Өглөө.мн Шинэ өглөө, Шинэ мэдээлэл
Миний бие 2000 онд Улсын физикийн 12 дугаар олимпиадад зориулан “Физикч бөхчүүд” гэсэн багашааргахан өгүүлэл бичиж нийтлүүлсэн удаатай. Эл өгүүлэлд барилдаанд холбогдох физикийн шинжтэй дараах зургаан ойлголтын тухай товч авч үзсэн болно. Үүнд:
1.Бяр(тэнхээ); 2.Инерци; 3.Хүндийн төв; 4.Уян хатан чанар;5.Төвөөс зугатаах хүч(дүүгүүр);6.Хөшүүрэг(давхар ачих, гар ачих гэх мэт)эдгээр болно.
Харин энэ удаад барилдааны физиктэй холбогдуулан Ажил, Чадал, Хүч, Хурдатгал, Хурд, Энерги, Импульс гэсэн физикийн үндсэн ойлголтуудын тухай бас л товчхон өгүүлье.
Ажил гэдэг нь хүч F,биеийн шилжилт sхоёрын үржвэр:A=Fs, чадал бол нэгж хугацаанд хийх ажил буюу ажлыг энэ ажлыг гүйцэтгэсэн хугацаа t-д хуваасан хэмжигдэхүүн:N=A/t, хүч нь биеийн масс m-ийг тэр биеийн хурдатгал a-аар үржүүлсэн хэмжигдэхүүн:F=ma, хурдатгал бол нэгж хугацаан дахь хурдны өөрчлөлт буюу хурдны өөрчлөлтийг энэ өөрчлөлт болсон хугацаанд хуваасан хэмжигдэхүүн:a=(v2–v1)/(t2-t)1, хурд бол нэгж хугацаан дахь шилжилт буюу шилжилтийг хугацаанд хуваасан хэмжигдэхүүн:v=s/t, механик энерги нь кинетик ба потенциаль гэсэн хоёр хэлбэртэйгээс эхнийх нь биеийн хөдөлгөөний тоо хэмжээ тул барилдаантай холбоотой бөгөөд биеийн массыг хурдны квадратаар үржүүлээд хоёрт хуваасан хэмжигдэхүүн:Eк=mv2/2, нөгөөх нь биеийн масс m, хүндийн хүчний хурдатгалg, биеийн өргөгдсөн өндөрhгурвын үржвэр: Еп=mgh(газрын гадрага дээр байгаа биеийн хувьд, тухайлбал шалан дээр зогсож байгаа бөхийн хувьд тэгтэй тэнцүү байна), импульс нь биеийн масс хурд хоёрын үржвэр:P=mvбилээ.
Эдгээр физик хэмжигдэхүүнүүд ямар нөхцөлд их байхыг дээр авч үзсэн дарааллаар шинжилбэл:
Ажил нь хүч ба шилжилт их бол их байх,
Чадал нь ажлыг аль болох богино хугацаанд хийвэл их байх,
Хүч нь масс ба хурдатгал хоёул их бол их байх,
Хурдатгал нь бага хугацаанд хурд их өөрчлөгсөн бол их байх,
Хурд нь бие бага хугацаанд их шилжиж байвал их байх,
Кинетик буюу хөдөлгөөний энерги нь биеийн масс их бол их байх боловч хурдны квадраатаас хамаарах тул хурд их бол бүр их байх,
Импульс нь биеийн масс ба хурд их бол их байх зүй тогтолтой юм байна.
Бөхийн барилдааны амжилтыг илэрхийлэх гол үзүүлэлтүүд болох Хүч, Чадал, Кинетик энерги, Импульс зэрэг нь биеийн масс, хурд, хурдатгалаас хамаардаг нь тодорхой байна. Барилдааны үр дүнд масс ба хурд, хурдатгалын аль нь чухал вэ гэвэл хурд, хурдатгал нь илүү юм. Үүнийг дараах хэдэн энгийн жишээ, тооцооноос харж болно.
