MODDIY NUQTANING TO‘LIQ MEXANIK ENERGIYASI VA MEXANIZMLARNING FOYDALI ISH KOEFFITSIENTI

Аннотация

This article provides a comprehensive overview of one of the basic concepts of mechanics - the total mechanical energy of a material point and the law of conservation of energy. In addition, detailed information is provided about the processes of mutual conversion of various forms of energy through mechanisms, energy losses occurring in them, and the useful work coefficient (FEC), which is considered a criterion for efficiency. Methods for increasing the efficiency of mechanical systems are explained theoretically and practically. This article serves as a useful resource for students studying engineering, technical and physical sciences and scientific researchers. Keywords: mechanical energy, total energy, efficiency, law of conservation of energy Kirish. Tabiatdagi barcha jarayonlar energiya va uning shakllarini o‘zaro aylantirish orqali yuzaga keladi. Mexanika fanida esa energiyaning mexanik shakllari - kinetik va potensial energiyalar hamda ularning yig‘indisi bo‘lmish to‘liq mexanik energiya muhim o‘rin tutadi. Energiya saqlanish qonuni asosida mexanizm va tizimlarning ish samaradorligi o‘rganiladi. Bu esa foydali ish koeffitsienti (FIK) orqali aniqlanib, texnika va ishlab chiqarish sohalarida muhim ahamiyatga ega. 111 YOSH OLIMLAR ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI in-academy.uz/index.php/yo 1. Moddiy nuqtaning mexanik energiyasi Moddiy nuqtaning mexanik energiyasi ikki asosiy qismdan iborat: Kinetik energiya (𝐸 ): 𝑘 𝒎𝒗𝟐 jismning harakatdagi energiyasi: 𝑬 = 𝒌 𝟐 Potensial energiya (𝐸 ): jismning joylashuvi yoki kuch maydonidagi holati bilan bog‘liq 𝑝 energiya. Yerning tortishish kuchi maydonida: 𝑬 = 𝒎𝒈𝒉 𝒑 𝒌𝒙𝟐 Shuningdek, potensial energiyaning boshqa ko‘rinishi - elastik energiya: 𝑬 = 𝒑 𝟐 To‘liq mexanik energiya: 𝑬 = 𝑬 +𝑬 𝑻 𝒌 𝒑 2. Mexanik energiyaning saqlanish qonuni Mexanik energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra: «Yopiq tizimdagi mexanik energiyaning umumiy miqdori doimiy bo‘lib, u faqat kinetik va potensial shakllar orasida aylanishi mumkin”. Buni matematik ifodalash: 𝑬 +𝑬 = 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒕 𝒌 𝒑 3. Mexanizmlarda energiya o‘zgartirish jarayonlari Mexanizmlar energiyani bir shakldan ikkinchisiga o‘zgartiradi. Misollar: Elektr motor: Elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantiradi. Ichki yonuv dvigateli: Yonilg‘i (kimyoviy energiya) ni mexanik energiyaga aylantiradi. Generator: Mexanik energiyani elektr energiyaga aylantiradi. Bu jarayonlarda quyidagi energiya yo‘qotishlari kuzatiladi: - Ishqalanish natijasidagi issiqlik yo‘qotishlari; - Havo yoki suyuqlik qarshiligi; - Materiallarning deformatsiyasi; - Tovush chiqarish Bu yo‘qotishlar tufayli kiruvchi energiyaning hammasi foydali ishga aylana olmaydi. 4. Foydali ish koeffitsienti (FIK) Mexanizmlarning samaradorligi foydali ish koeffitsienti (𝜂) bilan baholanadi: 𝐴 𝑓 𝜂 = ∙100% 𝐴 𝑢𝑚 Barcha real mexanizmlarda FIK 100% dan kichik bo‘ladi. Turli qurilmalarning FIKi: Elektr motor 90-95%; Ichki yonuv dvigateli 30-35%; Bug‘ turbinalari 40-50%; Gidravlik tizimlar 70-80% 5. Energiyani yo‘qotish sabablari Asosiy energiya yo‘qotish sabablari: 1. Ishqalanish: Harakatdagi qismlar orasidagi ishqalanish energiyani issiqlikka aylantiradi. 2. Qarshilik kuchlari: Havo yoki suyuqlik qarshiligi natijasida energiya sarflanadi. 3. Material deformatsiyasi: Materiallarning elastik yoki plastiklik deformatsiyasi natijasida energiyaning bir qismi isrof bo‘ladi. 4. Tovush chiqarish: Vibratsiyalar va urilishlar energiyaning tovush shakliga aylanishiga sabab bo‘ladi. Mavzuga doir masalalar va ularning yechimlari: 1. Og’irligi 40N bo’lgan yukni 2m balandlikka o’zgarmas kuch bilan vertikal ko’tarishda 80J ish bajaradi. Yuk qanday tezlanish bilan ko’tariladi? Bunda erkin tushish tezlanishini g=10m/s2 deb oling. 112 YOSH OLIMLAR ILMIY-AMALIY KONFERENSIYASI in-academy.uz/index.php/yo Berilgan: Yechilishi: 𝑃 = 25𝑁 A ish og’irlik kuchiga qarshi bajarilgan Ph ish bilan ℎ = 2𝑚 moddiy nuqtaga a tezlanish beruvchi kuchning h yo’lda 𝐴 = 80𝐽 bajargan mah ishning yig’indisiga teng bo’ladi. Ph ish 𝑚 moddiy nuqtaning potensial energiyasini oshirish uchun 𝑔 = 10 𝑠2 sarflanadi. Shunday qilib, 𝑇𝑜𝑝𝑖𝑠ℎ 𝑘𝑒𝑟𝑎𝑘: 𝑎 =? 𝑃𝑎ℎ 𝐴 = 𝑃ℎ+𝑚𝑎ℎ = 𝑃ℎ+ 𝑔 Bundan moddiy nuqtaning tezlanishi: 𝐴−𝑃ℎ 𝑎 = 𝑔 𝑃ℎ ga teng bo’ladi. Endi qiymatlarni qo’yib hisoblaymiz: 80−25∙2 𝑚 𝑎 = ∙10 = 6 25∙2 𝑠2 𝑱𝒂𝒗𝒐𝒃:𝒂 = 𝟔 𝒎/𝒔𝟐 2. 15 kg massali moddiy nuqtaga 9 s davomida o’zgarmas 7,5 N kuch ta’sir qildi. Moddiy nuqtaning kinetik energiyasini toping. Berilgan: Yechilishi: 𝑚 = 15 𝑘𝑔 Moddiy nuqtaga kuch ta’sir etmasdan oldin harakatsiz 𝑡 = 9 𝑠 bo’lgan (𝑣 = 0). 𝑡 vaqt davomida unga kuch ta’sir uning 0 𝐹 = 7.5 𝑁 tezligini 𝑣 gacha oshirgan. Bunda moddiy nuqta impulsning 𝐸 =? o’zgarishi: ∆𝑝 = 𝑚(𝑣 −𝑣 ) 𝐾 0 Unga ta’sir etuvchi kuch impulsiga teng bo’ladi: ∆𝑝 = 𝐹𝑡 Demak, 𝑚𝑣 = 𝐹𝑡 Bu tenglikdan tezlikni topib kinetik energiya ifodasiga qo’yib, moddiy nuqtaning kinetik energiyasini hisoblaymiz: 𝑚𝑣2 𝐹2𝑡2 7.52 ∙92 𝐸 = = = = 152 𝐽 𝑘 2 2𝑚 2∙15 Javob: 152 J Xulosa: Mexanik energiyaning saqlanish qonuni tabiat va texnik tizimlarni tushunish uchun asosiy nazariy poydevordir. Foy