Umumiy fizika(mexanika) fanidan ma’ruza mashg’ulotlarida o’qitish texnologiyasi 1- mavzu: Kirish
Download 5.66 Kb. Pdf ko'rish
|
F = 0 da mdV = 0 bo’ladi. Bundan mV = const kelib chiqadi. Bu impulsning saqlanish qonunidir. (1) ifoda inertsial sanoq sistemasida joylashgan moddiy nuqta yoki yakka jism uchun o’rinli ekanini ta’kidlagan edik. Nyutonni uchinchi qonuniga asosan inertsial sanoq tizimidagi jismlar sonini ikkitaga yetkazilsa ularning ta’sirlashuv qonuni o’zgacha (ya’ni F 12 = - F 21 ) bo’ladi. Fizikada ikki va undan ortiq o’zaro ta’sirlashuvchi jismlar to’plami jismlar tizimi deyiladi. Bunday tizimga xos xususiyatlardan biri shuki, uni tashkil qiluvchi jismlar o’zaro ta’sirlashadilar. Bu ta’sirlashuvlarning yunalishi va kattaligini baholovchi kuchlar ichki kuchlar deyiladi va f harfi bilan belgilanadi. Faqat ichki kuchlar ta’sirida bo’lgan jismlar to’plami yopiq (berk) tizim ( sistema) deyiladi. Agar jismlarning bir qismiga yoki hammasiga tashqi kuchlar ta’sir etsa, bunday tizim ochiq hisoblanadi. Tashqi kuchlarga harakatlantiruvchi kuchlar, ishqalanish kuchlari, qarshilik kuchlari, tortishish va itarishish kuchlari kiradi. Shu ma’noda yopiq tizim bu ideal tushunchadir. Faqat koinotdagi ob’ektlarga nisbatan yopiq tizim tushunchasi qullaniladi xolos. Yopiq tizimlarning impulsini ko’raylik. Aytaylik, ikkita jism inertsial sanoq tizimida joylashgan bo’lsin. Ularning impulslarini P 1 = m 1 • V 1 va P 2 = m 2 • V 2 deylik. Ular bir-birlari bilan f 12 va f 21 ichki kuchlar ta’sirida bulsalar Nyutonning III - qonuniga asosan f 12 = - f 21 bo’lib, ularning yig’indisi f 12 + f 21 = 0 bo’ladi, yoki deb yozish mumkin. Buni O’zgarmas kattalikdan olingan hosila nolga teng bo’lgani uchun yuqoridagidan m 1 V 1 + m 2 V 2 = P 1 + P 2 = const (6) ni olamiz. Demak, yopiq tizimdagi jismlarga tashqi kuchlar ta’sir etmasa, shu tizimdagi jismlarning impulslarining yig’indisi o’zgarmas ekan. Yopiq tizim ichida o’zaro ta’sirlashuvchi jismlarning birini impulsi kamayib, ikkinchisiniki ko’payishi mumkin, ammo tizimning impulsi doimiy qolaveradi. Demak, ichki kuchlar inertsial sanoq tizimida joylashgan tizimning impulsini o’zgartirishi yoki unga tezlanish berish qobiliyatiga ega emas ekan. Bu muloxazalarni juda ko’p jismlardan tashkil topgan yopiq tizim uchun ham qullash mumkin. Agar tashqi kuchlarning biror koordinata o’qiga masalan, OX o’qiga proeksiyalari yig’indisi nolga teng(F ix =O) bo’lsa R x = sonst (7) bo’ladi. (7) impuls proeksiyasining saqlanish qonunidir. 