Mgusano wowote kati ya miili miwili husababisha nguvu ya msuguano. Katika kesi hii, haijalishi miili iko katika hali gani ya jumla, ikiwa inasonga kwa kila mmoja au iko kwenye mapumziko. Katika makala haya, tutazingatia kwa ufupi ni aina gani za msuguano zilizopo katika asili na teknolojia.
Msuguano wa kupumzika
Kwa wengi, inaweza kuwa wazo geni kwamba msuguano wa miili upo hata wanapokuwa wamepumzika kuhusiana na kila mmoja wao. Kwa kuongezea, nguvu hii ya msuguano ndio nguvu kubwa zaidi kati ya aina zingine. Inajidhihirisha tunapojaribu kusonga kitu chochote. Inaweza kuwa ukuta wa mbao, jiwe, au hata gurudumu.
Sababu ya kuwepo kwa nguvu tuli ya msuguano ni kuwepo kwa hitilafu kwenye sehemu za mguso, ambazo zinaingiliana kimitambo kulingana na kanuni ya kilele cha msuguano.
Nguvu tuli ya msuguano hukokotolewa kwa kutumia fomula ifuatayo:
Ft1=µtN
Hapa N ni mwitikio wa usaidizi ambao uso hufanya kazi kwenye mwili pamoja na kawaida. Kigezo µt ni mgawo wa msuguano. Inategemeanyenzo za nyuso zinazogusana, ubora wa usindikaji wa nyuso hizi, halijoto yao na baadhi ya vipengele vingine.
Fomula iliyoandikwa inaonyesha kuwa nguvu tuli ya msuguano haitegemei eneo la mguso. Usemi wa Ft1 hukuruhusu kukokotoa kinachojulikana kama nguvu ya juu zaidi. Katika idadi ya matukio ya vitendo, Ft1 sio upeo wa juu. Siku zote ni sawa kwa ukubwa na nguvu ya nje inayotaka kuutoa mwili katika mapumziko.
Msuguano wa kupumzika una jukumu muhimu maishani. Shukrani kwa hili, tunaweza kusonga chini, tukisukuma kutoka kwayo kwa nyayo za miguu yetu, bila kuteleza. Miili yoyote ambayo iko kwenye ndege zinazoelekea kwenye upeo wa macho haitelezi mbali nayo kwa sababu ya nguvu Ft1.
Msuguano wakati wa kuteleza
Aina nyingine muhimu ya msuguano kwa mtu hujidhihirisha wakati mwili mmoja unapoteleza juu ya uso wa mwingine. Msuguano huu hutokea kwa sababu ya kimwili sawa na msuguano tuli. Zaidi ya hayo, nguvu zake huhesabiwa kwa kutumia fomula sawa.
Ft2=µkN
Tofauti pekee na fomula iliyotangulia ni matumizi ya vigawo tofauti kwa msuguano wa kuteleza µk. Coefficients µk daima huwa chini ya vigezo sawa vya msuguano tuli kwa jozi sawa ya nyuso za kusugua. Kwa mazoezi, ukweli huu unajidhihirisha kama ifuatavyo: ongezeko la taratibu katika nguvu ya nje husababisha ongezeko la thamani ya F t1 hadi kufikia thamani yake ya juu. Baada ya hapo yeyehushuka kwa kasi kwa makumi kadhaa ya asilimia hadi thamani Ft2 na hudumishwa mara kwa mara wakati wa harakati za mwili.
Mgawo µk inategemea vipengele sawa na kigezo µt kwa msuguano tuli. Nguvu ya msuguano wa kuteleza Ft2 kiutendaji haitegemei kasi ya mwendo wa miili. Ni kwa kasi ya juu pekee ndipo huonekana kupungua.
Umuhimu wa msuguano wa kuteleza kwa maisha ya binadamu unaweza kuonekana katika mifano kama vile kuteleza kwenye theluji au kuteleza kwenye theluji. Katika hali hizi, mgawo µk hupunguzwa kwa kurekebisha nyuso za kusugua. Kinyume chake, kunyunyiza barabara kwa chumvi na mchanga kunalenga kuongeza thamani za viambajengo µk na µt.
Msuguano wa kuvingirisha
Hii ni moja ya aina muhimu ya msuguano kwa utendakazi wa teknolojia ya kisasa. Ipo wakati wa kuzunguka kwa fani na harakati za magurudumu ya magari. Tofauti na msuguano wa kuteleza na kupumzika, msuguano wa kusonga ni kwa sababu ya deformation ya gurudumu wakati wa harakati. Deformation hii, ambayo hutokea katika eneo la elastic, huondoa nishati kutokana na hysteresis, ikijidhihirisha kama nguvu ya msuguano wakati wa harakati.
Hesabu ya kiwango cha juu cha nguvu ya msuguano inayobingirika hufanywa kulingana na fomula:
Ft3=d/RN
Yaani, nguvu Ft3, kama nguvu Ft1 na Ft2, ni sawia moja kwa moja na mwitikio wa usaidizi. Hata hivyo, pia inategemea ugumu wa vifaa vya kuwasiliana na radius ya gurudumu R. Thamanid inaitwa mgawo wa upinzani unaozunguka. Tofauti na vihesabu µk na µt, d ina kipimo cha urefu.
Kama sheria, uwiano usio na kipimo d/R hubadilika na kuwa oda 1-2 za ukubwa chini ya thamani µk. Hii inamaanisha kuwa harakati za miili kwa msaada wa kusonga ni nzuri zaidi kuliko kwa msaada wa kuteleza. Ndiyo maana msuguano wa kubingiria hutumiwa katika sehemu zote za kusugua za mitambo na mashine.
pembe ya msuguano
Aina zote tatu za udhihirisho wa msuguano uliofafanuliwa hapo juu una sifa ya nguvu fulani ya msuguano Ft, ambayo ni sawia moja kwa moja na N. Nguvu zote mbili zimeelekezwa katika pembe za kulia kuhusiana na nyingine.. Pembe ambayo jumla ya vekta yao huunda na kawaida kwa uso inaitwa angle ya msuguano. Ili kuelewa umuhimu wake, hebu tutumie ufafanuzi huu na tuandike katika fomu ya hisabati, tunapata:
Ft=kN;
tg(θ)=Ft/N=k
Kwa hivyo, tanjiti ya pembe ya msuguano θ ni sawa na mgawo wa msuguano k kwa aina fulani ya nguvu. Hii ina maana kwamba kadiri pembe θ inavyokuwa kubwa, ndivyo nguvu ya msuguano yenyewe inavyoongezeka.
Msuguano katika vimiminika na gesi
Kiwiliwili kigumu kinaposogea kwenye sehemu yenye gesi au kimiminika, hugongana kila mara na chembechembe za chombo hiki. Migongano hii, ikiambatana na kupoteza kasi ya mwili mgumu, ndio chanzo cha msuguano wa vitu vya maji.
Aina hii ya msuguano inategemea sana kasi. Kwa hivyo, kwa kasi ya chini, nguvu ya msuguanoinageuka kuwa sawia moja kwa moja na kasi ya mwendo v, huku kwa kasi kubwa tunazungumza kuhusu uwiano v2.
Kuna mifano mingi ya msuguano huu, kuanzia mwendo wa boti na meli hadi kuruka kwa ndege.
