Физика биздин Ааламдын мыйзамдарын изилдөөчү илим катары, стандарттык изилдөө методологиясын жана белгилүү бир өлчөө бирдик системасын колдонот. Күчтүн бирдиги көбүнчө N (ньютон) деп аталат. Күч деген эмне, аны кантип таап, өлчөө керек? Келиңиз, бул маселени кененирээк изилдеп көрөлү.
Тарыхтан кызыктуу
Исаак Ньютон – 17-кылымдын көрүнүктүү англис окумуштуусу, так математика илимдеринин өнүгүшүнө баа жеткис салым кошкон. Ал классикалык физиканын түп атасы болуп саналат. Ал чоң асман телолорунун да, шамал алып кеткен майда кумдардын да мыйзамдарын сүрөттөөгө жетишкен. Анын негизги ачылыштарынын бири бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамы жана жаратылыштагы телолордун өз ара аракеттенүүсүн сүрөттөгөн механиканын үч негизги мыйзамы. Кийинчерээк башка илимпоздор Исаак Ньютондун илимий ачылыштарынын аркасында гана сүрүлүү, эс алуу жана сыдырма мыйзамдарын чыгара алышкан.
Бир аз теория
Физикалык чоңдук окумуштуунун атынан аталган. Ньютон күчтүн бирдиги. Күчтүн аныктамасын төмөнкүчө сыпаттаса болот: "күч - бул телолордун өз ара аракетинин сандык өлчөмү же чоңдук,денелердин интенсивдүүлүгүнүн же чыңалуусунун даражасын мүнөздөйт."
Күч бир себептен улам Ньютон менен өлчөнөт. Дал ушул илимпоз бүгүнкү күнгө чейин актуалдуу болгон үч кебелбес “күч” мыйзамын жараткан. Келгиле, аларды мисалдар менен изилдеп көрөлү.
Биринчи мыйзам
Суроолорду толук түшүнүү үчүн: "Ньютон деген эмне?", "Эмненин өлчөө бирдиги?" жана "Анын физикалык мааниси эмнеде?", механиканын үч негизги мыйзамын кылдат изилдеп чыгуу керек.
Биринчиси денеге башка денелер тийбесе, анда ал эс алат дейт. Ал эми дене кыймылда болсо, анда ага эч кандай аракет болбогондо, ал түз сызыкта бир калыпта кыймылын улантат.
Белгилүү бир массасы бар белгилүү бир китеп тегиз столдун үстүндө жатат деп элестетиңиз. Ага таасир этүүчү бардык күчтөрдү белгилеп, бул вертикалдуу ылдыйга багытталган тартылуу күчү жана вертикалдуу жогору багытталган тирөөчтүн реакция күчү (бул учурда таблица) экенин алабыз. Эки күч тең бири-биринин аракеттерин тең салмактап тургандыктан, натыйжа күчтүн чоңдугу нөлгө барабар. Ньютондун биринчи мыйзамына ылайык, китептин эс алуусунун себеби ушул.
Экинчи Мыйзам
Бул денеге таасир эткен күч менен анын колдонулган күчтүн натыйжасында алган ылдамдануусунун ортосундагы байланышты сүрөттөйт. Исаак Ньютон бул мыйзамды түзүүдө биринчи болуп массанын туруктуу маанисин дененин инерциясынын жана инерциясынын көрүнүшүнүн өлчөмү катары колдонгон. Алар инерция деп аташатденелердин баштапкы абалын сактап калуу, башкача айтканда, тышкы таасирлерге туруштук берүү жөндөмдүүлүгү же касиети.
Экинчи мыйзам көбүнчө төмөнкү формула менен сүрөттөлөт: F=am; мында F – денеге колдонулган бардык күчтөрдүн натыйжасы, а – дене кабыл алган ылдамдануу, m – дененин массасы. Күч акыры кгм/с2 менен көрсөтүлөт. Бул туюнтма адатта Ньютон менен белгиленет.
Физикада Ньютон деген эмне, ылдамдануунун аныктамасы кандай жана анын күч менен кандай байланышы бар? Бул суроолорго механиканын экинчи мыйзамынын формуласы жооп берет. Бул мыйзам жарык ылдамдыгынан бир топ азыраак ылдамдыкта кыймылдаган денелер үчүн гана иштей турганын түшүнүү керек. Жарык ылдамдыгына жакын ылдамдыкта физиканын салыштырмалуулук теориясы тууралуу атайын бөлүмү тарабынан ылайыкташтырылган бир аз башкача мыйзамдар иштейт.
Ньютондун үчүнчү мыйзамы
Бул, балким, эки дененин өз ара аракеттенүүсүн сүрөттөгөн эң түшүнүктүү жана жөнөкөй мыйзам. Ал бардык күчтөр жуп болуп пайда болот дейт, башкача айтканда, бир дене экинчи денеге белгилүү бир күч менен таасир этсе, экинчи дене өз кезегинде биринчиге да бирдей күч менен таасир этет.
Окумуштуулар тарабынан мыйзамдын түзүлүшү төмөнкүдөй: «…эки дененин бири-бирине болгон өз ара аракети бири-бирине барабар, бирок карама-каршы багытта багытталган.»
Келгиле, Ньютон деген эмне экенин аныктап көрөлү. Демек, физикада бардыгын конкреттүү кубулуштар боюнча кароо салтка айланганБул жерде механиканын мыйзамдарын сүрөттөгөн мисалдар келтирилген.
- Өрдөк, балык же бака сыяктуу сууда сүзүүчү канаттуулар суу менен өз ара аракеттенүү аркылуу так жылышат. Ньютондун үчүнчү мыйзамы бир дене башка денеге аракет кылганда, күчтүүлүгү боюнча биринчиге барабар, бирок карама-каршы багытта багытталган каршы аракет дайыма пайда болот деп айтылат. Ушунун негизинде өрдөктөрдүн кыймылы сууну буттары менен артка түртүп, өздөрү суунун реакциясынан улам алдыга сүзүүсүнөн пайда болот деген тыянак чыгарсак болот.
- Сикир дөңгөлөк Ньютондун үчүнчү мыйзамын далилдеген эң сонун мисал. Ар бир адам, кыязы, чакмак дөңгөлөк деген эмне экенин билет. Бул дөңгөлөктү да, барабанды да эске салган кыйла жөнөкөй дизайн. Ал капастарга орнотулган, ошондуктан үй жаныбарлары тайгалар же декоративдик келемиштер ары-бери чуркап жүрүшөт. Эки дененин, дөңгөлөктүн жана жаныбардын өз ара аракети бул эки дененин тең кыймылына себеп болот. Болгондо да, тайгак тез чуркаганда дөңгөлөк чоң ылдамдыкта айланат, ал эми жайласа дөңгөлөк жайыраак айлана баштайт. Бул дагы бир жолу аракет менен каршылык карама-каршы багыттарга багытталганы менен, ар дайым бири-бирине барабар экенин далилдейт.
- Биздин планетада кыймылдаган нерселердин баары Жердин "жооп аракетинен" гана кыймылдайт. Бул кызыктай сезилиши мүмкүн, бирок, чынында, басып жатканда, биз жерди же башка жерди түртүп салуу үчүн гана күч-аракет жумшайбыз. Ал эми биз алдыга жылып жатабыз, анткени жер бизди түртүп жатат.
Ньютон деген эмне: өлчөө бирдиги жефизикалык чоңдук?
"Ньютондун" аныктамасын төмөнкүчө сүрөттөсө болот: "бул күчтүн бирдиги". Бирок анын физикалык мааниси эмнеде? Ошентип, Ньютондун экинчи мыйзамынын негизинде бул туунду чоңдук, ал массасы 1 кг дененин ылдамдыгын 1 секунданын ичинде 1 м/сек өзгөртүүгө жөндөмдүү күч катары аныкталат. Көрсө, Ньютон вектордук чоңдук, башкача айтканда анын өзүнүн багыты бар экен. Биз нерсеге күч колдонгондо, мисалы, эшикти түрткөндө, биз бир эле учурда кыймылдын багытын коебуз, ал экинчи мыйзамга ылайык, күчтүн багыты менен бирдей болот.
Формула боюнча иш кылсаңыз, 1 Ньютон=1 кгм/с 2 экени көрүнүп турат. Механикадагы ар кандай маселелерди чечүүдө көбүнчө Ньютонду башка чоңдуктарга которуу керек болот. Ыңгайлуу болуу үчүн, белгилүү бир маанилерди таап жатканда, Ньютондорду башка бирдиктер менен байланыштырган негизги идентификацияларды эстеп калуу сунушталат:
- 1 H=105 dyne (дина – CGS системасындагы өлчөө бирдиги);
- 1 N=0,1 кгс (килограмм-күч ICSS системасындагы күчтүн бирдиги);
- 1 H=10 -3 sten салмагы 1 тонна болгон ар кандай дене).
Бүткүл дүйнөлүк тартылуу мыйзамы
Биздин планетанын идеясын бурган окумуштуунун эң маанилүү ачылыштарынын бири Ньютондун тартылуу мыйзамы (тартылуу күчү деген эмне, төмөндө окугула). Албетте, анын алдында аттракциондун сырын ачуу аракеттери болгонЖер. Мисалы, Иоганнес Кеплер биринчилерден болуп Жерди өзүнө тартуучу күчкө ээ эмес, денелердин өзү да Жерди тарта алат деп айткан.
Бирок Ньютон гана тартылуу күчү менен планеталардын кыймыл мыйзамынын ортосундагы байланышты математикалык жактан далилдей алган. Көптөгөн эксперименттерден кийин илимпоз чындыгында Жер гана өзүнө объекттерди тартпастан, бардык денелер бири-бирине тартыларын түшүндү. Ал тартылуу мыйзамын чыгарган, анда ар кандай телолор, анын ичинде асман телолору G (тартылуу константасы) менен эки дененин тең массаларынын m1 көбөйтүндүсүнө барабар күч менен тартылышат. m 2 бөлүнөт R2 (телолордун ортосундагы аралыктын квадраты).
Ньютон тарабынан алынган бардык мыйзамдар жана формулалар интегралдык математикалык моделди түзүүгө мүмкүндүк берди, ал азыркыга чейин Жердин бетинде гана эмес, биздин планетанын чегинен тышкары да изилдөөдө колдонулат.
Бирдикти конвертациялоо
Маселелерди чечүүдө стандарттык SI префикстерин эстен чыгарбоо керек, алар "Ньютондук" өлчөө бирдиктери үчүн да колдонулат. Мисалы, денелердин массалары чоң болгон космостук объектилерге байланыштуу маселелерде көбүнчө чоң маанилерди кичинелерге жөнөкөйлөтүү зарыл. Эгерде чечим 5000 Н болуп чыкса, анда жоопту 5 кН (килоНьютон) түрүндө жазуу ыңгайлуураак болот. Мындай бирдиктер эки түргө бөлүнөт: эселик жана субкөптүк. Бул жерде эң көп колдонулгандары: 102 N=1 гектоНьютон (hN); 103 H=1килоНьютон (кН); 106 N=1 мегаНьютон (MN) жана 10-2 N=1 центНьютон (cN); 10-3 N=1 миллиНьютон (мН); 10-9 N=1 nanoNewton (nN).