4-ilova. To’qnashish - fazoning kichik soxasida jismlarning qisqa vaqt ichida o’zaro ta’sirlashuvlari jarayonidir. To’qnashuvchi jismlarni markazlarini birlashtiruvchi to’gri chiziq urilish chizigi deyiladi. Agar bu to’gri chiziq jismlarning massa markazlari orqali o’tsa to’qnashish markaziy hisoblanadi. To’qnashish lar elastik va noelastik ko’rinishda bo’ladi. Agar tuqnashuv natijasida jismlarni ichki energiyalari o’zgarmasa to’qnashish mutloq elastik hisoblanadi va aksincha, to’qnashish natijasida jismlarni ichki energiyalari o’zgarsa to’qnashish noelastik hisoblanadi. Bunda agar energiya to’liq ichki energiyaga aylansa mutloq noelastik to’qnashish sodir bo’ladi. Mutloq elastik to’qnashish. Ma’lumki, jismlarning uzaro ta’sirlashuvlarida energiya va impuls almashinuvi yuz beradi. To’knashuvdan so’ng jismlarning harakat yo’nalishi va to’qnashish -guncha bo’lgan tezliklaridan boshqacha tezlik bilan harakatlanishi kuzatiladi. Rubaru markaziy to’qnashish da ikkala jismlarning massa markazlari bir to’gri chiziq bo’yicha harakatlanadi. O’zaro ta’sir kuchi harakat yo’nalisihda bo’ladi. Juda qisqa vaqt ichida elastik to’qnashish yuz berib, ikkala jism bir xil V tezlik bilan harakatlanadi, so’ngra ular ajraladilar va har xil tezlik bilan harakatlana boshlaydilar. Agar birinchi jism massasi m 1 , tezligi V 1 , to’qnashish dan keyingi tezligi V 1 ' ikkinchi jism uchun mos ravishda m 2 , V 2 , V 2 ' bo’lsa impulsni saqlanish qonuniga asosan m 1 V 1 + m 2 V 2 = m 1 V 1 ' + m 2 V 2 ' yoki, m 1 (V 1 - V 1 ') = m 2 (V 2 ' - V 2 ) (1) bo’ladi. Energiyani saqlanish qonuniga asosan yoki, m 1 (V 1 2 - V 1 ' 2 ) = m 2 (V 2 ' 2 - V 2 2 ) bundan m 1 (V 1 - V 1 ')(V 1 + V 1 ') = m 2 (V 2 ' - V 2 )( V 2 ' + V 2 ) Bu yerda (1) ni e’tiborga olsak V 1 + V 1 ' = V 2 + V 2 ' (2) Demak, to’qnashishgacha va to’qnashishdan so’nggi tezliklarining yig’indisi bir xil bo’ladi. (2) dan V 2 ' = V 1 ' + V 1 - V 2 va V 1 ' = V 2 + V 2 ' - V 1 Bu ifodalarni hisobga olinsa (1) ni quyidagicha yozish mumkin. m 1 (V 1 - V 1 ') = m 2 (V 1 ' + V 1 - V 2 - V 2 ) va m 2 (V 2 ' - V 2 ) = m 1 (V 1 - V 2 - V 2 ' + V 1 ) bulardan mos holda to’qnashishdan keyingi tezliklar uchun quyidagilarni olamiz: Agar m 1 = m 2 bulsa V 1 ' = V 2 va V 2 ' = V 1 buladi. To’qnashishgacha va to’qnashishdan so’ng to’liq energiya o’zgarishsiz qolgani uchun to’qnashuvchi jismlar dastlabki shakllarini egallaydilar ya’ni urilish paytida yuzaga keluvchi deformatsiya yo’qolai. Noelastik to’qnashish. Bunday to’qnashish da jismlarni bir-biriga teguvchi joylari deformatsiyalanadi va so’ngra ikkalasi birgalikda umumiy tezlik bilan harakatlanadilar. Bu holda impulsning saqlanish qonuni quyidagicha ko’rinishda bo’ladi. m 1 V 1 + m 2 V 1 = ( m 1 + m 2 ) V Bundan V = (m 1 V 1 + m 2 V 2 ) / (m 1 + m 2 ) (4) kelib chiqadi. Energiyani saqlanish qonuniga asosan sistemaning kinetik energiyasi to’qnashish gacha bo’lgan qiymatidan kichik bo’ladi, chunki uning bir qismi jismlarni noelastik deformatsiyalanishiga sarf bo’ladi. To’qnashish sodir bo’lguncha To’qnashishdan so’nggisi Bu yerda Δ W = W 1 - W 2 to’qnashuvchi jislarni deformatsiyalanishi uchun sarflangan ishga teng bo’lgan energiyani yo’qolishi, ya’ni (4) ni hisobga olib, biroz o’zgarishlar qilsak quyidagini olamiz Nazorat savollari. 