1.Хүчний тухайд: Хүч бол F=maтомъёотой физик хэмжигдэхүүн. Адилхан 100 кг масстай хоёр бөхийн нэг нь нэг секундэнд хурдаа 3–аар өөрчилдөг буюу 3 м/с2хурдатгалтай, нөгөө нь 1.8-аар өөрчилдөг буюу 1.8 м/с2хурдатгалтай гэвэл эхний бөхийн хүч 300 нэгж бол нөгөө бөхийнх 180 нэгж байна. Харин эхний бөхийн масс 100 кг, нөгөөгийнх 150 кг боловч хоёр бөхийн хурдатгал нь дээрхийн адил бол эхний бөх 300 нэгж хүчтэй, хоёр дахь бөх 270 нэгж хүчтэй байна гэсэн үг. Эндээс үзвэл хоёр дахь бөх нэгдэх бөхөөсөө 50 кг-аар илүү масстай болсон авч хурдатгал нь бага хэвээрээ тул эхнийхээсээ илүү хүчтэй болж чадахгүй байна. Тэгэхээр массаа нэмэх гэснээс хурдатгалаа ахиулах нь илүү үр дүнтэй буюу их хүчтэй болох боломжтой нь ойлгомжтой байна. Өөрөөр хэлбэл хоёр дахь бөх массаа нэмэхгүйгээр харин мэх хийх хурдатгалаа эхний бөхөөс дөнгөж 1-ээр илүү буюу 4 м/с2болгож чадсан бол 400 нэгж хүчтэй болох юм. Эндээс хүч их бол их ажил хийнэ гэсэн үг буюу учраагаа хаях боломж их болох нь тодорхой биз ээ. Ингэхээр хүчний тухайд хурдатгал массаас чухал байна.
2. Чадлын тухайд: Чадал нь нэгж хугацаанд хийсэн ажил бөгөөд үндсэн томъёог багахан хувиргавал хүчийг хурдаар үржүүлсэн хэмжигдэхүүн N= A/t= Fs/t= Fv болох тул ижил хүчтэй хоёр бөхийн хурд ихтэй нь илүү чадалтай байх нь ойлгомжтой байна. Жишээ нь, адилхан 200 Н хүчтэй хоёр бөхийн нэг нь3 м/схурдтайгаар, нөгөө нь
2 м/с хурдтайгаар мэхээ хийдэг гэвэл эхний бөх 600 нэгж, нөгөөгийнх 400 нэгж чадалтай байна гэсэн үг. Ийнхүү чадлын хувьд хурд ихээхэн үүрэгтэй байна.
3. Кинетик энергийн тухайд: Кинетик энерги нь дээр хэлснээр E=mv2/2хэмжигдэхүүн тул адил масстай хоёр бөхийн хурд ихтэй нь их кинетик энергитэй байх нь. Тухайлбал адилхан 100 кг масстай хоёр бөхийн нэг нь мэхээ 3 м/схурдтай хийдэг, нөгөө нь 2 м/с хурдтай хийдэг бол эхний бөхийн кинетик энерги 450 нэгж, нөгөөгийнх 200 нэгж буюу эхний бөхөөсөө даруй 2 гаруй дахин бага кинетик энэргитэй байна. Хоёр бөхийн хурдны зөрөө дөнгөж 1 м/сбайхад кинетик энергийн зөрөө ийм их байна аа даа. Ийм хоёр бөхийн хэн хаях нь тун ч ойлгомжтой.
4. Импульсын тухайд: Импульс нь P=mvгэсэн хэмжигдэхүүн тул ижил масстай хоёр бөхийн хурд ихтэй нь их импульстэй, харин ижил хурдтай бөхчүүдийн хувьд масс ихтэй нь их импульстэй байна гэсэн үг. Бага талбайд барилддаг сумочид массаа нэмдэг нь импульсээ их болгох гэсэн санаа бөгөөд аль болох хурд ихтэй босохыг эрмэлздэг нь бас л ийм зорилготой. Харьцангуй масс багатай бөхчүүд их масстай бөхчүүдийг давдаг нь хурд ихтэйн буян. Энгийн тооцоо хийж үзье. Хоёр бөхийн нэг нь 120 кг, нөгөө нь100 кг масстай бөгөөд энхий бөх мэхээ 3 м/с,хоёрдахь нь 4 м/схурдтай хийдэг бол эхний бөхийн импульс 360 нэгж, нөгөө бөхийнх 400 нэгж байх нь ээ. Эндээс 20 кг-аар бага масстай бөх дөнгөж 1 м/с-ээр илүү хурдтайгаараа 40 нэгж илүү импульстэй байгаа нь харагдаж байна. Сумод барилдааны гол арга нь түлхэх тул импульс буюу масс чухал бол Монгол бөхийн тухайд дайрахаас бусад үндсэн 36 мэхийн үйлдэл, хөдөлгөөн, гүйцэтгэлд масс, импульс төдийлөн чухал биш байдаг тал бий. Гэвч импульсын тухайд хурд массаас илүү чухал болохыг бид жишээгээр харлаа шүү дээ.
