมและโพแทสเซียม) หลังจากการกระทำของสิ่งเร้า ศักยภาพในการพักจะลดลง การเปิดใช้งานช่องสัญญาณจะเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของไอออน โซเดียมซึ่งเข้าสู่เซลล์และรับรองกระบวนการดีโพลาไรเซชัน การเข้ามาของโซเดียมไอออนเข้าไปในเซลล์จะช่วยลดอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของพื้นผิวด้านในของเมมเบรน ซึ่งส่งเสริมการกระตุ้นการทำงานของช่องโซเดียมไอออนใหม่ และการเข้ามาของโซเดียมไอออนเข้าไปในเซลล์เพิ่มเติม กองกำลังในการทำงาน:
ก) แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตของกลุ่มประจุลบในเซลล์
b) การไล่ระดับความเข้มข้นของโซเดียมไอออนที่ส่งตรงเข้าสู่เซลล์
จุดสูงสุดของศักยภาพในการดำเนินการนั้นเกิดจากการสมดุลของการเข้ามาของโซเดียมไอออนเข้าไปในเซลล์และการกำจัดที่เท่ากันภายใต้อิทธิพลของแรงผลักของไอออนที่มีประจุคล้ายกัน
การรีโพลาไรซ์
หลังจากการปิดใช้งาน (ปิด) ของช่องโซเดียม การเข้ามาของโซเดียมไอออนเข้าไปในเซลล์จะน้อยที่สุด การปลดปล่อยไอออนออกจากเซลล์ โพแทสเซียมคืนสภาพอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของพื้นผิวด้านในของเมมเบรน ต่อจากนั้น ปั๊มโซเดียม/โพแทสเซียมของเมมเบรนจะกำจัดโซเดียมที่เข้าสู่เซลล์ในระหว่างการเปลี่ยนขั้ว และคืนความเข้มข้นเริ่มต้นของโพแทสเซียมที่ออกจากเซลล์ในระหว่างการเปลี่ยนขั้ว
การเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นแบบพาสซีฟและแอคทีฟ
การเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ของเยื่อหุ้มเส้นประสาทและเซลล์กล้ามเนื้อที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จะแบ่งออกเป็นแบบพาสซีฟ (อิเล็กทรอนิกส์) และแบบแอคทีฟตามอัตภาพ การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าทางไฟฟ้าขึ้นอยู่กับความจุไฟฟ้าและความต้านทานไฟฟ้าของเมมเบรนเอง การตอบสนองของเมมเบรนแบบแอคทีฟ - การตอบสนองเฉพาะที่และศักยภาพในการดำเนินการ - เกิดจากการจัดเรียงโมเลกุลของเมมเบรนใหม่ ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า และนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการซึมผ่านของช่องสำหรับโซเดียมไอออน
อิเล็กโทรตัน (การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้า, การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าแบบพาสซีฟ)เชื่อมต่อแล้ว กับผลกระทบต่อเยื่อหุ้มของสารระคายเคืองที่เปลี่ยนศักยภาพในการพักตัว แต่ไม่ส่งผลกระทบต่อการซึมผ่านของไอออนิกของช่อง ศักย์ไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนค่าของศักย์ธรณีประตูได้ และส่งผลให้เพิ่มหรือลดความตื่นเต้นง่ายของเมมเบรนได้ หลังจากหยุดการกระตุ้น ศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์จะกลับสู่สถานะเดิม การเปลี่ยนแปลงศักยภาพการพักตัวภายใต้อิทธิพลของกระแสตรงเรียกว่าอิเล็กโตรตัน [ แอนอิเล็กโตรตอนในบริเวณขั้วบวก แคตอิเล็กโตรตอน- ในบริเวณแคโทด] การเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กโตรโทนิกแบบพาสซีฟในศักย์ของเมมเบรนที่เกิดจากกระแสดีโพลาไรซ์ เมื่อความแรงของมันเข้าใกล้ขีดจำกัด จะสร้างปฏิกิริยาทางไฟฟ้าต่ำกว่าเกณฑ์ที่ใช้งานอยู่ - การตอบสนองในท้องถิ่น การตอบสนองเฉพาะที่แบบแอคทีฟจะสรุปด้วยศักย์ไฟฟ้า และตรวจพบได้อย่างชัดเจนเมื่อเส้นใยประสาทถูกกระตุ้นโดยชุดของพัลส์กระแสสั้น การตอบสนองเฉพาะจุดมีแอมพลิจูดที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับศักย์ไฟฟ้า คุณสมบัติของการตอบสนองเฉพาะที่แตกต่างจากศักย์ไฟฟ้า ในขณะที่แอมพลิจูดของศักย์ไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแสไฟฟ้า การตอบสนองเฉพาะที่ขึ้นอยู่กับความแรงของสิ่งเร้าแบบไม่เป็นเชิงเส้นและเพิ่มขึ้นตามเส้นโค้งรูปตัว S โดยจะเพิ่มขึ้นต่อไปอีกระยะหนึ่งหลังจากสิ้นสุดการกระตุ้นที่ ทำให้เกิดมัน ความตื่นเต้นของเส้นใยเพิ่มขึ้นตามการตอบสนองในท้องถิ่น ในที่พักหลายแห่ง การตอบสนองในท้องถิ่นเข้าใกล้ศักยภาพในการดำเนินการ สามารถของ การพัฒนาที่เป็นอิสระ: เพิ่มขึ้นก่อน แล้วจึงลดลงหลังจากสิ้นสุดการกระตุ้นที่ทำให้เกิด อย่างไรก็ตาม การตอบสนองในท้องถิ่นนั้นแตกต่างจากศักยภาพในการดำเนินการตรงที่:
1) ไม่มีเกณฑ์การเกิดที่ชัดเจน
2) ไม่ได้มาพร้อมกับการหักเหของแสงแน่นอน ความตื่นเต้นง่ายระหว่างการตอบสนองในท้องถิ่นมักจะเพิ่มขึ้น
3) สามารถสรุปได้เมื่อมีการใช้สิ่งกระตุ้นย่อยที่สองกับพื้นหลังของการตอบสนองจากสิ่งกระตุ้นครั้งก่อน
4) ไม่ปฏิบัติตามกฎ "ทั้งหมดหรือไม่มีเลย"
เมื่อเปรียบเทียบกับศักย์ไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าเชิงแอคทีฟ (การตอบสนองเฉพาะที่และศักยะงานในการดำเนินการ) มีลักษณะเฉพาะคือการเพิ่มขึ้นของความสามารถในการซึมผ่านของช่องไอออนของเมมเบรนและมีแอมพลิจูดที่สูงกว่า ด้วยการตอบสนองในท้องถิ่น (ท้องถิ่น) แอมพลิจูดจะแปรผันตามความแรงของการกระตุ้น ค่าสัมบูรณ์ของการเบี่ยงเบนจากศักยภาพการพักคือ 10 - 15 mV เรียกว่าความแตกต่างระหว่างศักย์ของเมมเบรนพักและระดับวิกฤตของดีโพลาไรเซชัน (CLD) ศักยภาพของเกณฑ์ (เกณฑ์การสลับขั้ว)- การเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเกณฑ์ (ความแตกต่างระหว่างศักยภาพในการพัก - 70 mV และระดับวิกฤตของการดีโพลาไรเซชันเท่ากับประมาณ - 50 mV) มากกว่า 50 - 75% ของค่าจะมาพร้อมกับการเกิดขึ้นของศักยภาพในการดำเนินการ ระดับวิกฤตของดีโพลาไรเซชันคือปริมาณของดีโพลาไรเซชันของเมมเบรนซึ่งศักยภาพในการดำเนินการพัฒนาขึ้นอันเป็นผลมาจากการกระตุ้นช่องโซเดียมไอออน วัดเชิงปริมาณโดยขนาดสัมบูรณ์ของดีโพลาไรเซชัน (เป็น mV) ซึ่งการตอบสนองเฉพาะจุดกลายเป็นศักยะงานในการดำเนินการ (เช่น -50 mV ที่ศักย์ไฟฟ้านิ่งที่ -70 mV) นี่คือจำนวนที่ศักยภาพในการพักต้องเปลี่ยนแปลงเพื่อให้ศักยภาพในการดำเนินการเกิดขึ้น ค่าของศักยภาพของเกณฑ์สามารถกำหนดลักษณะความตื่นเต้นง่ายของเซลล์ได้ เมื่อสัมผัสกับกระแสตรงแบบดีโพลาไรซ์เป็นเวลานาน ช่องโซเดียมจะถูกปิดใช้งานและช่องโพแทสเซียมจะถูกเปิดใช้งาน และระดับวิกฤตของดีโพลาไรเซชันจะเพิ่มขึ้น ความแตกต่างระหว่างศักยภาพในการพักและ KUD เพิ่มขึ้น เกณฑ์เพิ่มขึ้น และความตื่นเต้นง่ายลดลง การศึกษาไมโครอิเล็กโทรดแสดงให้เห็นว่าเมื่อสัมผัสกับกระแสไฟฟ้าที่ระคายเคืองเป็นเวลานาน พร้อมด้วย CUD ที่เพิ่มขึ้น ความชันของการเพิ่มขึ้นและแอมพลิจูดของศักยภาพในการดำเนินการลดลง การลดลงของความตื่นเต้นง่ายของเส้นใยประสาทนี้ในระหว่างการสลับขั้วที่ยืดเยื้อและรุนแรงเรียกว่า ภาวะซึมเศร้าแบบคาโทดิก (เวริโก- โดยชื่อผู้วิจัยที่บรรยายปรากฏการณ์นี้)
ความตื่นเต้นง่ายของเมมเบรนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระยะของศักยภาพในการดำเนินการ ความตื่นเต้นง่ายวัดได้จากความสามารถในการตอบสนองต่อการทดสอบสิ่งเร้าที่มีจุดแข็งต่างกัน ด้วยการตอบสนองในท้องถิ่น ความตื่นเต้นง่ายเพิ่มขึ้น (เมมเบรนถูกดีโพลาไรซ์ ศักยภาพของเกณฑ์ลดลง ใกล้ถึงระดับวิกฤตของดีโพลาไรเซชัน (CLD)) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ความแรงในการกระตุ้นน้อยลงเพื่อสร้างศักยะงานในการดำเนินการ ในช่วงสูงสุดของศักยภาพในการดำเนินการ เมมเบรนจะสูญเสียความตื่นเต้นไปโดยสิ้นเชิง - ระยะเวลาทนไฟแน่นอนสาเหตุ ของเขา - สมบูรณ์การปิดใช้งานช่องโซเดียมและเพิ่มการนำไฟฟ้าของโพแทสเซียม การรีโพลาไรเซชันของเมมเบรนนำไปสู่การเปิดใช้งานช่องโซเดียมอีกครั้งและลดการนำไฟฟ้าของโพแทสเซียม ช่วงนี้เป็นช่วง การหักเหของแสงสัมพัทธ์ในระหว่างขั้นตอนนี้ ความตื่นเต้นเพิ่มขึ้น ในการปรากฏตัวของการสลับขั้ว (ศักยภาพในการติดตามเชิงลบ) ความตื่นเต้นง่ายจะเพิ่มขึ้น (ช่วงเหนือปกติ) การติดตามไฮเปอร์โพลาไรซ์ (ศักยภาพในการติดตามเชิงบวก) จะมาพร้อมกับความตื่นเต้นที่ลดลง - ช่วงเวลาที่ไม่ปกติ
©2015-2019 เว็บไซต์
สิทธิ์ทั้งหมดเป็นของผู้เขียน ไซต์นี้ไม่ได้อ้างสิทธิ์ในการประพันธ์ แต่ให้ใช้งานฟรี
วันที่สร้างเพจ: 2016-08-20