Түрдүү денелердин мейкиндиктеги кыймылын физикада атайын бөлүм – механика изилдейт. Акыркысы өз кезегинде кинематика жана динамика болуп бөлүнөт. Бул макалада биз денелердин которуу жана айлануу кыймылынын динамикасына басым жасап, физикадагы механиканын мыйзамдарын карайбыз.
Тарыхый маалымат
Денелердин кантип жана эмне үчүн кыймылдаары байыркы доорлордон бери философторду жана илимпоздорду кызыктырып келет. Ошентип, Аристотель объектилер мейкиндикте аларга кандайдыр бир тышкы таасир тийгизгендиктен гана кыймылдайт деп эсептеген. Бул таасир токтоп калса, организм дароо токтойт. Көптөгөн байыркы грек философтору бардык денелердин табигый абалы – бул тынчтык деп эсептешкен.
Жаңы доордун келиши менен көптөгөн илимпоздор механикада кыймыл мыйзамдарын изилдей башташкан. Гюйгенс, Гук жана Галилео сыяктуу ысымдарды белгилей кетүү керек. Акыркысы жаратылыш кубулуштарын изилдөөгө илимий көз карашты иштеп чыккан жана чындыгында механиканын биринчи мыйзамын ачкан, бирок анын фамилиясы жок.
1687-жылы автору болгон илимий басылма жарык көргөнАнглиялык Исаак Ньютон. Ал езунун илимий ишинде мейкиндиктеги телолордун кыймылынын негизги закондорун ачык-айкын ту-зулген, алар буткул дуйнелук тартылуу закону менен бирге механиканын гана эмес, азыркы кездеги бардык классикалык физиканын негизин тузген.
Ньютон мыйзамдары жөнүндө
Классикалык механиканын мыйзамдары деп да аталат, релятивисттик мыйзамдардан айырмаланып, алардын постулаттары 20-кылымдын башында Альберт Эйнштейн тарабынан коюлган. Биринчисинде, физиканын бүтүндөй тармагы негизделген үч гана негизги мыйзам бар. Алар мындай деп аталат:
- Инерция мыйзамы.
- Күч менен ылдамдануунун ортосундагы байланыштын мыйзамы.
- Аракет жана реакция мыйзамы.
Эмне үчүн бул үч мыйзам негизги? Бул жөнөкөй, механиканын каалаган формуласы алардан алынышы мүмкүн, бирок эч кандай теориялык принцип алардын бирине да алып келбейт. Бул мыйзамдар көптөгөн байкоолордон жана эксперименттерден гана келип чыгат. Алардын негиздүүлүгү ар кандай маселелерди практикада чечүүдө алардын жардамы менен алынган божомолдордун ишенимдүүлүгү менен ырасталат.
Инерция мыйзамы
Ньютондун механикадагы биринчи мыйзамы мындай дейт: кандайдыр бир денеге тышкы таасир болбогондо, ар кандай инерциялык санактын системасында тынч абалды же түз сызыктуу кыймылды сактайт.
Бул мыйзамды түшүнүү үчүн отчеттуулук системасын түшүнүү керек. Эгерде ал айтылган мыйзамды канааттандырса гана инерциялык деп аталат. Башкача айтканда, инерциялык системада жокбайкоочулар сезе турган ойдон чыгарылган күчтөр бар. Мисалы, бир калыпта жана түз сызыкта кыймылдаган системаны инерциялык деп эсептөөгө болот. Экинчи жагынан, огтун айланасында бир калыпта айланган системада жасалма борбордон четтөөчү күч бар болгондуктан, инерциялык эмес.
Инерция мыйзамы кыймылдын мүнөзүнүн өзгөрүшүнүн себебин аныктайт. Мунун себеби тышкы күчтүн болушу. Денеге бир нече күчтөр таасир этиши мүмкүн экенин белгилей кетүү керек. Бул учурда аларды векторлор эрежеси боюнча кошуу керек, эгерде пайда болгон күч нөлгө барабар болсо, анда дене бир калыпта кыймылын улантат. Классикалык механикада дененин бир калыпта кыймылы менен анын тынч абалынын ортосунда эч кандай айырма жок экенин түшүнүү да маанилүү.
Ньютондун экинчи мыйзамы
Дененин мейкиндиктеги кыймылынын мүнөзүн өзгөртүүнүн себеби, ага колдонулуучу нөлдүк эмес тышкы күчтүн болушу дейт. Негизи бул мыйзам мурунку мыйзамдын уландысы. Анын математикалык белгиси төмөнкүдөй:
F¯=ma¯.
