Msuguano ni nguvu inayopinga mwendo wa kitu. Ili kuacha kitu kinachosonga, nguvu lazima itende kinyume na mwelekeo wa mwendo. Kwa mfano, ukisukuma mpira uliolala sakafuni, utasonga. Nguvu ya msukumo huihamisha hadi mahali pengine. Hatua kwa hatua mpira hupungua na kuacha kusonga. Nguvu inayopinga mwendo wa kitu inaitwa msuguano. Katika asili na teknolojia, kuna idadi kubwa ya mifano ya matumizi ya nguvu hii.
Aina za msuguano
Kuna aina tofauti za msuguano:
Usu wa skate unaotembea kwenye barafu ni mfano wa kuteleza. Mtelezaji anapoteleza anapozunguka uwanja, sehemu ya chini ya skates inagusa sakafu. Chanzo cha msuguano ni mawasiliano kati ya uso wa blade na barafu. Uzito wa kitu na aina ya uso unaoendelea huamuakiasi cha kuteleza (msuguano) kati ya vitu viwili. Kitu kizito hutoa shinikizo zaidi juu ya uso unaoteleza, kwa hivyo kutakuwa na msuguano zaidi wa kuteleza. Kwa kuwa msuguano ni kutokana na nguvu za kuvutia kati ya nyuso za vitu, kiasi cha msuguano hutegemea vifaa vya vitu viwili vinavyoingiliana. Jaribu kuteleza kwenye ziwa laini na utaipata rahisi zaidi kuliko kuteleza kwenye barabara mbovu ya changarawe
- Msuguano wa kupumzika (mshikamano) - nguvu inayotokea kati ya miili 2 inayowasiliana na kuzuia kutokea kwa harakati. Kwa mfano, kusonga chumbani, nyundo msumari au kufunga kamba za viatu, unahitaji kushinda nguvu ya kujitoa. Kuna mifano mingi sawa ya msuguano wa asili na teknolojia.
- Unapoendesha baiskeli, mgusano kati ya gurudumu na barabara ni mfano wa msuguano wa kubingirika. Wakati kitu kinaviringishwa juu ya uso, nguvu inayohitajika kushinda msuguano wa kubingirika ni ndogo sana kuliko ile inayohitajika ili kuondokana na kuteleza.
Msuguano wa kinetic
Uliposukuma kitabu kwenye meza na kikasogea umbali fulani, kilipata msuguano wa vitu vinavyosogea. Nguvu hii inajulikana kama nguvu ya msuguano wa kinetic. Hufanya kazi kwenye uso mmoja wa nyingine wakati nyuso mbili zinaposugua kwa sababu uso mmoja au zote mbili zinasonga. Ikiwa utaweka vitabu vya ziada juu ya kitabu cha kwanza ili kuongeza nguvu ya kawaida, nguvu ya msuguano wa kinetic itakuwaongeza.
Kuna fomula ifuatayo: Fmsuguano=ΜFn. Nguvu ya msuguano wa kinetiki ni sawa na bidhaa ya mgawo wa msuguano wa kinetiki na nguvu ya kawaida. Kuna uhusiano wa mstari kati ya nguvu hizi mbili. Mgawo wa msuguano wa kinetic unahusiana na nguvu ya msuguano na nguvu ya kawaida. Kwa kuwa ni nguvu, kitengo cha kuipima ni Newton.
Msuguano tuli
Fikiria unajaribu kusukuma sofa kwenye sakafu. Unaibonyeza kwa nguvu kidogo, lakini haisogei. Nguvu tuli ya msuguano hufanya kazi kwa kujibu nguvu, katika jaribio la kusababisha harakati ya kitu kilichosimama. Ikiwa hakuna nguvu kama hiyo kwenye kitu, nguvu ya msuguano tuli ni sifuri. Ikiwa kuna nguvu inayojaribu kusababisha harakati, basi ya pili itaongezeka hadi thamani yake ya juu kabla ya kushindwa, na harakati itaanza.
Mfumo wa mwonekano huu: Fmsuguano=ΜsFn. Nguvu tuli ya msuguano ni chini ya au sawa na bidhaa ya mgawo tuli wa msuguano Μ (s) na nguvu ya kawaida F (n). Katika mfano wa sofa, nguvu ya juu zaidi ya tuli ya msuguano husawazisha nguvu ya mtu anayeisukuma hadi sofa ianze kusonga.
Kupima mgawo wa msuguano
Ni nini huamua nguvu ya msuguano? Katika asili na teknolojia, nyenzo ambazo nyuso zinafanywa zina jukumu fulani. Kwa mfano, fikiria kujaribu kucheza mpira wa vikapu huku umevaa soksi badala ya viatu vya riadha. Inawezakwa kiasi kikubwa kuwa mbaya zaidi nafasi yako ya kushinda. Kiatu husaidia kutoa nguvu zinazohitajika kuvunja na kubadilisha maelekezo haraka wakati wa kukimbia juu ya uso. Kuna msuguano mkubwa kati ya viatu vyako na uwanja wa mpira wa vikapu kuliko kati ya soksi zako na sakafu ya mbao iliyong'aa.
Migawo mbalimbali huonyesha jinsi kitu kimoja kinavyoweza kuteleza juu ya kingine kwa urahisi. Vipimo vyao halisi ni nyeti kabisa kwa hali ya uso na imedhamiriwa kwa majaribio. Nyuso zenye unyevunyevu hufanya kazi tofauti sana kuliko sehemu kavu.
