1-tema Kirisiw. Fizika pa`ninin` teoriyalıq ha`m eksperimental metodları
Download 223.36 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Fizika paninin` basqa panlar menen baylanıssi. Fizika va texnika.
- Fizikaviy kattaliklar va ularnin` wlchov birligi. Fizikaviy birliklarnin` xalıqaro sistemasi.
- 2-tema Qozg`alıs ha`m onın` a`hmiyeti. Sanaq sistema Materiallık tochkanın` qozgalısi.
- 3-tema Sistema halının` o`zgerisi, qozgalıs ten`lemeleri. (N`yuton nızamı)
- Jumıs ha`m Kuuatlılıq
- 4-tema Ken`islik ha`m waqıt Inertsial sanaq sistemasi va salıstırmalik printsipi
- Galiley almasıuları. Almastırıulardın` invariantligi
- Lorents almasıuları
|
1-tema Kirisiw. Fizika pa`ninin` teoriyalıq ha`m eksperimental metodları
Fizika so`zi grekshe «fyuzis» so`zinen kelip shıqqan bolıp, ol ta`biyat degen ma`nisti an`latadı. Bul so`zdi pa`n`e birinshi ma`rtebe qa`dimgi yunon oyshılı Aristotel` kiritken. Ta`biyat haqqıdag`ı pa`nlar arasında fizika belgili da`rejede ayrıqsha orındı iyeleydi, sebebi ol materiya qozg`alısının` barlıq tiykarg`ı ha`m en` ulıwma nızamlardı 6yrenedi. Ayırım waqıtları fizikalıq qubılıslardı baqlaw ushın insannın` ta`biyg`ıy seziw organları jeterli bolmaydı. Onda insan o`zi qabıllag`an o`lshew a`sbapları, yag`nıy t6rli ju`da` anıq a`sbaplar ja`rdeminde baqlaw alıp baradı. Baqlaw na`tiyjeleri – faktlardı sistemalastırıw, arnawlı ta`jiriybe (eksperiment) islew jolı menen materianın` ol yamasa bul qa`siyeti tekseriledi ha`m t6rli qubılısları arasında payda bolg`an ulıwmalıq ha`m o`z-ara baylanıs anıqlanadı. Fizikalıq shamalar ha`m olardın` o`lshew birlikleri. Fizika nızamları ol yamasa bul qubılıs (ob`ekt) lardın` mug`darlıq xarakteristikaları arasındag`ı baylanıslar ta`rizinde an`latıladı. Bul xarakteristikalar fizikalıq shamalar dep ataladı. Barlıq fizikalıq shamalardı eki toparg`a bo`liw m6mkin` o`lshew m6mkin bolg`an fizikalıq shamalar (uzınlıq, massa...) ha`m formulalar tiykarında esaplaw m6mkin bolg`an shamalar (ko`lem, tıg`ızlıq ...). Fizikalıq shamalardı o`lshew ushın birlikler tan`lap alınadı. %lshew m6mkin bolg`an fizikalıq shamalardın` birlikleri etalonlarg`a iye. Fizikalıq shamanın` ma`nisi degende sol shama etalonnan neshe ese o`zgesheligin ko`rsetetug`ın san t6siniledi. Fizikalıq shamalardın` birlikleri ma`mleket standartında qollanılıwı na`zerde tutılg`an. Standart fizikalıq shamalar birliklerinin` xalıq-aralıq sisteması (SI) den paydalanıwdı ja`riyaladı. SI da jeti birlik tiykarg`ı birlik retinde ha`m eki birlik qosımsha birlik retinde qabıl qılındı.
Fizika biznin` eramizdan ilgariroq vujudga kelgan pan, wsha uakıtda unin` sostavıga hozir ximiya, astronomiya, biologiya, geologiya dep nom olgan bir qator tabigıy panlar ham kirgan. Keyinchalik, ular mustaqil panlar darajasida shakillan`an. Umuman, fizika va basqa tabigıy panlar arasıda keskin chegara mavjud emas. Bu swzlarnin` dalili sifatida ximiyaviy fizika, geofizika, biofizika kabi birlashgan panlarnin` vujudga keliuini kwrsatish mumkin. Basqacha qilib aytganda, fizikani barlık tabigıy panlarnin` poydevori dep hisoblash mumkin. Shunin` ushın ham Abu Rayhon Beruniy va Abu Ali ibn Sino kabi buyuk mutafakkir olimlarimiznin` ilmiy meroslarida ham fizikaga oid talaygina original fikrlar topilyapti.
