Turli jismlarning fazoda harakatini fizikada maxsus bo'lim - mexanika o'rganadi. Ikkinchisi, o'z navbatida, kinematika va dinamikaga bo'linadi. Ushbu maqolada biz jismlarning tarjima va aylanish harakati dinamikasiga e'tibor qaratgan holda fizikadagi mexanika qonunlarini ko'rib chiqamiz.
Tarixiy ma'lumot
Jismlarning qanday va nima uchun harakatlanishi faylasuflar va olimlarni qadim zamonlardan beri qiziqtirib kelgan. Shunday qilib, Arastu jismlar fazoda faqat ularga qandaydir tashqi ta'sir bo'lganligi sababli harakat qiladi, deb hisoblagan. Agar bu ta'sir to'xtatilsa, tana darhol to'xtaydi. Ko'pgina qadimgi yunon faylasuflari barcha jismlarning tabiiy holati - bu dam olish, deb hisoblashgan.
Yangi asrning kelishi bilan koʻplab olimlar mexanikadagi harakat qonunlarini oʻrganishni boshladilar. Gyuygens, Huk va Galiley kabi nomlarni ta'kidlash kerak. Ikkinchisi tabiat hodisalarini o'rganishga ilmiy yondashuvni ishlab chiqdi va aslida mexanikaning birinchi qonunini kashf etdi, ammo uning familiyasi yo'q.
1687 yilda mualliflik qilgan ilmiy nashr chop etildiIngliz Isaak Nyuton. U o‘zining ilmiy ishlarida jismlarning koinotdagi harakatining asosiy qonunlarini aniq shakllantirdi, bu qonunlar butun olam tortishish qonuni bilan birgalikda nafaqat mexanikaning, balki barcha zamonaviy klassik fizikaning asosini tashkil etdi.
Nyuton qonunlari haqida
Ular relyativistikdan farqli o'laroq, klassik mexanika qonunlari deb ham ataladi, ularning postulatlari 20-asr boshlarida Albert Eynshteyn tomonidan ilgari surilgan. Birinchisida, fizikaning butun bo'limi asos bo'lgan uchta asosiy qonun mavjud. Ular shunday nomlanadi:
- Inersiya qonuni.
- Kuch va tezlanish oʻrtasidagi bogʻliqlik qonuni.
- Harakat va reaksiya qonuni.
Nega bu uchta qonun asosiy hisoblanadi? Bu oddiy, ulardan mexanikaning har qanday formulasini olish mumkin, ammo hech qanday nazariy printsip ularning hech biriga olib kelmaydi. Ushbu qonunlar faqat ko'plab kuzatishlar va tajribalardan kelib chiqadi. Ularning haqiqiyligi amaliyotda turli muammolarni hal qilishda ular yordamida olingan bashoratlarning ishonchliligi bilan tasdiqlanadi.
Inersiya qonuni
Nyutonning mexanikadagi birinchi qonuni shuni ko'rsatadiki, har qanday jism unga tashqi ta'sir ko'rsatmasa, har qanday inertial sanoq sistemasida dam olish holatini yoki to'g'ri chiziqli harakatini saqlab qoladi.
Ushbu qonunni tushunish uchun hisobot tizimini tushunish kerak. Belgilangan qonunni qanoatlantirsagina u inertial deyiladi. Boshqacha qilib aytganda, inertial tizimda yo'qkuzatuvchilar tomonidan sezilishi mumkin bo'lgan xayoliy kuchlar mavjud. Masalan, bir tekis va to'g'ri chiziqda harakatlanuvchi tizimni inertial deb hisoblash mumkin. Boshqa tomondan, o'q atrofida bir tekis aylanadigan tizim unda xayoliy markazdan qochma kuch mavjudligi sababli inertial emas.
Inersiya qonuni harakat tabiatining oʻzgarishi sababini belgilaydi. Buning sababi tashqi kuchning mavjudligi. E'tibor bering, tanaga bir nechta kuchlar ta'sir qilishi mumkin. Bunday holda, ular vektorlar qoidasiga muvofiq qo'shilishi kerak, agar natijada paydo bo'lgan kuch nolga teng bo'lsa, u holda tana bir tekis harakatini davom ettiradi. Yana shuni tushunish kerakki, klassik mexanikada jismning bir tekis harakati va uning tinch holati o‘rtasida hech qanday farq yo‘q.
Nyutonning ikkinchi qonuni
Uning aytishicha, jismning kosmosdagi harakati xarakterini o'zgartirish sababi unga tatbiq etiladigan nolga teng bo'lmagan tashqi kuchning mavjudligidir. Aslida, bu qonun avvalgisining davomidir. Uning matematik yozuvi quyidagicha:
F¯=ma¯.
Bu yerda a¯ miqdori tezlik vektorining oʻzgarish tezligini tavsiflovchi tezlanish, m – jismning inertial massasi. m har doim noldan katta bo'lgani uchun kuch va tezlanish vektorlari bir xil yo'nalishga ishora qiladi.
Ko'rib chiqilayotgan qonun mexanikada juda ko'p hodisalarga nisbatan qo'llaniladi, masalan, erkin tushish jarayonini tavsiflash, avtomobilning tezlashishi bilan harakat qilish, shtrixning qiya tekislik bo'ylab sirpanishi, tebranish. mayatnikdan,bahor tarozilarining kuchlanishi va boshqalar. Ishonch bilan aytish mumkinki, bu dinamikaning asosiy qonuni.
Momentum va momentum
Agar siz toʻgʻridan-toʻgʻri Nyutonning ilmiy ishiga murojaat qilsangiz, olimning oʻzi mexanikaning ikkinchi qonunini biroz boshqacha shakllantirganini koʻrishingiz mumkin:
Fdt=dp, bu erda p=mv.
p qiymati impuls deyiladi. Ko'pchilik buni noto'g'ri tananing impulsi deb ataydi. Harakat miqdori tananing massasi va tezligining mahsulotiga teng bo'lgan inertial-energiya xarakteristikasidir.
Impulsni qandaydir dp qiymatiga o'zgartirish faqat dt vaqt oralig'ida tanaga ta'sir qiluvchi tashqi F kuch bilan amalga oshirilishi mumkin. Kuchning koʻpaytmasi va uning taʼsir qilish davomiyligi kuch impulsi yoki oddiygina impuls deb ataladi.
Ikki jism to'qnashganda, ular o'rtasida to'qnashuv kuchi ta'sir qiladi, bu har bir jismning impulsini o'zgartiradi, ammo bu kuch o'rganilayotgan ikkita jismning tizimiga nisbatan ichki bo'lgani uchun u o'zgarishga olib kelmaydi. tizimning umumiy momentumida. Bu fakt impulsning saqlanish qonuni deb ataladi.
Tezlanish bilan aylanish
Agar Nyuton tomonidan tuzilgan mexanika qonuni aylanish harakatiga tatbiq etilsa, u holda quyidagi ifoda olinadi:
M=Ia.
Bu erda M - burchak momenti - bu kuchning tizimda burilish qilish qobiliyatini ko'rsatadigan qiymat. Kuch momenti vektor kuchi va o'qdan yo'n altirilgan radius vektorining mahsuloti sifatida hisoblanadiqo'llash nuqtasi. I miqdor inersiya momentidir. Quvvat momenti kabi, u aylanish tizimining parametrlariga, xususan, o'qga nisbatan tana massasining geometrik taqsimlanishiga bog'liq. Nihoyat, a qiymati burchak tezlanishi bo‘lib, burchak tezligi soniyada qancha radianga o‘zgarishini aniqlash imkonini beradi.
Agar siz yozma tenglamaga diqqat bilan qarasangiz va ikkinchi Nyuton qonunidan uning qiymatlari va koʻrsatkichlari oʻrtasida oʻxshashlik keltirsangiz, biz ularning toʻliq oʻziga xosligini olamiz.
Harakat va reaksiya qonuni
Mexanikaning uchinchi qonunini ko'rib chiqish bizga qoldi. Agar birinchi ikkitasi, u yoki bu tarzda, Nyutonning o'tmishdoshlari tomonidan tuzilgan bo'lsa va olimning o'zi ularga faqat uyg'un matematik shaklni bergan bo'lsa, uchinchi qonun buyuk inglizning asl fikridir. Shunday qilib, unda aytilishicha: agar ikkita jism kuchga kirsa, ular orasidagi ta'sir qiluvchi kuchlar kattalik jihatidan teng va yo'nalish bo'yicha qarama-qarshidir. Qisqacha aytganda, har qanday harakat reaktsiyaga sabab bo'ladi.
F12¯=-F21¯.
Bu yerda F12¯ va F21¯ - 1-tananing yonidan 2-chi va 2-chi tanasi tomonidan harakat qiladi mos ravishda 1-chi kuchga.
Ushbu qonunni tasdiqlovchi koʻplab misollar mavjud. Masalan, sakrash paytida odam er yuzasidan itariladi, ikkinchisi uni yuqoriga ko'taradi. Xuddi shu narsa piyoda yurish va suzuvchining hovuz devorini itarib yuborish uchun ham amal qiladi. Yana bir misol, agar siz qo'lingizni stolga bossangiz, buning aksi seziladi.stolning qo'lga ta'siri, bu tayanchning reaktsiya kuchi deb ataladi.
Nyutonning uchinchi qonunini qoʻllash boʻyicha masalalarni yechishda shuni unutmaslik kerakki, taʼsir kuchi va reaksiya kuchi turli jismlarga taʼsir qiladi, shuning uchun ular ularga har xil tezlanishlar beradi.