Fizikia: nguvu ya msuguano katika asili na teknolojia
Unakabiliwa na msuguano kila wakati na unapaswa kufurahi kuwa inawezekana. Ni nguvu hii ambayo husaidia kuweka vitu vya stationary mahali, na mtu haanguka wakati wa kutembea. msuguano ni nini? Katika asili na teknolojia, mifano inaweza kupatikana katika kila hatua. Huenda usitambue, lakini tayari unafahamu sana nguvu hii. Inatokea katika mwelekeo tofauti wa harakati, na kwa sababu hii, ni nguvu inayoathiri harakati za vitu.
Unaposogeza kisanduku kwenye sakafu, msuguano hufanya kazi dhidi ya kisanduku kinyume cha kisanduku. Unapotembea chini ya mlima, msuguano hufanya kazi dhidi ya mwendo wako wa kushuka. Unapofunga breki kwenye gari na kuendelea kusonga kwa muda, msuguano hufanya kazi kinyume na mwelekeo wako wa kuteleza, ambayo husaidia hatimaye kusimamisha mtelezi kabisa.
Vipengee viwili "vinaposugua" katika kila kimoja, nguvu huwekwamvuto kati ya molekuli ya vitu, na kusababisha msuguano. Katika asili na teknolojia, inaweza kutokea kati ya karibu awamu yoyote ya suala - yabisi, vinywaji na gesi. Msuguano hutokea kati ya vitu viwili, kama vile sanduku na sakafu, lakini pia unaweza kutokea kati ya samaki na maji ambayo waogelea, na vitu kuanguka katika hewa. Msuguano unaotokana na hewa una jina maalum: ukinzani wa hewa.
Jukumu la msuguano katika asili, teknolojia, maisha
Friction ni sehemu muhimu ya uzoefu wa binadamu. Tunahitaji mvutano kutembea, kusimama, kufanya kazi na kupanda. Wakati huo huo, tunahitaji nishati ili kuondokana na upinzani dhidi ya harakati, hivyo msuguano mwingi unahitaji nishati ya ziada kufanya kazi, na kusababisha kutokuwa na ufanisi. Katika karne ya 21, ubinadamu unakabiliwa na changamoto mbili za uhaba wa nishati na ongezeko la joto duniani kutokana na uchomaji wa nishati ya mafuta. Hivyo, uwezo wa kudhibiti msuguano umekuwa kipaumbele cha kwanza katika ulimwengu wa sasa. Hata hivyo, wengi bado hawana ufahamu wa asili ya msuguano.
Msuguano wa asili na teknolojia (fizikia) umekuwa jambo la kudadisi kila wakati. Utafiti wa kina wa asili ya nguvu hii ulianza katika karne ya 16, kufuatia kazi ya upainia ya Leonardo da Vinci. Hata hivyo, maendeleo katika kuelewa asili yake yamekuwa ya polepole, yanatatizwa na ukosefu wa chombo cha kipimo sahihi. Majaribio ya busara yaliyofanywa na mwanasayansi Coulomb na wengine yametoa habari muhimu ili kuweka msingi wa kuelewa. Kuanzia mwishoni mwa miaka ya 1800 na mapemaInjini za mvuke, injini, na kisha ndege zilionekana katika miaka ya 1900. Pia, uchunguzi wa anga unahitaji ufahamu wazi wa msuguano na uwezo wa kuudhibiti.
Maendeleo makubwa katika jinsi ya kutumia na kudhibiti msuguano katika teknolojia ya asili, katika maisha ya kila siku, yamefanywa kwa majaribio na makosa. Mwanzoni mwa karne ya 21, mwelekeo mpya wa msuguano wa kiwango cha nano uliibuka kwa sababu ya matumizi ya teknolojia ya nano. Uelewa wa binadamu wa msuguano wa atomiki na molekuli unapanuka kwa kasi. Leo, ufanisi wa nishati na uzalishaji wa nishati mbadala unahitaji uangalizi wa haraka wakati sayansi inapojitahidi kupunguza utoaji wa kaboni. Uwezo wa kudhibiti msuguano unakuwa hatua muhimu katika utafutaji wa teknolojia endelevu. Hiyo ni kiashiria cha ufanisi wa nishati. Iwapo itawezekana kupunguza upotevu wa nishati usio wa lazima na kuongeza ufanisi wa sasa wa nishati, hii itatoa muda wa kuunda vyanzo mbadala vya nishati.
Mifano ya misuguano maishani
Msuguano ni nguvu inayostahimili. Inazuia harakati ya kitu kingine kwa kutumia nguvu fulani. Lakini nguvu hii inatoka wapi? Kwanza, inafaa kuanza kuzingatia kutoka kwa kiwango cha Masi. Msuguano tunaouona katika maisha ya kila siku unaweza kusababishwa na ukali wa uso. Hivi ndivyo wanasayansi waliamini kwa muda mrefu kuwa ndio sababu kuu ya kuonekana kwake.
Mifano rahisi zaidi ya msuguano katika asili na teknolojia ni ifuatayo:
- Wakati wa kutembea, msuguano hulazimisha hilohuathiri pekee, hutupatia fursa ya kusonga mbele.
- Ngazi inayoegemea ukuta haianguki chini.
- Watu wakifunga kamba za viatu vyao.
- Bila nguvu ya msuguano, magari yasingeweza kuendesha sio tu kupanda, bali pia kwenye barabara tambarare.
- Katika asili, inasaidia wanyama kupanda miti.
Kuna pointi nyingi kama hizo, pia kuna matukio ambapo nguvu hii, kinyume chake, inaweza kuingilia kati. Kwa mfano, ili kupunguza msuguano, samaki hupewa lubricant maalum, shukrani ambayo, pamoja na umbo la mwili uliorahisishwa, wanaweza kusonga vizuri ndani ya maji.