1. Sistemaning impulsi deb nimaga aytiladi? 2. Sistemaning kuch impulsi deb nimaga aytiladi? 3. Jismlar tizimi deb nimaga aytiladi? 4. Berk sistema deb nimaga aytiladi ? 5. Jismlar to’plamining impulsi qanday bo’ladi. 6. Jismlar tizimining impulsini saqlanish qonunini ta’riflang. 7. Tashqi kuchlar deb nimaga aytiladi ? 8. Ichki kuchlar deb nimaga aytiladi? 9. Impulsning saqlanish qonunini ta’riflang. 10. Impulsning saqlanish qonuniga misollar keltiring. 11. To’qnashish deb nimaga aytiladi ? 12. Markaziy to’qnashish deb qanday to’qnashish ga aytiladi ? 13. Mutloq elastik to’qnashish q anday to’qnashish dir? 14. Mutloq elastik to’qnashish dan so’ng jismlarni tezligi qanday qonunlarni natijasidir ? 15. Noelastik to’qnashish deb qanday to’qnashish ga aytiladi? 16. Mutloq noelastik to’qnashish dan so’ng jismlarni tezligi qanday qonunlarni natijasidir ? 17. Tuknashuvchi jismlarni deformatsiyalanishi uchun sarflangan ishga teng bo’lgan energiyani yo’qolishi qanday ifoda orqali aniqlanadi? 5-ilova Jism impulsiga doir sxemani to’ldiring. 11-mavzu: Moddiy nuqtalar sistemasining harakati 11.1. Ma’ruza mashg’ulotining o’qitish texnologiyasi Vaqti – 2 soat Talabalar soni: 45-50 nafar O’quv mashg’ulotining shakli Kirish, vizual ma’ruza Ma’ruza mashg’ulotining rejasi 1.Massalar markazining harakati. 2.O’zgaruvchan massali jism harakati. 3.Reaktiv harakat. 4.Meshcherskiy tenglamasi. 5.Siolkovskiy formulasi. 6.Raketalar. O’quv mashg’ulotining maqsadi: Talabalarni massalar markazi, o’zgaruvchan massali jism harakatlari,reaktiv harakat,Meshcherskiy tenglamasi, Siolkovskiy formulasi va yangi raketalar bilan tanishtirish. Pedagogik vazifalar: -Massalar markazining harakati haqida bilim berish. -O’zgaruvchan massali jism harakati to’g’risida bilim berish. -Reaktiv harakat bilan chuqurroq tanishtirish. -Meshcherskiy tenlamasini O’quv faoliyatining natijalari: Talaba: -Massalar markazining harakati haqida yetarli bilim olish. -O’zgaruvchan massali jism harakati to’g’risida mukammal bilimga ega bo’lish. -Reaktiv harakat bilan chuqurroq tanishish. -Meshcherskiy tenlamasi mohiyatini tushinib yetish. JISM IMPULSI mohiyatini ochib berish. -Siolkovskiy formulasi bilan tanishtirish. -Yangi turdagi raketalar haqida ma’lumot berish. -Siolkovskiy formulasi bilan tanishish. -Yangi turdagi raketalar haqida ma’lumotga ega bo’lish. O’qitish uslubi va texnikasi Vizual ma’ruza, blits-so’rov, bayon qilish, “FSMU” texnikasi O’qitish vositalari Ma’ruzalar matni, proektor, grafik, organayzerlar. O’qitish shakli Jamoa, guruh va juftlikda ishlash. O’qitish shart-sharoiti Proektor, kompyuter bilan jihozlangan auditoriya 11.2.Ma’ruza mashg’ulotining texnologik xaritasi Bosqichlar, vaqti Faoliyat mazmuni O’qituvchi talaba 1-bosqich. Kirish (10 min). 1.1.Mavzu, reja, uning maqsadi va o’quv faoliyatining natijalari ma’lum qilinadi (1- ilova). 