Денелердiң өзара әсерлесуiн және осы әсерлесуден пайда болатын қозғалыстарды зерттейтiн механиканың бөлiмiн – динамика деп атайды. Динамиканың негiзiне 1687 жылы Ньютон тұжырымдаған қозғалыс заңдары жатады.
Ньютонның 1-шi заңы:
Денеге басқа денелер әсер етпесе немесе олардың әсерлерi өзара теңессе дене тыныштық күйде болады немесе өзiнiң түзу сызықтық бiрқалыпты қозғалысын сақтайды.
Дененiң қозғалыс жылдамдығының бағыты мен шамасын сақтау құбылысын – инерция деп атайды, ал денелердiң бұл қасиетiн инерттiлiк дейдi.
Денелердiң инерттiлiгiнiң сандық мөлшерi ретiнде физикалық скаляр шама масса енгiзiлген [m]=1 кг.
Ньютонның 1-шi заңы орындалатын санақ жүйесiн инерциялық санақ жүйесi деп атайды. Мысалы инерциялық санақ жүйесiне - гелиоцентрлiк санақ жүйесi жатады. Кез-келген үдеумен қозғалатын санақ жүйесi инерциялық санақ жүйесi болып табылмайды.
Күш - денелердiң өзара әсерлесуiнiң сандық сипаттамасы ретiнде физикалық
векторлық шама – күш енгiзiлген. Өлшем бірлігі
Денелер өзара әсерлескенде келесi құбылыстар байқалады:
1. Дене үдеу алады;
2. Денелер деформацияланады;
3. Жоғарыдағы екi құбылыс бiр мезгiлде жүредi.
Денеге бiрнеше күштер әсер еткен жағдайда денеге әсер ететiн тең әсерлi күш – жеке күштердiң векторлық қосындысына тең.
Мысалы, суреттегi F күшi шаңғышыға әсер ететiн ауырлық күшi мен нормаль қысым күштерiнiң векторлық қосындысы- тең әсерлi күшi болып табылады.
Бойымен күш әсер ететiн түзудi – күштiң әсер ету сызығы деп атайды.
Ньютонның екiншi заңы: Ньютонның екiншi заңы денелердiң өзара әсерлесуi және iлгерiлемелi қозғалысы кезiнде оларда болатын өзгерiстерiнiң байланысын сипаттайды. Сондықтанбұл заң iлгерiлемелi қозғалыс динамикасының негiзгi заңы бола отырып, былай тұжырымдалады: денеге әсер ететiн күш - дененiң массасы мен алатын үдеуiнiңкөбейтiндiсiне тең болады.
Олай болса, бұл заң мына түрде жазылады:
Күштердiң тәуелсiздiк принципi.
Денеге бiрнеше күш әсер еткен жағдайда әрбiр жеке күштiң беретiн үдеуi басқа күштерге тәуелсiз болады. Көптеген тәжiрибелердiң қорытындысы берiлген дененiң массасы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым ол денеге белгiлi бiр үдеу беру үшiн көбiрек күшпен әсер ету керек екендiгiн дәлелдедi. Екiншi сөзбен айтқанда, дененiң массасы неғұрлым үлкен болса, ол соғұрлым инерттi деп есептелiп, оның қозғалыс күйiн өзгерту үшiн көбiрек күш қажет болатындығы байқалды. Сонымен, масса дененiң инерттiк мөлшерi болып және оның динамикалық сипатын бiлдiредi. Ендi Ньютонның екiншi заңын айтылған пiкiрлердi ескере отырып, былай тұжырымдауға болады: дененiң алған үдеуi әсер етушi күшке тура пропорционал, дене массасына керi пропорционал және әсер етушi күштiң бағыты бойынша өзгередi.
Ньютонның екiншi заңын басқа түрде де жазып көрсетуге болады. Ол үшiн кинематика бөлiмiндегi үдеудiң мәнiн ескеретiн болсақ, онда немесе .
Ньютонның үшiншi заңы оның екiншi заңын толықтыра түседi және денелердiң қозғалыс күйлерiн өзгерiске ұшырататын өзара әсер екендiгiн көрсетедi. Бұл заң былай тұжырымдалады: әсерлесушi екi дененiң бiр-бiрiне әсерi әр уақытта сан жағынан тең, ал бағыттары жағынан қарама-қарсы болады, яғни
Мұнда сөз болып отырған және күштерi әр түрлi денелерге әсер ететiндiктен, олар бiр-бiрiне теңгерiлмейдi. Сондықтан оларды қосуға болмайтынын атап көрсету қажет. Бiрақ белгiлi бiр жүйенi қарастырғанда денелердiң арасындағы өзара әсерлесу күштерiн қосуға болады, әрi олардың қосындысы әрдайым нольге тең. Бұл жүйеге қатысты iшкi күштер болады, олаð жүйенiң қозғалыс мөлшерiн өзгерте алмайды.
Ньютонның үшінші заңы - әрбір әсерге оған тең, бірақ кері бағытталған қарсы әсер болады, басқаша айтқанда, екі дене бір-біріне шама жағынан тең, бағыты жағынан қарама-қарсы күштермен әсер етеді.
Ньютонның механика заңдары Г.Галилей, Х.Гюйгенс, И.Ньютон және басқа ғалымдардың бақылаулары мен зерттеулерінің нәтижелерін қорытындалу арқылы тұжырымдалды. Қазіргі көзқарас және терминология бойынша бірінші және екінші заңдардағы денені материалдық нүкте деп, қозғалысты инерциалдық санақ жүйесіне қатысты қозғалыс деп түсіну керек. Классик. механикада екінші заңның математикалық түрі: немесе mα=F, мұндағы m – нүктенің массасы, ν – оның жылдамдығы, α –үдеу, t – уақыт, F – әсер етуші күш. Ньютонның механика заңдары микроәлем нысандары (атом, молекула, элементар бөлшектер) үшін және жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалған денелерге қолдануға келмейді.
Инерция заңы орындалмайтын санақ жүйелері болады екен. Мұндай санақ жүйелерінде дененің қозғалыс жылдамдығы өзара әрекеттесуден ғана емес, сол жүйенің үдемелі қозғалысынан да туындай алады. Ондай санақ жүйелері инерциялық емес санақ жүйелері деп аталады. Ньютонның үшінші заңы Әрекет етуші күшке әрқашан тең қарсы әрекет етуші күш бар болады. Басқаша айтқанда, денелердің бір – біріне әрекет етушә күштері модулі бойынша өзара тең және бағыттары қарама қарсы: F=-F.
Динамика – денелер қозғалысының заңдарын, осы қозғалысты тудыратын және өзгертетін себептерді қарастыра отырып оқытатын бөлім.
Динамика механиканың негізгі бөлімі болып табылады, және оның негізіне Ньютонның заңдары жатады.
Ньютонның бірінші заңы: кез келген дене оған басқа денелер әсер етіп оны осы күйден шығарғанша өзінің алғашқы салыстырмалы тыныштығын немесе түзу сызықты және бірқалыпты қозғалысын сақтап қалады.
Дененің оған басқа денелерден әсері жоқ кезінде тыныштық қалпын немесе бір қалыпты түзу сызықты қозғалысын сақтау қасиеті инерция деп аталады. Сондықтан Ньютонның бірінші заңы инерция заңы деп те аталады.
Механикалық қозғалыс салыстырмалы, оның сипаттамасы санақ жүйесіне тәуелді. Ньютонның бірінші заңы барлық санақ жүйелерінде орындалмайды, ал ол орындалатын жүйелер инерциалық санақ жүйелері деп аталады. Инерциялық санақ жүйесі ретінде басқа инерциялық жүйеге қатысты тыныштықта, немесе бірқалыпты және түзу сызықты қозғалатын жүйе саналады.
Өте жоғары дәрежелі дәлдікпен гелиоцентрлік (жұлдызды) санақ жүйесін инерциялық деп санауға болады (координаталар басы Күн центрінде орналасады, ал өстер белгіленген жұлдыздар бағытында жүргізілген). Жермен байланысты санақ жүйесі инерциялы емес, бірақ инерциялы еместігімен байланысты эффектілер салыстырмалы аз (Жер өз өсінен айнала және Күнді айнала қозғалады), сондықтан көптеген есептеулерді шешу кезінде оны инерциялы деп санауға болады.
Ньютонның екінші заңы - әртүрлі денелерге бірдей күшпен әсер еткенде, олардың қозғалыс жылдамдықтары бірдей өзгермейтіндіктері тәжірбие жүзінде анықталған. Яғни, басқаша айтқанда, әртүрлі үдеу қабылдайды. Үдеу әсер шамасынан ғана емес, сол деннің қасиеттеріне де (оның массасына) тәуелді. Күш деп бір дененің екінші денеге механикалық әсерін сипаттайтын және осы әсердің өлшемі болатын векторлық физикалық шаманы айтады.
Ньютонның екінші заңы – динамиканың ілгерлемелі қозғалысының негізгі заңы – ол күш әсер еткен кездегі материялық нүктенің (дененің) механикалық қозғалысының өзгеруін қарастырады. a=k*F/m
Бұл қатынас Ньютонның екінші заңын сипаттайды: материялық нүкте (дене) үдеуі осы денеге әсер еткен күшпен бағыттас және бұл күштің материялық нүкте массасына қатынасына тең.
Материялық нүктелердің (денелердің) әсерлесу сипаты Ньютонның үшінші заңымен анықталады: Өзара әсерлесуші денелердің бір-біріне әсер ететін күштері бір түзудің бойымен бағытталады да, модульдері жағынан тең, ал бағыттары қарама- қарсы болады: F12 F21 r r ,- = мұндағы F12 r – екінші материялық нүкте тарапынан бірінші денеге әсер етуші күш; F21 r – бірінші материалық нүкте тарапынан екінші денеге әсер етуші күш.
Достарыңызбен бөлісу: |