Tanrı'nın yaratmasıının fiziği..Andrey Goryainov

|

 

Mekanik kanunlarını, Allah'ın kanunlarından çıkarıyorum

Isaac Newton

MEKANİK

GORYAYNOV Andrey

Tanrı'nın yaratmasıının fiziği. - Simferopol: DIAIPI, 2012.-100 s.

I

ÖNSÖZ

EBEVEYNLERE BİLDİRİM

Birçok öğrenci şu soruyu soruyor: fizik çalışmamız gerekiyor mu? Fizik bilgisi ­hayatta bizim için yararlı mı? fizik çalışmak için zaman harcamalı mıyız ?­

Aslında herkes fiziği meslek olarak seçmiyor ama herkesin ­dünyamızın nasıl çalıştığına dair bir fikir sahibi olması gerekiyor. Ve bu nedenle, doğayı incelemek için, mekanik olarak, derinlemesine düşünmeden ve anlamadan, uzun bir kurallar, tanımlar ve formüller listesi ezberlemektense, doğadaki birkaç fenomeni tam anlamıyla tanımak daha iyidir .­

Fizik çalışmasına geçmeden önce, hayatımızın büyük ölçüde modern teknolojilere bağlı olduğunu ve tüm bu teknolojilerin ­bu şaşırtıcı bilimin yasalarına sıkı sıkıya bağlı olarak çalıştığını hatırlamak gerekir. Hava durumunu öğrenmek için televizyon seyrederken ­, uçakta uçarken, araba kullanırken veya eğlence gezilerine çıkarken, cep telefonuyla konuşurken veya mikrodalga ­fırında yemek pişirirken fiziği kullanırız. Günlük yaşamdaki problemleri çözmek için fizik bilgisini de kullanırız. Örneğin uçağınız 1 saat sonra kalkıyorsa ve havalimanı 100 km uzaktaysa, uçağınızı kaçırmamak için havalimanına hangi hızla gitmeniz gerekir? Kinematik (fiziğin cisimlerin hareketini tanımlayan dallarından biri) bilgisini uygulayarak bu sorunu kolayca çözebilirsiniz. Kendiniz bir tabure yapmaya karar verirseniz, onu nasıl güçlü ve sağlam hale getirebilirsiniz? Bunu fiziğin statik denilen bölümünden öğreneceksiniz . ­Yürüyüşe çıkarsanız çayı nasıl sıcak tutabilirsiniz? - ­termodinamiği inceleyin. Fotoğraf makinesi alırken nelere dikkat etmeliyim ? ­Optik cevap vermeye yardımcı olacaktır. Cep telefonunuzdan acil bir arama yapmanız gerekiyor, ancak o anda zayıf bir resepsiyon alanındasınız. Fizik bilgisini kullanarak bu durumda bir şeyler yapmak mümkün müdür? Elektrodinamik okuduktan sonra bu görevin üstesinden gelin. Vesaire vesaire.

Fizik, bu dünyanın nasıl çalıştığını, onu hangi yasaların yönettiğini anlamak için çevremizdeki dünyanın fenomenlerini inceler.

Çoğu öğrencinin sadece ­fizik öğrenmek zorunda olma düşüncesinden bile korktuğu bir sır değil. Fizik gerçekten de en kolay konu değildir ve teknik zekaya sahip öğrenciler bile ­er ya da geç ­fiziği anlamakta güçlük çekmeye başlarlar. Birçok öğrenci için fizik korkusu aynı zamanda modern fizik programlarının fazla akademik olmasından da kaynaklanmaktadır. Eskiden dedikleri gibi: "Zaten karmaşık olanı karmaşıklaştırmaya gerek yok." Örneğin, Bulletin of Experimental Physics'te (1902) bir fizik ders kitabının nasıl olması gerektiği hakkında yazdıklarını burada bulabilirsiniz.

“Ortaokullar için bir fizik ders kitabı, ­çok sayıda olgusal ve teknik ­ayrıntı varsa, tatmin edici olarak kabul edilemez; bu bolluk, konunun eksiksiz ve belirgin bir şekilde özümsenmesine katkıda bulunmaktan çok, öğrencilerin hafızasını zorlamaktadır. Fizik ders kitabı, teknik ve olgusal ­ayrıntıları, ­herhangi bir eğitimli kişi için gerekli olduğu ölçüde, bir ortaokulun öğrencilerine iletmelidir; konuyu daha detaylı incelemek isteyen öğrencilerden biri ­üniversite veya daha yüksek teknik okullarda okutulan özel fizik derslerine yönelebilir.