Дээр авч үзсэн жишээ, тооцооноос харахад Монгол бөхийн барилдаанд хурд, хурдатгал ямар чухал болохыг ойлгоход төвөггүй байна. Иймд бөхчүүд маань биеийн массаа нэмэх, зөвхөн бяр(тэнхээ)-аа нэмэхэд чиглэсэн бэлтгэл хийхээс илүүтэй хурдаа, хурдатгалаа нэмэх бэлтгэлд онцгойлон анхаарах учиртай байна. Энд бяр(тэнхээ)гэж юу болох, хурдатгалаа хэрхэн нэмэх хоёрын тухайд тайлбар хэрэгтэй.
Бяр(тэнхээ) гэдэг бол F=maтомъёотой хүч гэдэг физик ойлголтоос арай өөр буюу бүх биеийн хөдөлгөөнөөр биш зөвхөн булчингийн татах, түлхэх, өргөх нөөц чадвараар илэрхийлэгдэх, хөдөлгөөнтэй холбоотой гэхээсээ илүү статик буюу тогтонги чанартай ойлголт юм. Тийм болохоор бяр(тэнхээ)барилдаанд хэрэгтэй боловч бүх биеийн хөдөлгөөний эрчмийг харуулах хүчээс чухал биш гэсэн дүгнэлт аяндаа гарна. Учир нь барилдаан бол хөдөлгөөнгүй байгаа ачааг бяраар өргөхөөс ихээхэн ялгаатай болохыг барилдаанд бага масстай, бага бяр(тэнхээ)-тай бөхчүүд их масстай, их бяр(тэнхээ)-тай бөхчүүдээ хаядгаас харж болно. Ихэнх хүмүүс энэ байдлыг уран мэхтэй нь давж байна гэж ойлгох боловч үнэндээ мэхээ хурдтай хийж байгаа нь уран, удаан хийж байгаа нь болхи харагддаг гэсэн үг юм. Өөрөөр хэлбэл суйлах гэдэг нэг л мэхийг нэг нь хурдтай, нөгөө нь удаан хийж байгаа болохоос уг суйлах мэхэнд уран ба болхи чанар үгүй билээ.
Хурдатгалаа нэмэх гэдэг нь тайван хөдөлгөөнгүй байдлаас юм уу харьцангуй удаан хөдөлгөөнтэй байдлаас аль болох бага хугацаанд их хурдтай болж хэвшихийг хэлж байгаа юм. Үүнийг бөхчүүд энгийн хэлээр тэсрэлт гэдэг. Үнэхээр учраагаа хонгодсон бөх бөхчүүдийн хэлдгээр цацаж хаях нь бахтай бөгөөд энэ бол өргөх үйлдлийг тэсрэлттэй буюу их хурдатгалтай хийж байгаа хэрэг. Тэгэхээр хурдатгалаа нэмэх дасгал, бэлтгэл гэдэг бол тэсрэлтээ нэмэгдүүлэх бэлтгэл л гэсэн үг.
Миний бие сониныхоо өмнөх дугаарт нийтлүүлсэн “Бөхийн сэтгэлийн хүч” гэдэг өгүүлэлдээ махан биеийн бяр(тэнхээ)-аа нэмэхээс илүүтэй сэтгэлийн хүчээ нэмэх, өөрийн сэтгэлийн хүчийг бусдын сэтгэлийн хүчтэй нэгтгэх тухай өгүүлсэн билээ. Энэ удаад энэхүү “Барилдааны физик” өгүүлэлдээ барилдаанд Ажил, Чадал, Хүч, Хурдатгал, Хурд, Энерги, Импульс гэх физик ойлголтууд үйлчилж байдаг бөгөөд барилдааныхаа явцад мэх хийхдээ их Ажил хийх, их Чадалтай байх, их Энергитэй, их Импульстэй болоход хурд, хурдатгал ямар чухал болохыг өгүүлэхийг зорив. Бөх Та хурд, хурдатгалаа нэмэх дасгал, бэлтгэлийг ухаалгаар хийдэг болбол хүссэн амжилтандаа хүрэхэд олон алхмаар ойртоно шүү.
Өөрөөсөө илүү тэнхээтнийг давъя гэвэл
Өмнө өгүүлснийг сайтар болгоогтун!
Үнэн гэж итгэвэл сурч эзэмшсэн мэхээ
Үтэр түргэнээр хийж сурахыг хичээгтүн!
Сайн хүн байхад сэтгэлийн ариусал чухал шиг
Сайн бөх болоход физикийн хууль чухаг ажгуу.
МУСГЗ Д.Данзан
2015.10.05.