1.1. Eshitadi, yozib oladi. 2-bosqich. Asosiy (60 min.) 2.1. Talabalar e’tiborini jalb etish va bilim darajalarini aniqlash uchun tez kor savol-javob o’tkazadi (2 -ilova) 2.2. O’qituvchi vizual materiallardan foydalangan holda ma’ruzani bayon etadi(3-,4-,5-,6-,7-ilovalar) 2.3. Talabalarga mavzuning asosiy tushunchalariga e’tibor qilishni va yozib olishlarini ta’kidlaydi. 2.1Eshitadi. O’ylay di, javob beradi. Javob beradi va to’g’ rijavobni eshitadi 2.2.Ilovada beril gan ma’lumotlarni asosiy joylarini yozib oladilar. 2.3.E’tibor qaratadi, yozib ola di. 3-bosqich. Yakuniy (10 min.) 3.1. Mavzuga yakun yasaydi va talabalar e’tiborini asosiy masalalarga qaratadi. 3.2.Mustaqil ish uchun raketanig uchish mexanizmini o’rganib kelish vazifa qilib beradi.(8-ilova) 3.1. Eshitadi, aniqlashtiradi. 3.2.Topshiriqni yozib oladi, baholar bilan tanishadi. Vizual materiallar 1-ilova. Mavzu: Moddiy nuqtalar sistemasining harakati Reja: 1.Massalar markazining harakati. 2.O’zgaruvchan massali jism harakati. 3.Reaktiv harakat. 4.Meshcherskiy tenglamasi. 5.Siolkovskiy formulasi. 6.Raketalar. Darsning maqsadi: Talabalarni massalar markazi, o’zgaruvchan massali jism harakatlari,reaktiv harakat,Meshcherskiy tenglamasi, Siolkovskiy formulasi va yangi raketalar bilan tanishtirish. O’quv faoliyatining natijalari: -Massalar markazining harakati haqida yetarli bilim olish. -O’zgaruvchan massali jism harakati to’g’risida mukammal bilimga ega bo’lish. -Reaktiv harakat bilan chuqurroq tanishish. -Meshcherskiy tenlamasi mohiyatini tushinib yetish. -Siolkovskiy formulasi bilan tanishish. -Yangi turdagi raketalar haqida ma’lumotga ega bo’lish. 2 -ilova. 1. Massalar markazi deb nimaga aytiladi? 2. Massalar markazini koordinatalari qanday bo’ladi? 3. Reaktiv harakat qanday harakat? 4. Raketa deb nimaga aytiladi? 5. Raketaning foydali massasi nima? 3 -ilova. Ayrim hollarda ko’pgina MN lardan tashkil topgan sistemada o’zaro ta’sir juda tez sodir bo’ladi va hosil bo’lgan kuchni o’zgarish qonunini ifodalash qiyinlashadi. Bunday masalani hal etish uchun massa markazi tushunchasi kiritiladi. Aytaylik, m 1 va m 2 massali jismlarni koordinatalari mos holda x 1 ,y 1 ,z 1 va x 2 ,y 2 ,z 2 va m 1 > m 2 deylik . Bunday sistemani massa markazi ikkala massani birlashtiruvchi to’g’ri chiziqda yotadi va bu oraliqni massalar nisbatiga teskari proportsional bo’lgan kesmalarga ajratadi. Bu ifodani x m ,y m ,z m ga nisbatan yechsak massa markazining koordinatalarini topamiz. Bunday ifodalarni n ta MN dan iborat sistema uchun umumlashtirsak Bu yerda ∑ m i = M sistemaning to’liq massasi y’ni sistemaning to’liq massasi shu massalar markaziga joylashgan deb qarash mumkin. Masalan, atomning butun massasi uni yadrosiga tuplangan. (2) ni radius-vektorlar orqali ifodalasak massa markazini radius-vektori Tashqi kuchlar ta’sirida sistema harakatga kelsa, uning massa markazining koordinatalari ham vaqtga bog’liq holda o’zgaradi. Uning tezligi bo’ladi, bundan ∑ m i V i = M • V m kelib chiqadi. Demak massa ( yoki inertsiya ) markazining impuli uchun P mm = ∑ m i V i = M • V m ga ega bo’lamiz. Yoki bo’ladi. Bu massa (inertsiya ) markazining harakat qonunidir. Bundan ko’rinadiki, tizimning massalar markazi massasi tizimning to’la massasiga teng bo’lgan va tashqi kuchlarning geometrik yig’indisiga teng kuchlar ta’sir qilayotgan MN kabi harakat qilar ekan. F = 0 da V m =const kelib chiqadi, ya’ni berk sistemaning massa markazi tinch holatda yoki to’gri chiziqli tekis harakatda bo’ladi. 4 -ilova. Ba’zi jismlar harakat mobaynida massalarini o’zgartirib turadilar. Masalan, tomchi bug’lanadi, suv sepuvchi mashinaning massasi kamayib boradi, raketadan yonilg’i maxsuloti chiqib turadi va h.k. Jism massasini o’zgarishi uni harakatini o’rganishda ma’lum qiyinchiliklarni yuzaga keltiradi. O’z massasini biror qismini uloqtirgan jism qarama-qarshi yo’nalishda impuls oladi. Bu keng ishlatiladigan reaktiv harakatdir. O’zgaruvchan massali jism harakatining tenglamasini keltirib chiqarish uchun jismni shakli va o’lchamlarini hisobga olmay, uni o’zgaruvchan massali MN deb qaraylik. Masalan, oddiy raketani harakati. Raketa yonilg’ini yonishi natijasida hosil bo’lgan gazni soplodan tez chiqishiga asoslanib fazoda tayanchsiz harakat qila oladigan qurilmadir. 5-ilova Ayni t paytda raketaning massasi M, uning qo’zgalmas koordinatalar tizimiga (masalan, Yerga) nisbatan tezligi v bo’lsin. Biror dt vaqt ichida raketadan - dM massali gaz u tezlik bilan ajralib chiqsin Minus ishora raketani massasi kamayishini bildiradi. Raketa bilan gaz ajralguncha bo’lgan sistemani impulsi P o =M • v bo’lsa, gaz ajralgandan so’nggi impuls P M - dM massali qolgan qismni impulsi bilan (uni tezligi v+dv) hamda u tezlik bilan harakatlanayotgan gazning impulslarini yig’indisiga teng: P = (M + dM)•( v + dv ) - u • dM (1) sistema impulsining dt vaqt oralig’idagi o’zgarishi dP = (M + dM)• (v + dv) - u • dM - M • v = v • dM - u • dM + M • dv bo’lib u og’irlik kuchi va muhitning qarshilik kuchlarining teng ta’sir etuvchisi (F) ning impulsiga teng (dMdv kichik bo’lgani uchun tashlab yubordik.) M • dv - udM + vdM = F • dt (2) Buni dt ga bo’lib, o’zgaruvchan massali MN harakatining asosiy tenglamasini keltirib chiqaramiz: Bu I.V. Meshcherskiy tenglamasi deyiladi. Bu yerda u - v = V gazning raketaga nisbatan nisbiy tezligidir. Shuning uchun (3) ni ko’rinishda yozish mumkin. Agar bu kuchni yo’nalishi gazni oqimiga teskari yo’nalsa raketa tezlashadi va aksincha, reaktiv kuch bilan gaz oqimi yo’nalishi bir xil bo’lsa raketa sekinlashadi. Agar gaz oqimi yo’nalishi raketaning harakat yunalishi bilan muayyan burchak hosil qilsa reaktiv kuch raketa tezligini o’zgartiribgina qolmay balki yo’nalishini ham o’zgartiradi. Shunday yo’l bilan raketa harakatining yo’nalishi boshqariladi. 