“Bir orta öğretim kurumunun öğrencisinin, fizik konusunda yalnızca, kendi anlayışına açık bazı gerçeklerin bilgisinden ve bunları gerektiğinde kullanma becerisinden oluşan belirli bir gelişme kazanması yeterlidir. Bu nedenle ­, bir ders kitabının yazarı, bilimin tüm gerçeklerini açıklamaya çalışmamalı, yalnızca temel olanları, öğrencilerin erişebileceği basit bir açıklamaya uygun olanları açıklamaya çalışmalıdır ­. Tutumlu bir şekilde ölçülen zaman, daha fazla gerçeğin rapor edilmesine izin vermez ve bunlar hakkında daha kapsamlı bilgi hiç gerekli değildir: Sonuçta, orta öğretim bilim adamları veya teknisyenler yetiştirmez, sadece eğitimli insanlar yetiştirir.

Fizikteki zayıf akademik performansın bir başka nedeni de kronik bir zaman eksikliğidir. Bir fizik öğretmeni, okul müfredatı tarafından sağlanan büyük miktarda eğitim materyalini bu program tarafından ayrılan kısa sürede nasıl sunacağını sürekli olarak düşünmeye zorlanır . Ancak herhangi bir konuda, özellikle fizikte başarılı bir şekilde ustalaşmak için ­, öğretimin başarısını riske atmadan , materyalin sunumunda gerekli sakinlikle ilerlemek gerekir . ­Öğrencinin, yalnızca alınan materyali iyice özümsemek için değil, aynı zamanda ­çalışma konusundan aldığı zevki bastırmak için de yeterli zamanı olmalıdır. Ne yazık ki, modern programlarda fizik çalışması için ayrılan mütevazı saat sayısı ile kaliteli bir eğitim elde etmek neredeyse imkansızdır. Zaman eksikliği ­ve çok miktarda gereksiz bilgi tatmin edici olmayan bir ­fizik bilgisine yol açar. Ve öğretmen, aceleyi bir şekilde telafi etmek için materyali tekrarlamak için zaman kazanmayı başarsa bile ­, şu gerçeği kabul etmek gerekir: eğer öğrenci materyali bir tekrarla zamanında ustalaştıramazsa, acelenin zararı düzeltilemez, çünkü ­tekrarlama çoğunlukla yanlış anlamaya yol açar, ancak mekanik, kısa süreli ­ezberlemeye (anlamadan ezberleme) yol açar.

Fiziğin öğrencinin ilgisini çekmemesinin başka bir nedeni daha var.

, öğrenciye dünyayı ölü ve parçalanmış bir biçimde gösterme tehlikesiyle doludur . ­Çocuğumuz yazın nehirdeki yavruları izlemeyi o kadar çok severdi ki, ­"kesikte tünek" ders kitabındaki düzeni, etrafındaki dünyanın karmaşıklığını, güzelliğini, canlı oyununu öldüren bir şey olarak algılayabilir. Dünya canlı ve güzel - "kesikteki levrek" çok ölü. Bir fizik ders kitabındaki formüllerin bolluğu, dünyadaki izlenimlerin ­yaşamından benzer şekilde yoksun bırakılmasıdır.

Tabii ki, hem şema hem de formül aslında bize doğanın güzelliğini ve yaşamını daha yüksek bir seviyede göstermeye yardımcı olmayı amaçlıyor. Öğrenciler arasında hasta olan ve bilimde herhangi bir resmileştirmeye karşı nefretini yenen kişi, dünyayı daha iyi tanır ve ardından doğayı ­, bilimleri öğrenmeden önceki çocukluk döneminde olduğundan daha zengin, daha kapsamlı ve hatta daha etik olarak algılar. Ama öyle görünüyor ki "ölümlü can sıkıntısı vadisi" herkesin içinden geçmek zorunda kalacak. Bunun üstesinden gelmenize ne yardımcı olabilir?

Bize göre bu, dünyanın anlamsız formüllere göre dönen anlamsız atomların kör bir oyuncağı olmadığına dair sürekli hatıradır. Dünyanın arkasında, yalnızca kendisinde bir ­yaşam kaynağı ve bir güzellik kaynağı bulunan büyük bir Akıl vardır. Zihin, levrek görünmeden önce bir tüneğin enine kesitini çizdi ve tam olarak suyu hızlı ve güzel bir şekilde keserek genç balıkçıda hayranlık uyandıracak şekilde. Dolayısıyla şema ve formül ­hayatın ölümü şiiri değil, tacı şiir olacak genel Fikrin temelidir. Bir bütün olarak dünya O'nun, Tanrı'nın şarkısıdır. Bu çok güzel ve bunu müzik teorisini ve nazım teorisini bilmeden de anlayabilirsiniz. Ama onları bilirseniz, Tanrı'nın şarkısının algısı çok daha derin ve daha neşeli hale gelecektir.

O'nun yarattığı dünyanın fiziğinde duymasına yardımcı olmaktır .­

Bölüm 1

ARİSTOTELES'TEN NEWTON'DAN ÖNCE. NEWTON'UN BİRİNCİ YASASI - ATALET YASASI

TEMEL KURALLAR

Atalet (Latince ataletten - hareketsizlik, atalet) - ­üzerindeki dış etkiler yoksa veya karşılıklı olarak telafi edilirse, cisimlerin hareketsiz veya tekdüze doğrusal harekette kalma özelliği. ­Atalet, en basit ­anlamıyla, cisimlerin hareketteki bir değişikliğe direnme özelliğidir.

Newton'un birinci hareket yasası (atalet yasası): her cisim, üzerine hiçbir kuvvet etki etmeyene veya tüm kuvvetlerin etkisi ­dengelenene kadar, hareketsiz veya düzgün doğrusal hareket halinde olmaya devam eder.

Kuvvet, diğer cisimlerin belirli bir cisim üzerindeki etkisinin yoğunluğunun bir ölçüsü olan bir vektör fiziksel niceliktir. Bir vektör miktarı olarak ­kuvvet, kuvvet uygulamasının sayısal değeri, yönü ve "noktası" ile karakterize edilir. Cisme ­uygulanan kuvvet, hızının değişmesine veya şeklinin değişmesine (ondaki deformasyonların görünmesine) neden olur. Kuvvet, en basit anlamıyla itme veya çekmedir.

Doğa bilimlerinin en önemlisi olan fiziği incelemeye başlıyoruz. "Fizik" kelimesinin kendisi Yunanca "physis" - doğadan gelir. İlkokulda çevremizdeki dünya hakkında en temel bilgileri öğrendiniz. Antik çağ bilim adamları da çevrelerinde gördükleri tüm doğa olayları hakkında bilgilerini biriktirdiler .­

Bilgi birikimi ve farklı araştırma yöntemlerinin ortaya çıkmasıyla, kolaylık sağlamak için tüm doğa bilimleri farklı alanlara ayrıldı: kimya, ­biyoloji ve fizik. Biyoloji canlıları, kimyayı - maddelerin dönüşümünü ele aldı. Doğanın en önemli ve genel kanunları fiziğin büyük kısmına düştü. Fizik, cisimlerin hareketi (mekanik), ısı transferi (termodinamik), elektriksel ve manyetik olaylar (elektrodinamik ­), ışık yayılma yasaları (optik) ve çeşitli salınım ­süreçleri ile ilgilenir. Ancak fiziği diğer bilimlerden ayıran sınırlar büyük ölçüde ­keyfidir. Fizik bilgisi olmadan ne biyolojiyi ne de kimyayı anlamak imkansızdır. Bu anlamda fizik, bilimlerin bilimidir. Ünlü fizikçi Ernest Rutherford, tüm bilimlerin fizik ve pul koleksiyonculuğu olarak ikiye ayrıldığını söylerdi . ­Başka bir bilim adamı onunla tartışmaya çalıştı - ­"matematiğin bilimlerin kraliçesi olduğuna" inanan büyük matematikçi Gauss. Fizikçiler, matematiğin bilimlerin kraliçesi, ancak fiziğin hizmetkarı olabileceğini söyleyerek yanıt olarak şaka yaptılar. Açıkça söylemek gerekirse, matematik hiç de bir bilim değildir, doğa ­bilimi şöyle dursun; insanlar için bir kulak aparatı, düşünce ve nicel hesaplama kuralları yaratır.

DOĞA BİLİMLERİ VE ÖZELLİKLE FİZİK KONUSU

Doğa bilimleri çevremizdeki dünyayı inceler. Bu dünyada gözlemlenebilir olanı ya her zaman ya da zaman zaman kullanırlar ve üzerine inşa ederler. ­Ve doğa bilimleri tüm sonuçlarını gözlem ve deneylerin (deneylerin) verilerinden çıkarır. Deney ve gözlemler ­için önemli bir gereklilik , en azından kısmen (belki biraz değiştirilmiş koşullar altında) tekrarlanabilmeleridir. Doğa bilimleri ve özellikle fizik bununla meşgul. Bu bilimlerin tüm sonuçları, gözlemler ve deneylerle doğrulanmalıdır.

