Հարված

Հարված պինդ մարմինների, շարժվող պինդ մարմինների բախման, ինչպես նաև հեղուկի կամ գազի հետ պինդ մարմնի որոշ փոխազդեցությունների հետևանքով առաջացող երևույթների համախումբ։ Հարվածի տևողությունը, սովորաբար, շատ կարճ է, իսկ բախվող մարմինների հպման տիրույթում զարգացող ուժերը՝ շատ մեծ (${\displaystyle 10^{9}-10^{10}}$ ն/մ²)։ Հարվածային ուժերի հետևանքով hարվածի ընթացքում տեղի է ունենում մարմնի կետերի արագությունների զգալի փոփոխություն։ Հարվածը կարող է առաջացնել նաև մնացորդային դեֆորմացիա, ձայնային տատանումներ, մարմինների տաքացում, քայքայում (կրիտիկականից մեծ արագությունների դեպքում), նյութերի մեխանիկական հատկությունների փոփոխություն են։ Մարմնի կետերի արագությունների փոփոխությունը հարվածի ընթացքում որոշվում է հարվածի ընդհանուր տեսության մեթոդներով, որոնցում ${\displaystyle {\vec {P}}}$ հարվածային ուժի փոխարեն որպես մեխանիկական փոխազդեցության չափ ընդունվում է հարվածի իմպուլսը ${\displaystyle \tau }$ ժամանակահատվածում (այսպես կոչված ${\displaystyle {\vec {S}}}$ հարվածային իմպուլս)։ Քանի որ ${\displaystyle \tau }$ շատ փոքր է, բոլոր ոչ հարվածային ուժերի (օրինակ, ծանրության ուժի) իմպուլսները, ինչպես նաև հարվածի ընթացքում մարմնի կետերի տեղափոխությունները անտեսվում են։ Հարվածի ընդհանուր տեսության հիմնական հավասարումները բխում են հարվածի ժամանակ համակարգի շարժման քանակի և կինետիկ մոմենտի փոփոխության վերաբերյալ թեորեմներից։ Եթե հայտնի են արագությունները հարվածի սկզբում և կիրառված հարվածային իմպուլսը, այդ թեորեմների օգնությամբ կարելի է որոշել արագությունները հարվածի վերջում, իսկ եթե մարմինը ազատ չէ՝ նաև կապերի իմպուլսիվային ռեակցիաները։

Երկու մարմինների փոխհարվածի դեպքում պրոցեսը կարելի է բաժանել 2 փուլի։ Առաջին փուլն սկսվում է A և B մարմինների հպումից, երբ մարմինների մոտեցման արագությունը հավասար է ${\displaystyle v_{An}-v_{Bn}}$: ${\displaystyle v_{An}}$-ը և ${\displaystyle v_{Bn}}$-ը ${\displaystyle v_{A}}$ և ${\displaystyle v_{B}}$ արագությունների պրոյեկցիաներն են A և B կետերում մարմինների մակերևույթներին տարած ${\displaystyle n}$ ընդհանուր նորմալին, որն անվանում են հարվածի գիծ։ Առաջին փուլի վերջում մարմինների մոտեցումը դադարում է, և դրանց կինետիկ էներգիայի մի մասը փոխակերպվում դեֆորմացիայի պոտենցիալ էներգիայի։ Երկրորդ փուլում տեղի է ունենում առաձգական դեֆորմացիայի պոտենցիալ էներգիայի փոխարկումը մարմինների կինետիկ էներգիայի, և մարմինները սկսում են տարամիտել։ Երկրորդ փուլի վերջում A և B կետերը կունենան տարամիտման ${\displaystyle V_{An}-V_{Bn}}$ արագություն։ Բացարձակ առաձգական մարմինների համար հարվածի վերջում մեխանիկական էներգիան լիովին կվերականգնվեր, և տեղի կունենար ${\displaystyle (V_{An}-V_{Bn})=(v_{An}-v_{Bn})}$ հավասարությունը, իսկ բացարձակ ոչ առաձգական մարմինների հարվածը կավարտվեր առաջին փուլով (${\displaystyle V_{An}-V_{Bn})=0}$)։

Որպեսզի գտնենք երկու մարմինների իրար հետ բախումից հետո արագությունը պետք է գործածել հետևյալ բանաձևը.

${\displaystyle {\vec {v}}={\frac {m_{a}{\vec {u}}_{a}+m_{b}{\vec {u}}_{b}}{m_{a}+m_{b}}}}$

Իրական մարմինների հարվածի դեպքում մեխանիկական էներգիան հարվածի վերջում վերականգնվում է մասամբ (մնացորդային դեֆորմացիայի, մարմինների տաքացման և այլ երևույթների հետևանքով) և ${\displaystyle (V_{An}-V_{Bn})<(v_{An}-v_{Bn})}$: Այդ կորուստները հաշվի առնելու համար մտցվում է, այսպես կոչված, ${\displaystyle k}$ վերականգնման գործակից, որը կախված է միայն նյութի ֆիզիկական հատկություններից.

${\displaystyle k={\frac {V_{An}-V_{Bn}}{v_{An}-v_{Bn}}}=-{\frac {V_{An}-V_{Bn}}{v_{An}-v_{Bn}}}}$

${\displaystyle K}$-ի արժեքը որոշվում է փորձով։ Բացարձակ առաձգական հարվածի դեպքում ${\displaystyle k=1}$, իսկ բացարձակ ոչ առաձգականի դեպքում ${\displaystyle k=0}$: Եթե հայտնի են արագությունները հարվածից առաջ և ${\displaystyle k}$ գործակիցը, կարելի է հաշվել արագությունները հարվածից հետո և ${\displaystyle S}$ հարվածային իմպուլսը։ Եթե մարմինների զանգվածների ${\displaystyle C_{1}}$ և ${\displaystyle C_{2}}$ կենտրոնները հարվածի գծի վրա են, ապա հարվածը կոչվում է կենտրոնական (գնդերի հարված), հակառակ դեպքում՝ ոչ կենտրոնական։ Եթե զանգվածների կենտրոնների ${\displaystyle v_{1}}$ և ${\displaystyle v_{2}}$ արագությունները հարվածի սկզբում ուղղված են հարվածի գծին զուգահեռ, ապա հարվածը կոչվում է ուղիղ, հակառակ դեպքում՝ թեք։ Երկու ողորկ մարմինների (գնդերի) ուղիղ կենտրոնական հարվածի դեպքում

${\displaystyle V_{1}=v_{1}-{\frac {(1+k)M_{2}}{M_{1}+M_{2}}}{v_{1}-v_{2}}}$

${\displaystyle V_{2}=v_{2}-{\frac {(1+k)M_{1}}{M_{1}+M_{2}}}{v_{1}-v_{2}}}$

${\displaystyle S=(1+k){\frac {M_{1}\cdot M_{2}}{M_{1}+M_{2}}}{v_{1}-v_{2}}}$

${\displaystyle \triangle T={\frac {1-k^{2}}{2}}{\frac {M_{1}\cdot M_{2}}{M_{1}+M_{2}}}{v_{1}-v_{2}}}$

որտեղ ${\displaystyle \triangle T}$-ն հարվածի ընթացքում համակարգի կորցրած կինետիկ էներգիան է, ${\displaystyle M_{1}}$-ը և ${\displaystyle M_{2}}$-ը՝ գնդերի զանգվածները։ Մասնավոր դեպքում, երբ ${\displaystyle k=1}$ և ${\displaystyle M_{1}=M_{2}}$ ստացվում է ${\displaystyle V_{1}=v_{2}}$ և ${\displaystyle V_{2}=v_{1}}$ այսինքն՝ բացարձակ առաձգական հարվածի ժամանակ կատարվում է միևնույն զանգվածով գնդերի արագությունների փոխանակություն։ Բացի պինդ մարմինների հարվածից ֆիզիկայում ուսումնասիրվում են նաև մոլեկուլների, ատոմների և տարրական մասնիկների փոխհարվածները։

Տես նաև

• Բախումներ

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 6, էջ 312)։