Noinеrtsial sanoq tizimlaridagi inersiya kuchlari

O'ZGARUVCHAN MASSALI JISMNING HARAKATI


Reja:
1. Inersiya qonuni. Inersial sanoq tizimi.
Kuch.
3. Massa.
4. Moddiy nuqta dinamikasining asosiy qonunlari.
5. Impulsning o'zgarish qonuni.
6. Massa markazi va uning harakat qonuni.
7. O'zgaruvchan massali jism harakati

1-§. Inersiya qonuni. Inersial sanoq tizimi.

1. Klassik dinamika asosida Nyutonning birinchi marta 1687 yilda chop etilgan "Natural falsafaning matematik asoslari" asrida ta'riflangan uchta qonuni yotadi. Bu qonunlar mexanika soрasidagi Nyuton va shu kabi uning buyuk o'tmishdoshlari va zamondoshlari I.Kepler, G.Galiley, X.Gyuygens, R.Guk va boshqalar tomonidan aniqlangan aloрida tajribalar va nazariy йonuniyatlarning olamshumul umumlashtirilgan natijasidir.

Nyuton dinamikaning birinchi qonuni sifatida Galiey aniqlagan qonunni qabul qildi. Nyutonning birinchi qonuni:
Barcha jismlar tinch holatini yoki to’g’ri chiziqli tekis harakatini toki tashqi ta'sirlar uning bu holatini o'zgartirishga majbur qilmaguncha saqlaydi.
Nyutonning birinchi qonuni, tinch holat yoki to’g’ri chiziqli tekis harakat o'zini ushlab turish uchun xech qanday tashqi ta'sirni talab etmasligini isbotlaydi. Bu bilan jism dinamikasining inertlik deb ataluvchi maxsus xossasi sodir bo'ladi. Mos ravishda Nyutonning birinchi qonunini inertsiya qonuni, tashqi ta'sirlardan xolis jism harakatini esa inertsiya bo'yicha harakat deyiladi.
Nyuton birinchi qonunining yuqoridagi ta'rifidan, birinchidan jism deformatsiyalanmaydi, ya'ni u absolyut qattiq va ikkinchidan tashqi ta'sir bo'lmaganda ilgarilanma harakat qiladi deb faraz ?ilingan. Lekin tajribalarning ko'rsatishicha qattiq jism inertsiyasi bo'yicha tekis aylanishi ham mumkin. Agar Nyutonning birinchi qonunida jism haqida emas, balki o'zining ta'rifiga ko'ra na deformatsiyalanishi, na aylanishi mumkin bo'lmagan moddiy nuqta to’g’risida gapirilsa barcha bu tanbexlarga ehtiyoj yo'qoladi. Shuning uchun keyinchalik biz bu qonunning quyidagi ta'rifidan foydalanamiz:
Moddiy nuqta tinch holatini yoki to’g’ri chiziqli tekis harakatini toki tashki ta'sir uni bu holatdan chiharmaguncha saqlaydi.
3. Biz mexanik harakat va uning tabiati deyarli sanoq tizimini tanlanishiga bog’liqligi to’g’risida gapirib o'tdik. Shuning uchun: Nyutonning birinchi qonunida qaysi tinch va to’g’ri chiziqli harakat to’g’risida gapirilyapti. Bu qonunni saqlanishi uchun qanday qilib sanoq tizimini tanlashimiz kerak.
Javobni faqat tajribadan olish mumkin. Ta'kidlanishicha, Nyutonning birinchi qonuni hamma sanoq tizimlarida ham bajarilavermaydi. Masalan, harakatsiz kema kayutasining tekis polida turgan shar, kema tinch turgan suvga tekis va to’g’ri chiziqli harakatlansa unga boshqa jism tomonidan xech qanday ta'sir bo'lmasa ham u pol bo'ylab harakatga kelishi mumkin. Buning uchun kema yo'nalishini yoki yurish tezligini o'zgartishiini boshlashi, ya'ni tezlanish bilan harakat boshlashi etarlidir.
Sanoq tizimi, unga nisbatan bajarilayotgan inertsiya qonuni inersial sanoq tizimi deyiladi. Tabiiyki, agar bunday sanoq tizimini ko'rsatib bo'lmaganda edi, u holda, Nyuton birinchi qonunining o'zini barcha ma'nosi yo'qolgan bo'lur edi. Shunday qilib, Nyuton birinchi qonunining ikkita tasdiqi bor: birinchidan hamma jismlarning inertlikka xos xususiyati bor, va ikkinchidan, sanoq tizmini inersial deb (ko'rsatishimiz) ta'kidlashimiz mumkin. Har qanday inertsiya sanoq tizimlariga nisbatan tashqi ta'sirlardan holi bo'lgan moddiy nuqta nolga teng tezlanishga ega bo'lishi kerak. Shuning uchun, har qanday ikkita inersial sanoq sistemasi yo o'zaro harakatlanmaydi yoki bir-biriga nisbatan to’g’ri chiziqli tekis ilgarilanma harakatlanishadi.
4. Geliotsentrik sanoq tizimini juda yuqori darajadagi aniqlikda inersial deb hisoblash mumkinligini tajribalar ko'rsatgan. Bu sistemaning koordinata boshi quyosh sistemasining massa markaziad joylashgan, o'qlari esa uzoqdagi uchta, masalan, koordinata sistemasi o'qlari o'zaro perpendikulyar qilib tanlangan yulduzlar yo'nalishida o'tkazilgan. Asosan Yerning sutkalik aylanishi tufayli Yer bilan bog’langan laboratoriya sanoq sistemasi noinersial bo'ladi. Ammo bu aylanish juda sekin. Shuning uchun aksariyat amaliy masalalarda va 6-bobda ko'riladigan effekt hisobga olmasa ham bo'ladigan kichik, shuning uchun laboratoriya sanoq sistemasini etarli darajada aniqlik bilan inersial deb hisoblash mumkin. Alohida nisbiylik nazariyasida ko'rsatiladiki, inersial sanoq sistemasi faqatgina mexanikada asosiy rol o'ynamasdan, shuningdek fizikaning boshqa bo'limlarida har qanday fizik qonunning matematik yozuvi hamma inersial sanoq sistemasida ko'rinishi bir xil bo'lishi kerak. Bundan buyon biz alohida ta'kidlanmagan sanoq sistemasidagina foydalanamiz. Moddiy nuqtaning inersial sanoq sistemasiga nisbatan harakati tavsifnomasi asoslari 6-bobda ko'rib o'tiladi.

2-§. Kuch.

1. Mexanikada bir jismning boshqasi bilan mexanik ta'sirlarini o'lchovi sifatida kuch deb ataluvchi vektor kattalik kiritiladi. O'zaro mexanik ta'sirlar bi-biri bilan tegib turgan jismlarda (masalan, urilishda, ishqalanishda, jismlarni bir-biriga bosilganda va xakozolarda) va o'zaro uzoqda joylashgan jismlarda amalga oshishi mumkin.

Materiyaning alohida shakli jism zarrachalarini br sistemada ushlab turuvchi va ta'sirning oxirgi tezligini bir zarrachadan boshqasiga uzatilishi fizik maydon yoki maydon deyiladi.
Uzoqdagi jismlarning o'zaro ta'siri gravitatsion va elektromagnit maydonlar (masalan, planetalarning quyoshga tortilishi, zaryadlangan jism va zarrachalarning tokli o'tkazgich bilan o'zaro elektromagnit ta'siri va hakozolar) bilan o'zaro bog’liq ravishda amalga oshadi.
Kuch tushunchasidan foydalanib, odatda mexanikada qilayotgan jismning kuchlar ta'siridagi harakati va deformatsiyasi to’g’risida so'z yuritiladi. Buning uchun albatta har bir kuch bu kuch bilan ta'sirlashuvchi qandaydir aniq jism yoki maydon bilan har doim mos keladi. Agar kuch to'liq berilsa, uni moduli F, fazodagi yo'nalishi va qo'yilish nuqtasi ko'rsatiladi. Kuch yo'nalishi bo'yicha ketgan to’g’ri chiziqni kuchning ta'sir chiziqi deyiladi.
Vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan kuchning moddiy nuqtaga ta'sir maydonini turg’un maydon deyiladi. Maydon turg’un bo'lishi uchun uni hosil qilgan jismlar berilgan masalada foydalanilgan inersial sanoq sistemasiga nisbatan tinch holatda bo'lishlari kerak.
Kuchni o'lchash ya'ni qabul qilingan kuchlar birligiga solishtirish masalan, xuddi elastik jism deformatsiyasidagi mexanik ta'sirlarning hosil bo'lishiga asoslanib aniqlash mumkin. Bu printsip prujinali dinamometrlarga asoslanganligi maktab fizika kursidan ma'lum. Lekin kuchning qiymatini prujinali dinamometr yordamida aniqlashda ayrim tushunchalar zarur bo'ladi. Bunday dinamometrdan foydalanishda dinamometr prujinasining o'qi bo'ylab ta'sir etuvchi va shu kuchga mos keluvchi prujinaning X cho'zilishi (yoki qisilishi)dagi F kuchlar moduli orasida quyidagicha chiziqli bog’lanish mavjud