Şimdi, buna göre, doğa ­bilimlerinin neleri yapamayacağı ve yapmaması gerektiği hakkında. Prensipte yeniden üretilemezlerse , gözlemlenemeyen, deneysel olarak doğrulanamayan fenomenlerin yanı sıra uzak geçmişteki bir kerelik olaylarla ilgilenmemelidirler . Bilhassa dünyanın menşei ve uzak geçmişin münferit mucizevi olayları ­tabiat bilimlerinin yetki alanına girmez . ­Bu olaylar, modern fiziğin verileri kullanılarak onaylanamaz veya tartışılamaz. Örneğin, hepimiz biliyoruz ki, sıvının gözlemlenen davranışına göre, denizdeki su bir vadi şeklinde yarılarak kuru dibi serbest bırakmaz. Ancak bu, ­Musa zamanında böyle bir olayın olmadığı ve fiziğin bunu kanıtlayacağı iddiasının temeli değildir. Fizik, bu tür fenomenlerin genellikle gerçekleşmediğini kanıtlar . Böyle bir sonuç yetkisi dahilindedir. Ancak ­geçmişteki tek seferlik bir olay, tamamen farklı yöntemlerle güvenilirlik açısından incelenir. Herhangi bir mucize (ve elbette ara sıra bunlara uyulur) doğa bilimlerinin yetkinliği dışındadır .­

Aynı temelde, matematiğin kendi başına bir doğa bilimi olmadığı sonucunu tekrarlıyoruz. Matematiksel gözlem ve deney yoktur ­. Matematiğin nesneleri - sayılar ve işlevler - doğada oluşmazlar ­, bunlar tamamen zihinsel, ideal kavramlardır, ancak bunlar ­gerçek fenomenler dünyasını oldukça doğru bir şekilde tanımlamayı mümkün kılar. Ve bu durum birçok şeyi düşünmemize neden oluyor. Matematik, başta fizik olmak üzere tüm doğa bilimleri için en önemli araçtır.

, her ne olursa olsun, etrafımızda gerçekten var olan dünyanın gözlemleriyle başlamalıdır . ­Ancak gerçek tarihte fiziğin gelişimi ­farklı, çok daha karmaşık bir şekilde ilerledi. Yaşamla ilgili insan bilgisinin çoğu, doğa gözlemlerine hiç dayanmaz. İnsanlar çocukluktan itibaren ­doğa bilimleri alanından değil, tarih, felsefe ­, mantık, matematik vb. Bazen de görüşlerini ve bilgilerini doğa bilimleri dünyasına taşımaya çalışırlar .

Modern okul çocuğu için de böyleydi, eski düşünürler için de böyleydi. Bu nedenle, ilk bölümümüzü bu karakteristik hatanın analizine ayıracağız. Yanlış bir deney ve ­felsefi düşüncelerin fiziğe sokulması (doğada “olması gereken” ve “içinde olmaması gereken”) bu bilimin oluşumuna ve gelişimine nasıl müdahale etti?

ARİSTO. BİYOGRAFİ

Aristoteles (lat. Aristoteles) eski bir Yunan bilim adamı, filozof, Lyceum'un kurucusu, ­Büyük İskender'in öğretmenidir. Aristoteles'in babası Nicomachus, Makedon krallarının sarayında bir doktordu. Oğluna iyi bir ev eğitimi, eski ­tıp bilgisi verdi.

MÖ 367'de, on yedi yaşında. Aristoteles ­, Platon Akademisi'nin öğrencisi olduğu Atina'ya gitti . ­Birkaç yıl sonra, Aristoteles Akademi'de ders vermeye başladı. Aristoteles yirmi yıl boyunca Platon'la çalıştı.

MÖ 347'de Platon'un ölümünden sonra. Aristo ­Akademi'den ayrıldı ve bir öğrenci tarafından yönetilen Atarney (Küçük Asya) şehrine taşındı.

Platon Hermias. MÖ 343'te. Makedon kralı Philip II, Aristoteles'i oğlu İskender'in öğretmeni olmaya davet etti. İskender tahta çıktıktan sonra MÖ 335'te Aristoteles. ­kendi felsefi okulunu kurduğu Atina'ya döndü.

Okulun yeri, Lyceum Apollon tapınağından çok uzak olmayan bir spor salonuydu, bu nedenle Aristoteles okuluna Lyceum (dolayısıyla Lyceum) adı verildi. Aristoteles ­, öğrencileriyle bahçenin yollarında yürürken ders okumayı severdi. Böylece, Lyceum için başka bir isim ortaya çıktı - peripatetik okul (peri ­pato'dan - yürüyüş).

Aristoteles, yaşamının son aylarını Euboea adasında geçirdi.

Aristoteles'in yazıları, Antik Yunan'ın tüm bilimsel ve ruhsal deneyimini yansıtıyordu. Aristoteles, insan düşüncesinin gelişimi üzerinde büyük etkisi olan seçkin bir antik düşünürdür.

Aristoteles'in Metafiziği

Tufan öncesi zamanlarda fizik bilgisinin ne olduğunu bilmiyoruz. Öte yandan, Buz ­Devri uygarlıklarının karmaşıklıkları bakımından benzersiz olan megalitik yapıları ve astronomik gözlemler için yüksek hassasiyetli nesneleri, o uzak zamanlarda fizik bilgi seviyesinin oldukça yüksek olduğunu düşünmek için sebep veriyor. Hatta tabiata dair bilgi düzeylerinin bizimkinden çok da farklı olmaması mümkündür. O döneme ait hiçbir yazılı kaynak korunmadığından, doğa bilgisinin tarihi eski çağlardan beri araştırılmaktadır.

Fiziğin gelişim tarihinde genellikle üç aşama ayırt edilir. Bunlardan ilki ­antik çağda başlar ve 16. yüzyılda sona erer. İkinci aşama ­Copernicus ve Kepler'in çalışmalarıyla başlar. Galileo, Descartes, Newton ve 19. yüzyılın sonlarında biter. Bu aşamada bilimsel bilgi yönteminin gelişme süreci vardır ­. Ve son olarak üçüncü aşama 20. yüzyılın başından günümüze kadar devam etmektedir. Bu, modern kuantum fiziğinin gelişiminde bir aşamadır.

Fiziksel fenomenler uzun zamandır insanların dikkatini çekmiştir. MÖ VI - II yüzyıllarda. ­e. ilk kez maddenin atomik yapısı hakkında fikirler ortaya çıktı ( ­Democritus, Epicurus, Lucretius). O zaman, Ptolemy ve Aristoteles'in eserlerinde ­dünyanın güneş merkezli bir resmi ortaya çıktı, inşaatta başarıyla uygulanan temel statik yasalar (kaldıraç kuralı) ve hidrostatik (Arşimet yasası) formüle edildi, askeri işler ve diğer alanlarda. Bu çağda, elektrik ­ve manyetizmanın en basit tezahürleri gözlemlendi ve araştırıldı.

Birikmiş bilginin sonucu Aristoteles (MÖ 384-322) tarafından özetlenmiştir. Bize kadar gelen eserlerden en ilgi çekici olanları "İlk Felsefe ­" ­, "Metafizik", "Fizik" dir. Bu eserler varlık, imkan ve gerçekleşme, şekil ve madde, etkin sebep ve amaç gibi temel ilkelerin doktrinini içerir . Aristoteles, deneyimin önemini kabul etti, ancak doğruluk kriterinin zihinsel ve ­görsel bir sonuç olduğuna inanarak ona kesin bir önem vermedi .­

Aristoteles, Tanrı'nın her şeyin mutlak başlangıcı ve dolayısıyla ilk hareketin başlangıcı olduğuna inanıyordu. Aristoteles mantıksal muhakemenin bir sonucu olarak bu sonuca varmıştır . ­Evrende düzen vardır. Ve ­her olgunun bir sebebi olduğu gibi bu dünyanın da bir sebebi vardır. Aristoteles'e göre Tanrı, her şeyin temel nedeniydi. Tanrı, hareketin ilk nedenidir, tüm başlangıçların başlangıcıdır, çünkü sonsuz veya başlangıçsız bir ­nedenler dizisi olamaz. Kendi kendine neden olan bir neden vardır: tüm nedenlerin nedeni. Bugün Aristoteles'in böyle bir sonucuna katılan bilim adamları var, ona katılmayanlar da var ama burada fizik henüz tam olarak ­başlamadı.

Aristoteles, iki tür hareket olduğunu öğretti: doğal hareket ­ve zorlanmış hareket. Aristoteles, doğal ­hareketin vücudun (nesnenin) "doğasına" uygun olarak gerçekleştiğine ve bu vücuttaki dört elementin oranına bağlı olduğuna inanıyordu; su, hava ve ateş). Ona göre, Evrendeki her nesnenin doğası gereği bir yeri vardır ve belirli (doğal) yerinde olmayan herhangi bir nesne, yerine dönmek için “çabalar”. Örneğin, aslında toprak olan bir kil parçası desteksiz yere düşecektir ­(yere çabalar); özünde hava olan bir duman bulutu havaya ­yükselecek; toprak ve hava karışımı olan tüy yere düşer ve düşme hızı o kadar yüksek olur, tüydeki "toprak" öğesi ne kadar fazla ve buna bağlı olarak "hava" öğesi o kadar az olur . Aristoteles, vücut ne kadar ağırsa, önceden belirlenmiş durumuna geri dönmek için o kadar "çabaladığını" savundu . İşte felsefi fikirlerin ­, daha önce doğru olan deneylerin fiziği hakkındaki tartışmalara nasıl dahil edildiğine dair kesinlikle açık bir örnek . ­Ancak Aristoteles, en basit deneyi doğru bir şekilde kurmayı da başaramadı.

Bir cismin düşme hızının bu cismin ağırlığı ile orantılı olduğunu savundu ve. sonuç olarak, daha ağır ­nesneler daha hızlı düşer ki bu doğru değildir.

Bugün Aristoteles'in açıklamaları bize gülünç geliyor. Bedenin aynı doğadan dolayı değil, yerçekiminin beden üzerindeki etkisinden dolayı dünyaya çekildiğini söylüyoruz . ­Fakat bu gücün doğası nedir? Şimdi bile onun doğasını anlayıp açıklayamıyoruz ve görünüşe göre bu konuda metafiziğimiz Aristoteles'ten çok az şey kazandı. Ancak, Aristoteles'in aksine, güvenilir deneysel verilerin ­bir sonucu olarak ­bu kuvvetin ve yerçekimi alanının varlığını kabul eden bizler, ­bu kuvvetlerin etkisi altındaki cisimlerin hareketini tahmin edip hesaplayabiliyoruz. Ve ­yakında bu konuyla ilgili görevleriniz olacak.

Aristoteles'e göre ­zorlanmış hareket, bir cisim bir miktar itme veya çekme kuvvetine maruz kaldığında meydana gelir. Vücutlara zorunlu hareket empoze edilir. Adam ­yaşı. Bir arabayı itmek ya da ağır bir yükü kaldırmak ­, birinin taş atması ya da ip çekmesi durumunda olduğu gibi hareket ettirir. Rüzgar gemileri hareket etmeye zorlar. Sel sırasında suyun akışı taşların ve ağaç gövdelerinin hareket etmesine neden olur. Zorla hareket halindeki doğal nesneler, ­üzerlerinde etkili olan dış nedenlerin etkisine tabidir; "doğalarına" göre kendi kendilerine değil, bir itme veya çekme kuvvetinin etkisiyle hareket ederler.

Zorla hareket kavramının kendi komplikasyonları vardı. Bazı ­gözlemler bu teoriyle çelişiyor gibiydi. Örneğin, ­bir yayın ipi, ateşlenene kadar oku hareket ettirir; Bu teoriye göre, atıştan sonra okun hareketi ek bir itme eylemi gerektirir, ancak kirişin ok üzerindeki baskısı durmuştur ve ok hareket etmeye devam eder. İpin basıncı durduktan sonra onu hareket ettiren nedir ? ­Aristoteles, bir okun havadaki hareketinin, okun ­arkasında ortaya çıkan boşluğu doldurma eğiliminde olan, okun alt ucunun hava ile sıkıştırılması etkisinin bir sonucu olduğunu hayal etti. Okun, bir kalıp sabunun elden kaymasıyla aynı nedenle havada uçtuğunu hayal etti.

Burada yine bir açıklamayı felsefi fikirlerimize uyacak şekilde ayarlamanın bir örneğini görüyoruz.

Tüm bunları özetleyen Aristoteles, tüm hareket türlerinin hareket eden bir nesnenin doğasına göre ve ayrıca bir itme veya çekme kuvvetinin etkisi altında ortaya çıktığını savundu. Bu durumda eğer cisim doğal yerinde ise kendisine uygulanan kuvvet ortaya çıkana kadar hareket etmeyecektir. Aristoteles bunu savundu. gök cisimleri dışında, herhangi bir cismin normal hali dinlenme halidir. Gök cisimlerinin tamamen erişilemez olduğu onun zamanında ­, bu sonuç ne kanıtlanabilir ne de çürütülebilirdi. Ancak zamanla bilim adamları ­, doğa yasalarının dünyanın her yerinde aynı olması gerektiğine inanmaya başladılar. Gök cisimleri, dünyevi olanlarla aynı yasalara göre hareket eder. Yakın uzayda, bu gözlemle doğrulanabilir.

Christotles'in hareket kavramları o zamanlar ileri ­bilimsel teoriydi. Tüm hareket fenomenlerini eşit derecede ­iyi açıklamadı, ancak 2000 yıl boyunca bu görüşler bilimde egemen oldu.

Antik dünyanın birçok bilim adamı, Orta Çağ ve erken Rönesans, vücudun doğal durumunu dinlenme olarak kabul etti. Aslında, 16. yüzyıla kadar doğa bilimcilerin ana inancı, Dünya'nın hareketsiz ve doğal konumunda olduğuydu, ­ancak Dünya'yı hareket ettirebilecek bir kuvvet hayal etmek kesinlikle imkansızken, bu ­bilim için kesinlikle açık ve aşikar görünüyordu. o zamanın

Genel olarak, göksel veya karasal fenomenlerin gözlemlerindeki hiçbir şey , Dünya'nın kendisinin hareket edip etmediğini veya ­sabit olup olmadığını doğrudan ve kesin olarak göstermez . ­Bu nedenle, eski astronomlar bu konuda farklı görüşlere sahipti. Doğrudan gözlemlere dayanan bunlardan birine göre, Dünya hareketsizdir ve dünyanın merkezinde (Evren) yer almaktadır. Tamamen spekülatif sonuçlara dayanan bir diğerine göre ­, Dünya kendi ekseni etrafında döner ve dünyanın merkezi olarak Güneş'in etrafında hareket eder. Ancak görünür gezegenlerin ve diğer gök cisimlerinin hareketlerine ilişkin tüm gözlemler ­Dünya'dan yapıldığından, Dünya'nın hareketi hakkında bir varsayımda bulunmaya gerek yoktu.

Eski gökbilimcilerin Evrenin yapısı hakkındaki fikirleri, Ptolemy'nin "Megale Syntax" ("Büyük İnşaat") adlı çalışmasında ortaya konmuştur. Ptolemy'nin eserinin Arapça çevirisi, Arap bilginler tarafından çarpıtılmış Almagest adıyla biliniyor.

, çıplak gözle yapılan kusurlu gözlemleri tatmin edecek bir doğrulukla gelecekteki konumlarını hesaplamayı da mümkün kıldı . ­Gözlemlerin doğruluğu arttıkça ortaya çıkan teori ve gözlemler arasındaki tutarsızlıklar ­, sistem karmaşıklaştırılarak giderildi. XVI yüzyılın başında. Ptolemy'nin sistemi o kadar karmaşıktı ki, pratik yaşamın, özellikle denizciliğin astronomiye getirdiği gereksinimleri ­artık karşılayamıyordu. Gezegenlerin konumlarını hesaplamak için daha basit yöntemlere ihtiyaç vardı ve bu tür yöntemler, onsuz ­modern astronominin ortaya çıkamayacağı ve gelişemeyeceği

yeni bir astronominin temellerini atan parlak Polonyalı bilim adamı Nicolaus Copernicus'un büyük yaratımı sayesinde yaratıldı .­

COPERNICK. BİYOGRAFİ

Polonyalı ünlü astronom Nicolaus Copernicus, 19 Şubat 1473'te Polonya'nın Torun kentinde doğdu. Bir ­tüccar ailesinin dördüncü çocuğuydu. Kopernik ilk eğitimini okulda aldı. Veba sırasında babası öldü. Kopernik'in patronu ­amcası Lukasz'dı.

1491'den beri Kopernik ­, Krakow Üniversitesi Sanat Fakültesi'nde okudu. Daha sonra Bologna Üniversitesi hukuk fakültesine girdi. Orada medeni ve dini hukuk okudu. Nikolai ayrıca Padua Üniversitesi'nde tıp okudu. Ve Ferrara Üniversitesi'nde ilahiyat alanında doktora yaptı.

ilk bilimsel ve astronomik ­gözlemi. Ve 20. yüzyılın başında "Göksel Kürelerin Dönüşleri Üzerine" adlı eserin yaratılmasına ilişkin çalışmaları tamamladı. Nicolaus Copernicus, bilim dünyasında genel kabul gören yermerkezli teoriyi terk etti ve Dünya'nın dünyanın sabit merkezi olmadığı hipotezini ortaya attı . ­Güneş ve diğer gök cisimleri onun etrafında dönmezler. Her şey tam tersi. Dünya ve diğer gezegenler güneşin etrafında döner. Ve Güneş'in gün boyunca gökyüzündeki hareketi, gezegenimizin kendi ekseni etrafında dönmesinden kaynaklanmaktadır. Kopernik, eserinin ilk tipografik versiyonunu ­ölürken gördü. 24 Mayıs 1543'te öldü.

COPERNICUS VE DÜNYANIN HAREKETİ

Dünyanın Ptolemaik sistemi üzerine düşünen Copernicus, onun karmaşıklığına ve yapaylığına hayran kaldı ve eski filozofların, özellikle Syracuse'lu Nikita ve Philolaus'un yazılarını inceleyerek, Dünya'nın değil, Güneş'in olması gerektiği sonucuna vardı. Evrenin hareketsiz merkezi. Bu varsayımdan ­hareket eden Copernicus, gezegenlerin hareketlerinin görünen tüm karmaşıklığını çok basit bir şekilde açıkladı ­, ancak bir daire içinde hareket ettiklerini varsayarak, hesaplamaların uygun doğruluğunu elde edemedi.

40 yılı aşkın çalışmasının meyvesi olan Kopernik'in ana ve neredeyse tek eseri ­, De devrimibus orbium coelestium'dur ("Göksel Kürelerin Dönüşü Üzerine"). Eser 1543'te Nürnberg'de yayınlandı.

