1 дәріс. Механикалық қозғалыстардың теориялық негіздері

1.1.
Тәжірибе жүзінде дененің инертті және гравитациялық массаларының теңдігі 
өте жоғары дәлдікпен дәлелденді. 
1.2.
Эквиваленттілік принципі тұжырымдалды. 
1.3.
Ньютон теориясында қабылданған тартылыс өрістерінің шексіз жылдамдықпен 
таратылуы туралы болжамға байланысты Ньютонның тартылыс теориясы тартылыстың 
релятивистік теориясымен біріге алмауы айқындалды. Әңгіме ньютондық тартылыс 
теориясына тартылып тұрған массалар арасындағы қашықтық кіріп, ал осы әрекет 
байқалатын уақыт аралығы ескерілмеуі туралы болып отыр. Сөйте тұра салыстырмалылық 
теориясының ең бір маңызды негіздерінің бірі - ешбір әрекет (сигнал) вакуумдегі жарық 
жылдамдығынан жоғары жылдамдықпен тарала алмауы туралы қағида. 
2.
Инерция мен тартылыс өрістерінің эквиваленттілік принципін жарық таралуына 
қолдану нәтижесінде мынадай жағдайды байқауға болады. гелиоцентрлік санақ жүйесінде 
тік жоғары үдемелі қозғалған бақылаушы жарық сәулесінің горизонталь бағытта таралуын 
бақыласын деп есептейік. Жоғарыға үдемелі қозғалыс нәтижесінде бақылаушы сәуленің 
осы санақ жүйесінде түзусызықты болатын бағыттан төмен қарай ауытқығанын байқайды. 
Бірақ тартылыс және инерция өрістерінің эквиваленттілігіне сүйене отырып, бақылаушы 
инерция өрісін төмен бағытталған тартылыс өрісімен ауыстыра алады. Олай болса, 
тартылыс күш өрісінде жарық сәулесі түзусызықты таралмайды, сол өріс бағытымен 
қисаяды. Бұл маңызды қорытындыға келген А. Эйнштейн оны дәлелдейтін бақылау әдісін 
де ұсынды. Егер Күнге жақын бұрыштық қашықтықта орналасқан жұлдыздан таралған 
жарық сәулесін бақылауға мүмкіндік туса, Күнге жақын өтіп бара жатып, сәуле оның 
тартылыс күші әсерінен бұрылар еді. Бұның өзі бақылап отырған жұлдыздан шыққан сәуле 
оның тұрған орнынан ығысып көрінуіне әкелер еді. Бірақ жұлдыздан шыққан сәуле Күн 
сәулелерінен анағұрлым көмескі болғандықтан, Күнге жақын бұрыштық қашықтықта 
тұрған жұлдыздарды күнделікті жағдайларда бақылау мүмкін емес. Сондықтан мұндай 
зерттеулерді Күн тұтылуы кезінде жүргізу керек. Күннің тартылу өрісінің әсерінен туған 
сәуленің қисаюымен байланысты жұлдыз орнының ығысуын теориялық әдістермен 
есептегенде, оның өте аз шама екені анықталды не бары екі секундке жетпейтін бұрыш. 
Күннің 1919 жылғы тұтылу кезінде жүргізілген өлшеулерге қарағанда оның мәні 
1 ,75

-ке 
тең болды.
3.
Тәжірибелік бақылаулармен қанағаттанарлық үйлесетін салыстырмалылықтың 
жалпы теориясының екінші бір салдары Меркурийдің орбита бойы қозғалысымен 
байланысты. Классикалық механиканың заңдары бойынша планеталар гелиоцентрлік 
санақ жүйесінде тыныштық күйде болатын эллипстік орбиталармен қозғалуға тиіс. Бірақ 
салыстырмалылықтың арнайы теориясының өзі бұл заңдарға түзетулер енгізді. Масса 
жылдамдыққа тәуелді болғандықтан, планеталар орбиталары олардың Күнді айнала 
қозғалу бағытында бұрылулары керек. Оған қоса салыстырмалылықтың жалпы теориясына 
сәйкес тартылыс заңына да түзету енгізу керек. Ньютонның тартылыс заңын Эйнштейн 
заңымен ауыстырғанда жасалатын түзету массаның жылдамдыққа тәуелділігінен туатын 
түзетуге сапа жағынан ұқсас, бірақ сандық мәні анағұрлым үлкен. Мысалы, Меркурий 
планетасы үшін бірінші түзету бойынша орбитаның бұрылу бұрыштық жылдамдығы жүз 
жыл аралығында 45’’ болса, массаның жылдамдыққа тәуелділігін ескеру жүз жыл 
аралығында 7’’ түзету береді. Теорияда табылған осындай түзетулерге жуық мәндер 
арнаулы тәжірибелерде де өлшенген. 
4.
Салыстырмалылықтың жалпы теориясының үшінші қорытындысына келсек, ол 
оптика саласында жатыр (тартылыс әсерінен туатын қызыл ығысу), сондықтан ұсынылып 
отырған механика курсында талқыламаймыз. Оның үстіне бұл құбылыс 11.4 дәрісте жалпы 
аталып өтті. 
5.
Классикалық механика инерция күштерін «жалған» күштер, яғни инерциялық емес 
санақ жүйелерінде зерттелген қозғалыстарда, Ньютонның екінші заңын формалды түрде 
қолдануға мүмкіндік беретін қолайлы түсінік деуге бейім болды. Әрине, мұндай көзқарас 
тұрғысынан инерция күштерінің табиғатын зерттеуге қажеттілік тумады. Бірақ 

салыстырмалылықтың жалпы теориясының дамуына байланысты жағдай күрт өзгерді. 
Себебі санақ жүйелерін тиісті түрде таңдап алсақ, кеңістіктің аз бөліктерінде инерция күші 
сияқты тартылыс күшін де «жоюға» болады екен, яғни оны да «жалған» күштер қатарына 
жатқызуға болады екен. Сонымен инерция және тартылыс күштерінің жалғандығы туралы 
сұрақтарды бірге қарастыру керек екендігі айқын болды. Сонда инерция күштер 
жалғандылығын қандай қасиеттері сипаттап тұр? Біріншіден, инерция күштері тек 
инерциялық емес санақ жүйелерінде пайда болады, екіншіден, инерция күштері қай 
денелер тарапынан түсіп тұрғанын көрсете алмаймыз. Осы екі ерекшелікті жеке-жеке 
қарастырайық. 
5.1.
Инерция күшінің бірінші ерекшелігі тек классикалық механикада ғана білінеді. 
Салыстырмалылық теориясында, керісінше, эквиваленттілік принципіне сәйкес инерция 
күші мен табиғатта ең көп тараған кәдімгі күштердің бірі - тартылыс күшінің арасында 
айырмашылық болмауға тиіс. Материялық нүктенің бірқалыпты үдемелі қозғалысын не 
гелиоцентрлік санақ жүйесіндегі біртекті тартылыс өрісіндегі «ауыр» массаның үдемелі 
қозғалысы ретінде, не инерттік массаның сол жүйеге салыстырмалы үдемелі қозғалған 
ауырлық өрісі жоқ санақ жүйесіндегі бірқалыпты қозғалысы ретінде түсіндіруге болады. 
5.2.
Енді екінші ерекшелікке көшейік. Егер гелиоцентрлік санақ жүйесінде +
υ
жылдамдықпен қозғалған 
А
денені бақыласақ, оның қозғалысын сол санақ жүйесімен 
байланысқан денелердің (Күн және үш бекітілген жұлдыздар) жылдамдығы -
υ
қозғалысы 
деп елестетуге болады. Екінші жағынан бұл санақ жүйесінде орташа алғанда бүкіл әлемді 
құрастырып тұрған аспан денелерінің барлық массасы орналасқан. Олай болса, 
А
дененің 
+
υ
жылдамдықпен қозғалысын, жоғарыда айтқандай, әлемді құраушы аспан денелерінің 
барлық массасының -
υ
жылдамдықпен қозғалысы деп қарастырамыз. 
Ғарыштық кеңістікте аспан денелері орташа жуық бірқалыпты таралғандықтан, Әлемді 
құраушы денелердің массасы іші қуыс сфералық қабатта орналасқан деп санауға болады 
(11.5.1-сурет). Бұл қуыс шардың сыртқы радиусы ішкі радиусынан көп үлкен. Мұндай 
елестетудің нәтижесінде кез келген санақ жүйесінің аспан денелері сферасына 
салыстырмалы қозғалысын екі түрлі қарастыруға болады. Кез келген 
К’
санақ жүйесінің 
а
үдеумен аспан денелері сферасына салыстырмалы ілгерілемелі қозғалысын сол аспан 
сферасының 
К’ 
санақ жүйесіне қарағанда үдеуі - 
а
ілгерілемелі қозғалысы деп айтуға 
болады. Сол сияқты 
К’
жүйенің бұрыштық жылдамдығы 
ω
айналмалы қозғалысын аспан 
сферасының санақ жүйесіне қарағанда - 
ω
бұрыштық жылдамдығы бар айналмалы 
қозғалысымен алмастыруға болады. 
Егер кез келген 
К’
санақ жүйесі гелиоцентрлік жүйеге салыстырмалы үдемелі қозғалса 
немесе осыған пара-пар аспан сферасы 
К’
жүйеге қарағанда үдемелі қозғалса, жүйеде 
инерция күштерінің әсері байқалуы керек. Мысалы, аспан денелерінің сферасы 
К’
жүйесіне 
қарағанда айнала қозғалса, сфера ішінде центрден тепкіш және Кориолис инерция күштері 
пайда болады. Сонымен, инерция күштері қай дене тарапынан түсіп тұрғанын көрсете 
алмауымыздың себебі - ондай денелердің жоқ болуы емес, керісінше, өте көп болуы, яғни 
инерция күші барлық аспан денелері тарапынан әрекет етеді. 

жүктеу/скачать 3,36 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: