Бир калыптагы түз сызыктуу кыймыл

Бир калыптагы түз сызыктуу кыймыл . Ньютондун закондору.

Физика механикалык кыймылдарды изилдөөнүн натыйжасында топтолгон билимдердин системасын жалпы түрдө маханика деп атайт.

Механика кинематика, динамика жана статика деген бөлүмдөрдөн турат. Кинематикада телонун ар түрдүү кыймылдары математикалык түрдө жазылат. Мындай кыймылдарды мүнөздөгөн чоңдуктардын ортосундагы байланыштар аныкталат. Бирок, анда “тело эмне үчүн ушундайча кыймылга келет” деген талдалбайт. Бул суроого динамикада каралат. Демек, кинематикада “тело кандайча кыймылдайт” деген суроого жооп табылат. Ал эми статикада телонун кандай шарттарда тең салмактуу абалда болору изилденет.

Убакыттын өтүшү менен нерсенин абалынын башка нерсеге салыштырмалуу өзгөрүшү механикалык кыймыл деп аталаары белгилүү. Механикалык кыймылдардын эң жөнөкөйү – түз сызыктуу бир калыптагы кыймыл болуп эсептелет.

Убакыттын ар кандай барабар аралыгында нерсе бирдей узундуктагы жолду басып өтсө анын кыймылын бир калыптагы кыймыл дейбиз. Эгерде траекториясы түз сызык болсо, анда ал бир калыптагы түз сызыктуу кыймыл болот. Мисалы, Бишкектен Ошко бара жаткан автобус 1 саатта 60км, 2 саатта 120 км, 3 саатта 180км ж.б аралыктарды түз жол менен басып өтсө, алардын кыймылдарын түз сызыктуу бир калыптагы кыймыл деп эсептөөгө болот. Түз сызыктуу бир калыптагы кыймылга мындан башка да мисалдарды келтирүүгө болот.

Ылдамдык. Кыймыл абалын мүнөздөө үчүн кыймылдагы нерсенин ылдамдыгы деп аталган физикалык чоңдук , киргизилет, ал багытка ээ болгондуктан вектордук чоңдук, ошондуктан   тамгасынын үстүнө   белгиси коюлуп жазылат. Ал t убакыт бирдигиндеги нерсенин S басып өткөн жолун мүнөздөйт.

Убакыт бирдигинде нерсенин басып өткөн жолунун ошол жолду өтүүгө кеткен убакытка болгон катышы менен ченелүүчү чоңдук түз сызыктуу бир калыптагы кыймылдын ылдамдыгы деп аталат.

 (1)

Ылдамдыктын багыты которулуштун багыты менен дал келет, убакыт скалярдык чоңдук.

Эгер нерсенин ылдамдыгы белгилүү болсо, анда каалагандай t убакыттагы жолду табууга болот, б.а.

S=  t (2)

(2) формула түз сызыктуу бир калыптагы кыймылдын тедемеси деп аталат.

Ылдамдыктын бирдиги (1) формула боюнча СИ де жазсак 1м/с.

(2) формулада   =const болгондуктан өтүлгөн жол, же которулуш убакытка гана көзкаранды. Ошондуктан түз сызыыктуу бир калыптагы кыймыл кезинде өтүлгөн жол, же которулуш убакытка түз пропорциялаш деп окуйбуз.

S (м) S(м)

О   t(c) О   t(c)

1-сүрөт 2-сүрөт

Инерциялдык жана инерциялдык эмес эсептөө системалары:

Биз бир нерсенин кыймылын караган кезде сөзсүз башка бир тынч турат деп эсептелген нерсеге салыштырмалуу алабыз.

Кыймылы каралып жаткан нерсеге салыштырмалуу тынч турган, же түз сызыктуу бир калыптагы кыймылга келген системалар инерциялдуу эсептөө системалары деп аталат.

Ушул эле атыктаманы төмөндөгүчө айтса болот: инерциялдуу системага салыштырмалуу тынч тургаан, же түз сызыктуу бир калыптагы кыймылга келген системалардын бардыгы инерциялдуу системалар деп аталышат, инерция закону аткарылган бардык эсептөө системалары деп аталат.

Мисалы, Галилейдин тажрыйбалары – Жердин инерциялдык эсептөө системасы экенин далилдейт. Бирок Жер жалгыз эле инерциялдык система эмес.

Инерциялдык эсептөө системалары эсепсиз көп. Мисалы, турактуу ылдамдык менен түз жол боюнча кетип бара жаткан поезд, машине, ж.б. да инерциялдуу эсептөө системасы болуп эсептелет.