Бул жерде, a¯ чоңдугу - ылдамдык векторунун өзгөрүү ылдамдыгын сүрөттөгөн ылдамдануу, m - дененин инерциялык массасы. m дайыма нөлдөн чоң болгондуктан, күч жана ылдамдануу векторлору бир багытты көрсөтөт.
Карастырылып жаткан мыйзам механикадагы көптөгөн кубулуштарга, мисалы, эркин түшүү процессин, машинанын ылдамдыгы менен кыймылын, штанганы жантайыңкы тегиздик боюнча жылышын, термелүүнү сүрөттөөгө тиешелүү. маятниктин,жазгы таразалардын чыңалышы жана башкалар. Бул динамиканын негизги мыйзамы деп айтууга болот.
Момент жана Момент
Эгер Ньютондун илимий иштерине түз кайрылсаңыз, окумуштуу өзү механиканын экинчи мыйзамын бир аз башкача формулировкалаганын көрө аласыз:
Fdt=dp, мында p=mv.
p мааниси импульс деп аталат. Көптөр аны дененин импульсу деп жаңылышат. Кыймылдын көлөмү дененин массасынын жана анын ылдамдыгынын көбөйтүндүсүнө барабар инерциялык-энергетикалык мүнөздөмөсү.
Импульсту кандайдыр бир мааниге өзгөртүү dp убакыт аралыгы ичинде денеге таасир этүүчү F тышкы күч тарабынан гана аткарылышы мүмкүн. Күчтүн жана анын аракетинин узактыгынын натыйжасы күчтүн импульсу же жөн эле импульс деп аталат.
Эки дене кагылышканда алардын ортосунда кагылышуу күчү аракет кылат, ал ар бир дененин импульсун өзгөртөт, бирок бул күч изилденип жаткан эки дененин системасына карата ички болгондуктан, ал өзгөрүүгө алып келбейт. системанын жалпы моментинде. Бул чындык импульстун сакталуу мыйзамы деп аталат.
Ылдамдатуу менен айлануу
Эгерде Ньютон тарабынан түзүлгөн механика мыйзамы айлануу кыймылына колдонулса, анда төмөнкү туюнтма алынат:
M=Iα.
Бул жерде M - бурчтук импульс - бул күчтүн системада бурулуш жасоо мүмкүнчүлүгүн көрсөткөн чоңдук. Күчтүн моменти вектордук күч менен огунан багытталган радиус векторунун көбөйтүлүшү катары эсептелетколдонуу пункту. I чоңдук инерция моменти. Күчтүн моменти сыяктуу эле, ал айлануучу системанын параметрлерине, атап айтканда, огуна салыштырмалуу дене массасынын геометриялык бөлүштүрүлүшүнө көз каранды. Акырында, α мааниси бурчтук ылдамдануу болуп саналат, ал бурчтук ылдамдык секундасына канча радианга өзгөрөрүн аныктоого мүмкүндүк берет.
Эгерде сиз жазылган теңдемени кылдаттык менен карап чыгып, анын маанилери менен көрсөткүчтөрүн экинчи Ньютон мыйзамынан салыштырсаңыз, анда биз алардын толук окшоштугун алабыз.
Аракет жана реакция мыйзамы
Механиканын үчүнчү мыйзамын кароо бизге калды. Эгерде биринчи экөө, тигил же бул жол менен Ньютондун мурункулары тарабынан формулировкаланган болсо жана окумуштуу өзү аларга гармониялуу математикалык форманы гана берген болсо, анда үчүнчү мыйзам улуу англичандын түпкү ой-пикири болуп саналат. Демек, анда мындай дейт: эгерде эки дене күч менен контактка кирсе, анда алардын ортосунда аракеттенүүчү күчтөр чоңдугу боюнча бирдей жана багыты боюнча карама-каршы келет. Кыскача айтканда, кандайдыр бир аракет реакцияны жаратат деп айта алабыз.
F12¯=-F21¯.
Бул жерде F12¯ жана F21¯ - 1-ден 2-ден 2-капталынан аракет кылуу 1-күчкө чейин.
Бул мыйзамды тастыктаган көптөгөн мисалдар бар. Мисалы, секирүү учурунда адам жердин бетинен оттоп, экинчиси аны өйдө түртөт. Ошол эле сейилдөөчү менен басуу жана сууда сүзүүчү бассейнинин дубалын түртүп салууга да тиешелүү. Дагы бир мисал, колуңузду үстөлгө басып койсоңуз, анда тескерисинче сезилет.столдун колго тийгизген таасири, ал колдоонун реакция күчү деп аталат.
Ньютондун үчүнчү мыйзамын колдонуу боюнча маселелерди чечүүдө аракет күчү жана реакция күчү ар башка денелерге колдонулаарын, ошондуктан аларга ар кандай ылдамдыктарды берерин унутпаш керек.