Fizikanin` va texnikanin` rivojlanishi o`z-ara chambars-chars bo`liq. Ajoyib fizik kashfyotlar ertami-kechmi texnikada katta wzgarishlar yasaydi. Maselen, elektromagnit twlqinlarni tarqatish va qayd qilish, yaoni radiobaylanısnin` ixtiro qilinishi radiotexnikaga hayot ba`ishladi. Ekinchi mısal, neytronlar va ular tasirida o`ir yadrolar bwlinishinin` kashf qilinishi yadrolık energetikaga asos soldi.
Fizika pani erishayotgan yutuqlar falsafiy dunyoqarashlarni rivojlantiradi. Maselen, XIX asr oxiri va XX asr boshidagi fizik kashfiyotlar (radioaktivlik, elektron massasinin` tezlikka bo`liq ravishda wzgarishi, energiya va massanin` o`z-ara bo`liqligi, elektron-pozitron juftinin` annigilyatsiyasi, salıstırmalik teoriyasi va shun`a wxshash) kwpgina fizik tasavvur va tusiniklardan voz kechishni talab qildi. Bu esa bir qator olimlar tomonidan dunyoni idealistik talqin qilish jolidagi bahonalardan biri bwldi.
Fizikaviy kattaliklar va ularnin` wlchov birligi. Fizikaviy birliklarnin` xalıqaro sistemasi.
1960 yil oktyabrda fizik kattaliklarnin` Xalıqaro sistemasi qabul qilindi. 1961 yilnin` 24 avgustida oldin`i ittifoqda «Sistema internatsional`naya» swzlarinin` bosh xarflari boyınsha SI («Es – I» dep wqiladi) tarzida belgilan`an birliklar sistemasi tasdiqlandi. SI da ettita tiykargı birlik va eki qwshimcha birlik qabul qilin`an.
2-tema Qozg`alıs ha`m onın` a`hmiyeti. Sanaq sistema Materiallık tochkanın` qozgalısi. Mexanik qozgalıs degende denenin` uakıt wtishi menen basqa denelerge nisbatan vaziyatinin` wzgarishini tusinamiz. Maselen, zarb menen tepilgan twpnin` qozgalısi, avtomashinanin` jol bwylab qozgalısi, bir necha vagondan tashkil topgan eshalonnin` qozgalısi, Ernin` Quesh atrofidagi va hokazo. Denenin` ixtieriy eki tochkasini birlashtiruvchi tuwrı sızık wz-wziga paralelligicha qqaladıgan qozgalıs ilgarilanma qozgalıs deyiladi. Ilgarilanma qozgalıs qilaetgan denenin` turli onlardagi vaziyatlarini aniqlash ushın unin` ixtieriy tanlab olin`an tochkasinin` vaziyatini aniqlash etarli. Er Quesh atrofida aylanaetganda Ernin` Queshga karagan erug` sirti va un`a qarama-qarshi sirtinin` Queshdan uzoqliklari 12740 km ga ayırmashılıklanadi. Lekin bu masofa Erdan Queshgeshe bwlgan masofadan deyarli 12000 marta kichik ekan. Shunin` ushın mazkur mısalda Erni Quesh atrofida qozgalıslanaetgan tochka dep qabul qilish mumkin. Tuwrı sızıqlı tekis qozgalıs. Tuwrı sızıqlı traektoriya b7yicha ilgarilanma qozgalıs qilaetgan materiallık tochka ixtieriy, lekin ten` uakıt oraliqlarida bir xil masofaga kwchsa, tuwrı sızıqlı tekis qozgalıs sodir bwladi. Tuwrı sızıqlı qozgalısda materiallık tochkanin` bosib wtgin joli va kushishi ustma-ust tushadi. Shunin` ushın materiallık tochkanin` tuwrı sızıqlı qozgalısda bosib wtgan jol uzunligi va kwchishi aynan ten` bwladi.
A S V
0 X o X X 1-rasm.
Tuwrı sızıqlı tekis qozgalıs qilaetgan materiallık tochkanin` kwchishi uakıt utishi menen ortib boradi. Mazkur uzgarishni ifodalash ushın materiallık tochka qozgalısnin` tezligi tusiniksidan foydalaniladi. Agar materiallık tochka tuwrı sızıqlı tekis qozgalıs qilib t uakıt davomida s masofaga kwchgan bwlsa, unin` tezligi kuyidagi nisbat menen aniqlanadi.
Tuwrı sızıqlı tekis tezleniushi qozgalıs. Materiallık tochkanin` ten` uakıt oraliqlaridagi kwchishlari ten` bwlmagan qozgalısini notekis qozgalıs deyiladi. Basqacha aytganda, uakıt utishi menen tezligi uzgaradigan haraat wzgaruvchan qozgalıs dep ataladi. *arakatlanaetgan materiallık tochkanin` tezligi uakıt utishi menen ortib borgan holda
bwladi.
Denenin` aylana boyınsha tekis xarakati. Materiallık tochkanin` traektoriyasi egri chiziqdan iborat bulsa, egri sızıkli xarakat sodir buladi. Egri sızıqlı qozgalısda kushish vektori traektoriya menen ustma-ust tushmaydi. Aylana buylab tekis qozgalıslanaetgan materiallık tochkanin` istalgan vaziyatdagi sızıqlı tezliginin` qiymati wzgarmaydi, ywnalishi esa aylananin` tochkasiga wtkazilgan urinma menen ustma-ust tushadi. Aylana buylab tekis qozgalıslanaetgan dene sızıqlı tezliginin` qiymati wzgarmaydi, lekin sızıqlı tezligi vektorinin` ywnalishi, traektoriyanin` qozgalıslanaetgan bir tochkasida aylanaga utkazilgan urinma buylab ywnaladi.
3-tema Sistema halının` o`zgerisi, qozgalıs ten`lemeleri. (N`yuton nızamı) N`yutonnin` birinshi nızami. Bu nızam, dastavval, Galiley tomonidan aniqlan`an. Keyinchalik I.N`yuton «Natural filosofiyanin` matematika asoslari» dep atalgan kitobda qozgalıslarni uyreniude oid barlık ma`lumotlarni umumlashtirib, dinamikanin` uchta tiykargı nızamini baen etdi. Shu sababli mazkur nızamlar N`yuton nızamlari dep nom olgan. N`yutonnin` birinshi nızami kuyidagicha tariplanadi, har qanday dene tınısh holatini eki tuwrı sızıqlı tekis qozgalısini bu denega basqa denelar ta`sir qilmaguncha saqlaydi. N`yutonnin` birinshi nızami denega basqa denelar ta`sir etmagan holda bajariladi. N`yutonnin` ekinchi nızami. N`yutonnin` birinshi nızamiga tiykarınan, inertsial sanaq sistemasida i8tieriy denenin` tezligini wzgartirish ushın un`a basqa dene eki denelar sistemasi ta`sir qilishi lazım. 1. Biror ixtieriy denega F 1 , F 2 , F 3 ... kushler navbatma-navbat ta`sir etganda dene erishadigan tezlanishnin` qiymatlari ham turlicha bwladi. Lekin ta`sir etuvchi kushnin` dene erishgan tezlanishga nisbati barlık hollarda wzgarmas kattalik bwladi, yahni
bu nisbatni, yahni dene «inertlik» xususiyatinin` xarakteristikasini massa dep ataladi va m harfi menen belgilanadi. 2. Kattaligi bir xil bwlgin kushler ta`sirida turli massali denelar erishgan tezlanishlarnin` qiymatlari denelarnin` massalariga teskari proportsional bwladi. Massasi kattaroq denenin` wz tezligini sa3lash xususiyati erkinrok namoen bwladi. Mazkur xususiyat, yuqorida qayd qilganimizdek, denenin` inertligidir. Demak, massasi kattaroq denenin` inertligi ham kattaroqdur. Yuqorida baen etilgan tajribalarnin` natiyjelarini umumlashtirib kuyidagi xulosaga keliu mumkin
: har qanday denenin` inertsial sanaq sistemalarida erishadigan tezlanishi ta`sir etuvchi kushga tuwrı proportsional bwlib, denenin` massasiga esa teskari proportsional bwladi
:
Mazkur formula dinamikanin` tiykargı nızami – N`yutonin` ekinchi nızaminin` matematik ifodasini aks ettiradi va undagi tezlanish hamda kush vektorlari bir xil y7nalgan. Bu formuladan dene massasi va tezlanishi mahlum bwlgan holda un`a ta`sir etuvchi kush miqdorini aniqlash mumkin :
N`yutonnin` uchinchi nızami. Eki dene o`z-ara ta`sirlashishnin` mo8iyati shundaki, agar birinshi dene ekinchi denega biror bir kush menen ta`sir etsa, wz navbatida ekinchi dene ham birinshi denega albatta qandaydir kush menen ta`sir etadi. Tajribalarda k7yidagilar aniqlan`an :
har biriga 3uyilgan bwladi.
F 12 1 2 F 21
2-rasm. w) mazkur kushler bir tuwrı chiziq b7ylab qarama-qarshi tomonlariga y7nalgan. e) bu kushlernin` absolyut qiymatlari ten`. N`yuton kushleridan birini ta`sir dep, ekinchisini aks ta`sir dep atadi. Tajribalarnin` natiyjelari umumlashtirilgan holda N`yutonnin` uchinchi nızamida aks ettirilgan : denelar bir-biriga ayni bir tuwrı chiziq b7ylab y7nalgan, absolyut qiymati jixatidan ten` va ywnalishi jixatidan qarama-qarshi kushler menen ta`sir qiladi, yahni :
F 12 = - F 21 (2-2) bunda F
12 birinshi denega ekinchi dene tomonidan ta`sir etuvchi kush, F 21 esa ekinchi denega birinshi dene tomonidan ta`sir etuvchi kush. Putkil dun`ya tartısıu nızami. Barlık denelar Erga tortiladi. Umuman, tabiatdagi barlık denelar arasıda o`z-ara tartısıu kushleri mavjudki, bu kushlerni N`yuton putkil dun`ya tartısıu kushleri dep atadi. Bu kush gravitatsion kush dep ham ataladi. Massalari m q va
m w , xususiy olshemlari ular arasıdagi masofadan ancha kichik bwlgan eki dene arasıdagi putkil dun`ya tartısıu kushinin` qiymati` R
M 1 m 2
F 12 F 21
3-rasm
|F| = |F 12 | = |F 21 | = G m 1 m 2 /R 2 (2-3) munosabat menen aniqlanadi. Bu formula N`yuton kashf etgan putkil dun`ya tartısıu nızaminin` ifodasidir. Bu nızam kuyidagicha : tariplanadi hamma denelar bir-birini massalari kupaytmasiga tuwrı proportsional va ular massalarinin` markazlari arasıdagi masopanin` kvadratiga teskari proportsional bwlgan kush G –tartısıu doimiysi eki gravitatsion doimiy dep ataluvchi wzgarmas kattalik G = 6,67 ∗
-11 N m
2 /kg
2 .
qwllaniladigan tusinik mahnosidan farhlanadi. Xususan, odam og`ir toshni siljitish maqsadida itaradi. U toshni qwzata olmagan bwlsa-da, chiranishi tufayli charchaydi. Shunin` ushın mexanik ishga quyidagicha ta`rif bersa bwladi : denega ta`sir etuvchi kush va bu kush ta`sirida sodir bwlgan kushish ve:torlarinin` skalyar kwpaytmasi menen aniklanuvchi kattalik mexanik ish dep ataladi.N = A / t Agar kuuatlılık formulasidagi A wrniga unin` (w-y) ifoda menen aniqlanadigan qiymatini 3uysak va s/t = v ekanini 8isobga olsak` N = F r cos α
α
minosabatni hosil qilamiz. SI da ishnin` wlchov birligi sifatida q N kushnin` deneni shu kush ywnalishida q m ga kwchirishda bajaradigan ishi qabul qilin`an. Bu birlik joul` (J) dep atalgan q J = q N ∗ q m.
Quwatlılıqtın` birligi tarzida vatt (Vt) qabul qilin`an. 1 Vt = 1 J/1 s. Mashinanin` tejamkorligini, yahni u bajargan twliq ishnin` qancha qismi foydali ishga aylanishini xarakterlaydigan kattalikka mashinanin` foydali ish koeffitsienti (PJK) deyiladi va grekcha η (eta) harfi menen belgilanadi` η = A f /A t (2-9)
4-tema Ken`islik ha`m waqıt Inertsial sanaq sistemasi va salıstırmalik printsipi
Denenin` tınısh holati yaki tw`ri sızıqlı tekis qozgalısi salıstırma bwlib, u sanaq sistemasiga bo`liq. Maselen, bir - biriga nisbatan biror tezlanish menen qozgalıslanayotgan eki sanaq sistemasi mavjud bwlsin. Bu sistemalarnin` birida tınısh holatini saqlayotgan dene ekinchi sanaq sistemasida tezlanish menen xarakatlanadi. Demak, N`yutonnin` birinshi
Y
Z ’ 0 ’ 0 Y Z V 0 t K K ’ V 0 A X ’ X 9.1-расм.
nızami barlık sanaq sistemalarida bajarilavermaydi. Lekin shunday sanaq sistemalar mavjudki, ularda erkin yaki kvazi erkin dene wzinin` tınısh holatini yaki tw`ri sızıqlı tekis qozgalısini saqlaydi. Bunday sanaq sistemalarini inertsial sanaq sistemalari dep ataladi. N`yutonnin` birinshi nızami bajariladigan sanaq sistemalarini inertsial sanaq sistemalari dep, aks holda esa noinertsial sanaq sistemalari dep atay dun`yaiz.
1 ) ga wtganda koordinatalar wzgaradi, yaoni koordinatalar salıstırma kattaliklardir. Uakıt wtishi esa sanaq sistemalarinin` salıstırma qozgalıslanishiga bo`liq emas, yaoni uakıt absolyut kattalikdir. Galiley almasıuları. Almastırıulardın` invariantligi Endi biror sterjen uzunligini ikkala sistemada aniqlaylik Sterjen uchlari (A va V tochkalar) nin` K sistemadagi koordinatalarini mos ravshda X 1 , U 1 , Z 1 va X
2 , U
2 , Z
2 dep belgilasak, unin` uzunligi ( ) (
) ( ) 2 1 2 2 1 2 2 1 2
z y y x x l − + − + − =
bwladi. K 1 sanaq sistemasi esa K ga nisbatan OX
ywnalishida V 0 tezlik menen qozgalıslanyapdi. Shunin` ushın K 1 da sterjen uchlarinin` koordinatalari mos ravishda x x V t 1 1 1 0 = −
x x V t 2 1 2 0 = −
y y 2 1 2 =
z z 1 1 1 =
z z 2 1 2 =
bwladi.
Natiyjeda sterjennin` K 1 sanaq sistemasidagi uzunligi ushın ( ) (
) ( ) 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2 2 1 1 1 2 2 1 1 1 2
Z Y Y X X Z Z Y Y Х Х − + − + − = − + − + − = ′ l
Ifodani hosil qilamiz (9.2) va (9.3) larni waro taqqoslab l = l ’
degan xulosaga kelamiz. Umuman, bir sanaq sistemasidan ekinchi sanaq sistemasiga wtganda biror kattaliknin` qiymati wzgarmasa, bu kattalik mazkur almashtirishga nisbatan i n v a r i a n t deyiladi. U holda (9.4) ifodaga tiykarınan, quyidagini ayta dun`yaiz: uzunlik Galiley almasıularıga nisbatan invariyantdir.
Qozgalıslanayotgan materiallık tochkanin` K va K ′ sanaq sistemalaridagi tezliklarinin` proektsiyalari arasıdagi bo`lanishni topish ushın ifodalardan uakıt boyınsha hosila dun`yaiz:
Maksvell tomonidan elektrodinamika tiykargı nızamlarini umumlashtiruvchi ten`lamalar yaratildi. Maksvell ten`lamalari nihoyat kwp tajriba dalillari menen isbotlanadi. Lekin Maksvell ten`lamalari Galiley almasıularıga nisbatan invariant emasligi aniqlandi.
Asrimiz boshida fizik olimlarni hayratga solgan mazkur muammoni hal qilish ushın Puankare va undan mustaqil ravishda Eynshteyn quyidagi xulosaga keldilar: Galiley almasıularıdan ayırmashılıklanadigan taza almashtirishlardan foydalanish zarurki, bu almashtirishlarga nisbatan Maksvell ten`lamalarinin` ifodalari wz kwrinishlarini wzgartirmasliklari lazım. Bunday wzgarishlarni Eynshteyn quyidagi eki printsip asosida keltirib chiqardi: Salıstırmalik printsipi, fizik nızamlar (mexanik, elektromagnitizm, optika.... nızamlari) barlık inertsial sanaq sistemalarida wrinlidir. Basqacha aytganda ayni bir fizik kubılısni inertsial sanaq sistemalarinin` birida kuzatish tufayli olin`an natiyjelar basqa inertsial sanaq sistemalarida olin`an natiyjelardan ayırmashılıklanmaydi. Galileynin` salıstırmalik printsipi ham xuddi shuni taokidlar edi, lekin unda faqat mexanik kubılıslar (barlık fizik kubılıslar emas) haqqında mulohaza yuritilgan edi.
15 4 2 ≈ =
g S h π α Download 223.36 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|