6 -ilova. Agar raketaga tashqi kuchlar ta’sir etmasa (F=0 ) chiqayotgan gazlarning tezligi raketa tezligiga qarama-qarshi yunalishga ega bo’ladi va (4) dan ifoda hosil bo’ladi. (-) belgisi raketa va gaz oqimi tezliklarining qarama - qarshi yo’nalishdaligini bildiradi. Chiquvchi gazlarning raketaga nisbatan tezligi V = const bo’lsa ni olamiz. Bu ifodani 0 dan v gacha va M o dan M gacha intervalda integrallasak yoki ifodani olamiz. Bu raketa ega bo’lishi mumkin bo’lgan eng katta tezlikdir. U K.E. Siolkovskiy formulasi deyiladi. (5) dan ko’rinadiki, raketaning tezligi gazning raketaga nisbatan tezligi hamda raketaning boshlang’ich va oxirgi massalarining nisbatiga bog’liq ekan. 7-ilova. Shunday qilib, raketa tezligi katta bo’lishi uchun uning foydali (yonishidan sunggi) massasi juda kichik bo’ladigan sharoitga ega bo’lishi lozim. Raketada M o massa bor (v=0). Agar unga v muljallangan tezlik berilishi mumkin bo’lsa M o → M exp. ravishda ortib boradi. Bu texnik jihatdan qiyin. Agar otilib chiquvchi gazlarni tezligini orttirsak M o ni ancha kamaytirish imkoni to’giladi va vazifa yengillashadi. Bunday qiyin muammoni birinchi marta Siolkovskiy hal qilish yo’lini ko’rsatdi. U harakat vaqtida raketani massasini kamaytirib borish (ko’p bosqichli raketalar), hisobiga uni tezligini oshirish mumkinligini nazariy jihatdan mumkin ekanligini ko’rsatib berdi. 1961 yil 12 aprelda birinchi marta inson Yer atrofini aylanib tushdi va h.k. Hozir yangi tipdagi raketalar (masalan yadroviy raketa dvigatellari, ionli dvigatellar, fotonli dvigatellar) yaratish problemalari ustida ish olib borilmoqda. 1. Yadroviy dvigatelda reaktorda modda isitiladi va u soplodan chiqariladi. 2. Ionli dvigatelda elektr maydoni ta’sirida ionlar tezlashtiriladi (bir necha ming km/s tezlikkacha) va ular dvigateldan chiqariladi. Bunday raketalar kosmik fazoda, osmon jismlaridan uzoqroqda yaxshi ish berishi mumkin. 3. Fotonli raketa dvigatellari nazariy mukammal hisoblanadi. Ulardagi reaktiv tortish kuchi elektromagnit nurlanishni sochilishi hisobiga yuzaga kelishi kerak, ya’ni fotonlarni nurlanishi hisobiga katta tezliklar olinishi mumkin (hatto c ga teng). Tortish kuchini kamligi bunday dvigatellardan kuchsiz gravitatsion maydonlarda uzoq kosmik uchishlarni amalga oshirishda foydalanish mumkin. Nazorat savollari. 1. Massa markazi deb nimaga aytiladi? 2. Massa markazini koordinatalari qanday bo’ladi? 3. Massa markazining impulsi qanday? 4. Meshcherskiy formulasini tushuntiring . 5. Siolkovskiy formulasini tushuntiring . 6. Raketa deb nimaga aytiladi? 7. Raketaning foydali massasi nima? 8. Yadroviy dvigatellar to’grisida nima deyishingiz mumkin? 9. Ionli dvigatellar qanday dvigatellar? 10. Fotonli raketa dvigatellari qanday dvigatellar? 11. Reaktiv kuch deb qanday kuchga aytiladi? Download 5.66 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling