Сыртқы күштер

Қ ұ рылыс конструкциялары немесемашиналар қ ызметтерін атқ арғ ан кезінде, олардың ө зара байланысқ ан бө лшектері бір – біріне қ андай да бір кү шпен ә сер етіп тұ рады. Мысалы, вагонғ а тиелген жү ктің салмағ ы рессорлары арқ ылы осьтерге, одан дө ң гелектерге, дө ң гелектерден рельске тү седі. Сол сияқ ты плотинаның салмағ ы, ондағ ы судың қ ысымы табаны арқ ылы жерге беріледі.

Денеге, оны сырттай қ оршағ ан ортадан немесе кө рші денеден берілетін кү шті сыртқ ы кү ш деп атайды. Сыртқ ы кү штер денеге беттері немесе тұ тас кө лемі арқ ылы берілуі мү мкін. Беті арқ ылы берілетін сыртқ ы кү ш беттік, ал кө лемі арқ ылы берілетін сыртқ ы кү ш кө лемдік кү ш деп аталады.

Кү штерді, олардың ө згеру заң дылық тарына жә не ә сер ету ерекшеліктеріне байланысты бірнеше тү рге бө леді.

Қ адалғ ан кү ш деп, конструкция элементтеріне нү кте арқ ылы берілетін кү шті айтады; ө лшем бірлігі ньютон (Н), килоньютон (кН), меганьютон (МН). Негізінде, кү ш денеге нү кте арқ ылы берілуі мү мкін емес. Мысалы, вагонның дө ң гелегінен рельске берілетін кү ш кішігірім аудан арқ ылы таралады. Сен – венан приципі бойынша бұ л ауданды нү ктемен, ал таралғ ан кү шті қ адалғ ан кү шпен алмастыруғ а болатынын жоғ арыда атап ө ттік (І. 2 - сурет).

Денеге қ адалғ ан кү штен ө зге белгілі бір аудан арқ ылы шоғ ырлана жайылып таралғ ан кү штер ә сер етуі мү мкін. Бұ л кү штер таралу заң дылық тарына байланысты біркелкі таралғ ан тұ рақ ты жә не бірқ алыпсыз таралғ ан айнымалы кү штер деп ажыратылады. Жайылып таралғ ан кү ш қ арқ ындылығ ымен сипатталады. Қ арқ ындылық латынша q ә рпімен белгіленеді; ө лшем бірлігі ; ; .

Қ арқ ындылық деп, бірлік ауданда ә сер етіп тұ рғ ан кү штің шамасын айтады. Біркелкі таралғ ан тұ рақ ты кү штің кез келген нү ктедегі қ арқ ындылығ ы ө зара тең, ал бірқ алыпсыз таралғ ан айнымалы кү штің қ арқ ындылығ ы ә р тү рлі. Мысалы, ү й шатырының ү стінде жатқ ан қ ардың салмағ ы шатыр бетіне біркелкі жайылып таралғ ан тұ рақ ты, яғ ни кез келген нү ктедегі қ арқ ындылығ ы бірдей (І. 3, а - сурет). Қ ұ рылыс алаң ына ү йіліп тө гілген қ ұ мның салмағ ы алаң бетіне бірқ алыпсыз таралып тү седі, яғ ни кез келген нү ктедегі қ арқ ындылығ ы бірдей емес (І. 3, б - сурет).

Денеге тұ тас кө лемі арқ ылы берілетін кү штер, бірлік кө лемде ә сер етіп тұ рғ ан кү ш шамасымен, яғ ни қ арқ ындылығ ымен сипатталады; ө лшем бірлігі . Серпімділік теориясында денеге ә сер ететін кө лемдік кү ш, оның кө лемінде қ атан тү рде ү здіксіз біркелкі жайылып таралады деп қ арастырылады.

Уақ ытқ а байланысты шамасы ө згермей ә сер етіп тұ рғ ан кү шті тұ рақ ты, ал уақ ыт аралығ ында ә сер ететін кү шті уақ ытша кү ш деп атайды. Мысалы, ө тіп бара жатқ ан поездың темір жол кө піріне тү сетін салмағ ы уақ ытша, ал кө пірдің ө з салмағ ы тұ рақ ты.

Ә сер ету жылдамдығ ына байланысты сыртқ ы кү штерді статикалық жә не динамикалық кү штер деп ажыратады.

Статикалық кү ш деп нө лден соң ғ ы шамасына жеткенше жылдамдығ ы баяу, жеткен соң тұ рақ ты болып қ алатын кү шті айтады. Мұ ндай кү ш ә серінен деформацияланғ ан конструкцяның ү деуі мардымсыз, инерция кү ші нө лге тең.

Динамикалық кү штің ә сер етуі жылдам. Мұ ндай кү штің ә серінен конструкция немесе оның элементтері елеулі тербелістерге ұ шырайды. Тербеліс жылдамдығ ының ө згеруіне байланысты конструкцияда пайда болатын, оның массасы мен ү деуінің кө бейтіндісіне тура пропорционал инерция кү ші шамасы жағ ынан конструкцияда тербеліс тудырушы, сыртқ ы кү штің шамасынан бірнеше есе ү лкен болуы мү мкін. Динамикалық кү штерді соқ қ ы, дү мпу, айнымалы – қ айталанбалы жә не т. б. Тү рлерге ажыратады. Кинетикалық энергиясы бар қ озғ алыстағ ы дененің екінші бір денеге соқ тығ ысуы арқ ылы берілетін кү шті соқ қ ы кү ш деп атайды. Машина бө лшектеріне уақ ытқ а тә уелді, периодтытү рде қ айталанып тү сетін кү штерді айнымалы – қ айталанбалы кү штер деп атайды (І. 4, а - сурет). Мысалы, қ озғ алыстағ ы машинаның шатун, білік сияқ ты бө ліктеріне немесе темір жол вагонының осіне тү сетін кү штер айнымалы – қ айталанбалы кү штерге жатады.

Жалпы жағ дайда кү ш уақ ытқ а тә уелді кү рделі заң дылық пен ө згеруі мү мкін (І. 4, б - сурет).