Эгер кандайдыр бир эсептөө системасы инерциялдуу эсептөө системасына салыштырмалуу ылдамдануу кыймылга келсе, мындай системалар инерциялдуу эмес системасы болуп эсептелет.

Ньютондун биринчи закону

Кандай шартта тынч турган нерсе кыймылга келет, б.а ал нерссенин ылдамдыгы нөлдөн бааштап кандайдыр бир чоңдукка жетет?

Бул суроого күндөлүк байкоолор, же тажрыййбалар жооп берет. Мисалы, жерде тынч жаткан топту алалык. Ал топту бирөө тепмейинче, же ал топко кыймылдагы башка топ келип урунмайынча, же ал топту бирөө таяк менен чапмайынча, же ага шамал таасир этмейинче ж.б. кыймылга келбейт, тынч тура берет. Ал топ өзүнөн-өзү эле кыймылга келбейт. Демек, тынч турган нерсе, агабашка нерсе таасир этмейин өз ылдамдыгын өзгөртпөйт.

Ошол сыяктуу эле нерсенин ылдамдыгынын азайышы,же ал нерсенин токтоп калышы да өзүнөн өзү эле келип чыкпайт. Мисалы, учуп келе жаткан ок жыгачка келип тийсе, ал ылдамдыгын азайтып отуруп, ошол жыгачтын тоскоолдугу астында токтойт. Тоголонуп келе жаткан топ, шар, педалын айландырбай түз жолдо келе жаткан велосипедист ж.б. акыры жол менен, же пол менен сүрүлүүнүн натыйжасында токтошот. Жол бурулушундагы кыймыл багытынын өзгөрүшү деле ага башка нерселердин таасир этүүсүнөн келип чыгат. Мисалы, ыргытылган топ Жердин тартуу күчүнүн таасиринен,же шамалдын таасиринен, же дубалга келип тийсе, дубал тарабынан таасир эткен күчтүн ннатыйжасында өз кыймыл багытын өзгөртөт. Тез чуркап келе жаткан адм зымкарагайды айланып өтүү үчүн аны колу менен кармап туруп, өз кыймылынын багытын өзгөртөт.Ошентип, ар кандай нерселерге анын ылдамдыгынын багытын чоңдугун да сактоого умтулуу касиети таандык. Нерсе өз ылдамдыгын башка нерсенин таасири астында гана өзгөртө алат.

Нерселердин өз ылдамдыгын чоңдугун жана багытын сактоого умтулуу касиети инерция деп аталат.

Башка нерселердин таасирине дуушар болбогон нерсе өзүнүн тынч абалын, же түз сызыктуу бир калыптагы кыймылын сактайт, бул инерция закону деп аталат.

Инерция закону 17 кылымда эле италиялак физик Г.Галилей тарабынан изилденип, ошол эле кылымда англиялык физик жана математик Исаак Ньютон тарабынан механиканын негизги закондорунун бири катары ачылган.

Эгер нерсеге башка нерселер аракет этпесе, же ал аракеттер бирин-бири компенсациялап турса, анда ал нерсе өзүнүн тынч абалын,же түз сызыктуу бир калыпта кыймылындагы абалын сактай алат.

Бул закон Ньютондун биринчи закону деп аталат. Ньютондун 1-закону инерция закону деп да аталат.

Эки, же андан көп нерсенин аракеттери бири бирин компенсациялашат, б.а нерселердин биргелишкен аракети нерселер жок кездегидей болот.

Жогоруда айтылгандардын жана турмуштук мисалдардын негизинде төмөнкүдөй жыйынттыкка келебиз: эгер нерселердин аракеттери бири-бирин компенсициялашса, анда ал нерселердин таасири астындагы нерсе тынч абалын сактайт. Бирок бул жерде кыймылдын да, тынчтыктын да салыштырмалуу экендигин унутпашыбыз керек.

Тынч абал сыяктуу эле, түз сызыктуу бир калыптагы кыймылындагы абалда нерсенин табигый абалы болуп эсептелет. Нерсе ылдамдануусуз, б.а турактуу ылдамдыкта кыймылдаса, анда аны инерция боюнча кыймылдап жатат деп эсептейбиз. Ал эми нерселер өзара аракеттенишкен учурда алардын ар бири өз ылдамдыгын өзгөртөт. Демек, алардын ар бири ылдамданууга ээ болот да, ал ылдамдануулар ар бир нерседе ар башка чоңдукта болушу мүмкүн.

А л эми ылдамдануу убакыт бирдигиндеги ылдамдыктын өзгөрүшү экени белгилүү. Бул өзгөрүү канчалык аз болсо, ылдамданууда ошончо кичине болот.

 мындан  - канча кичине болсо, а да ошончо кичине болот. Өзара аракеттенишкен нерселердин кайсынысынын ылдамдануусу кичине болсо же ылдамдыгы жай өзгөрсө ошонусу инерттүүрөөк болот. Ал эми өзара аракеттешүүдө нерсе ылдамдыгын такыр өзгөртпөсө , анда ал инерция боюнча, б.а түз сызыктуу жана бир калыптагы кыймылдаган болот.

Инерттүүлүк – бул бардык нерселерге тиешелүү касиет. Ал нерсенин ылдамдыгын өзгөртүш үчүн кандайдыр бир убакыт талап кылынат дегенди билдирет. Ылдамдыкты өзгөртүү үчүн канчалык көп убакыт талап кылынса, нерсе ошончолук инерттүү болуп эсептелет. Б.а ылдамдыгы жайыраак өзөгөргөнү инерттүүрөөк болот.

Ньютондун 2-3 закондору.

Ньютондун 2 –законунда үч физикалык чоңдуктун: массанын, ылдамдануунун жана күчтүн байланышы каралат.

Нерсеге таасир эткен күч ал нерсенин массасы менен ошол күч берген ылдамдануунун көбөйтүндүсүнө барабар.

Нерсеге таасир эткен күчтү F тамгасы менен белгилеп, Ньютондун экинчи закону үчүн төмөнкүдөй математикалык туютманы алабыз:

F=ma (1)

Мында m- склаярдык чоңду, a- вектирдук чоңдук, күч F да вектордук чоңдук экени формуладан көрүнүп турат. Күчтүн багыты ылдамдануунун багыты менен дал келет. Эгер (1) формуласынан а ны тапсак:

 (2)

Демек, аракет эткен күчтүн таасири астында нерсенин алган ылдамдануусу ал күчтүн чоңдугуна түз,ал эми массасына тескери пропорциялаш экендиги көрүнүп турат.

Эгер нерсеге би эмес бир нече күчтөр аракет этсе, ал күчтөрдүн тең аракет этүүсүн – геометриялык суммасын табабыз, анда F=ma формуласындагы F – күчү ошол көп күчтөрдүн геометриялык суммасы, анын өзү тең аракет этүүчү күч болуп эсептелет да Ньютондун экинчи законунун аныктамасы төмөнкүчө айтылат.

Нерсеге аракет эткен бардык күчтөрдүн тең аракет этүүчү нерсенин массасы менен ошол тең аракет этүүчү күч берген ылдамдануунун көбөйтүндүсүнө барабар.

Анда күч түшүнүгүн пайдаланып, Ньютондун 1- законунун аныктамасын төмөнкүчө берсе болот.

Эгерде нерсеге ааракет эткен бардык күчтөрдүн тең аракет этүүчүсү нөлгө барабар болсо, анда салыштырмалуу алга умтулуучу кыймылдагы нерсе өз ылдамдыгын турактуусактай ала турган эсептөө системалары бар болот.

Мындай эсептөө системалары инерциялык эсептөө системасында аткарылат. Ньютондун 2 – закону инерциалдык гана эсептөө системасында аткарылат.

Ньютондун 2- законуна ылайык күчтүн бирдиги үчүн 1Н алынат.

Күчтү өлчөөчү куралдын диномометр деп аталган себеби да ошол дина – метрео – динаны өлчөйм деген сөздөрдөн келип чыккан.

Ньютондун экинчи законунан P=mg түрүндө да жазууга болот.P – салмак.g- нерсенин оордук күчүнүн таасиринде ээ болгон ылдамдануусу. Бул формула нерсе оордук күчүнүн натыйжасында кыймылга келген мезгилде пайдаланылат.

Эки нерсенин өзара аракеттешүү күчтөрү модулдары боюнча барабар, ал эм багыттары боюнча карама-каршы болушат. Же нерселер бир эле түз сызыкты бойлото багытталган модулдары боюнча карама – каршы күчтөр менен бири бирине аракет этишет.

Ньютондун 3 –законуна ылайык, эки нерсенин өзара аракеттешүүсү учурунда ал эки күчтүн жаратылышы бирдей болоорун белгилей кетүү маанилүү. Мисалы, эгер бир нерсе экинчисине серпилгич күчү менен таасир этсе, анда экинчи нерсе да биринчисине оондой эле серпилгич күчү менен аракет этет. Бирок нерселердин өзара аракеттешүүсү учурунда таасир эткен күчтөр ар кандай нерселерге аракет этишет, ошондуктан алар бири- бирин тең салмакташтыра албайт.

Муну дайыма эсте тутуу керек. Бир гана нерсеге аракет эткен күчтөр гана бирин –бири тең салмактай алат.