Kitabın önsözünde Copernicus şöyle yazar: " ­Bu doktrinin ne kadar saçma göründüğü düşünülürse. uzun bir süre kitabımı yayınlamaya cesaret edemedim ve ­öğretilerini yalnızca arkadaşlarına aktaran ve onu yalnızca gelenek yoluyla yayan Pisagorcular ve diğerlerinin örneğini izlemenin daha iyi olup olmayacağını düşündüm.

Kitabın önsözünde, bu yeni modelin hesaplamaları basitleştirmek için icat edilmiş geleneksel bir matematiksel teknik olduğu belirtiliyordu.

Copernicus'un eseri tamamen orijinal olarak adlandırılamaz. Yapı olarak, Ptolemy'nin Almagest'ini biraz kısaltılmış bir biçimde (13 yerine 6 kitap) neredeyse tamamen tekrarlıyor. İlk bölüm, dünyanın ve Dünya'nın küreselliğinden bahsediyor . ­ve Dünya'nın hareketsizliğinin konumu yerine başka bir aksiyom yerleştirilir: Dünya ve diğer gezegenler bir eksen etrafında döner ve Güneş'in etrafında döner. Bu kavram ­ayrıntılı olarak tartışılır ve "eskilerin görüşü" ikna edici bir şekilde reddedilir. Güneş merkezli konumlardan, gezegenlerin dönüş hareketini kolayca açıklıyor.

Bu entelektüel ortamda, Polonyalı astronom Nicolaus Copernicus (1473-1543) dünyanın hareketiyle ilgili kendi teorisini formüle etti. Copernicus ­, Güneş, Ay ve gezegenlerin gökyüzündeki hareketini incelemenin en kolay yolunun, Dünya'nın (ve diğer gezegenlerin) ­Güneş etrafında döndüğünü hayal etmek olduğunu öne sürdü. Kopernik, gözlemler sonucunda elde ettiği verilere dayanarak, ­öncelikle Dünya dahil tüm gezegenlerin var olduğu sonucuna vardı ­. Güneş etrafında yaklaşık olarak aynı düzlemde hareket ederler. Ancak bu koşul altında, Dünya'dan gökyüzünde görülebilen gezegenlerin yolları ekliptiğin yakınında bulunabilir. Bu hüküm, N. Copernicus'un kendisinin formülasyonunda verilmiştir.

Merkür ve Venüs ­, görünen hareketlerinde Güneş'ten uzaklaşmadıkları için, uzaydaki yolları veya yörüngeleri Güneş'e Dünya'nın yörüngesinden daha yakındır. Aynı zamanda Venüs, Güneş'ten görünen sapmaları daha fazla olduğu için Güneş'ten Merkür'den daha uzaktır. Gezegenlerin geri kalanı ­, Dünya'dan daha büyük bir mesafede Güneş'in etrafında döner. Mars, yıldızlar arasındaki görünen hareketi en hızlı olduğu için Dünya'ya en yakın olanıdır. Ardından "daha yavaş" Jüpiter'i ve ­her şeyle birlikte "daha yavaş" Satürn'ü takip eder.

Yıllarca iki nedenden dolayı düşüncelerini kamuoyuna açıklamadan çalıştı. İlk ­sebep, o dönemde olası bir zulümdü; teorisi , ­yerleşik düzende kesinlikle bir krize yol açacak olan genel fikirleri tamamen çürüttü . ­İkinci sebep, kendi şüphelerini de sürdürmesiydi; o zamanlar hakim olan hareket fikirlerine dayanarak, dünyanın hareketi fikriyle uzlaşamadı. Son olarak, hayatının son günlerinde, yakın arkadaşlarıyla çevrili olarak, "De Revolutionibus" un ( ­adres) yayınlanmasını teklif etti. Ünlü yorumlarının ilk nüshası, ölüm günü olan 24 Mayıs 1543'te kendisine ulaştı.

Çoğumuz, Kopernik'in, ­Dünya'nın Güneş etrafındaki hareketiyle ilgili teorisinin inancın temellerini kaybetmesine yol açtığı iddia edildiği için ortaçağ Kilisesi tarafından zulüm gördüğüne dair hikayeler duyduk. Gerçekte, Kopernik hiçbir zaman Kilise tarafından zulüm görmedi. Bir piskopostu ve ­eserlerini Kilise'nin desteğiyle yayımladı. O zamanın bilimsel topluluğu, "De devrimibus orbium caelestium" u eleştiriyordu ve genel olarak haklıydı - o sırada göksel küredeki gezegenlerin konumları, Ptolemaios sistemi ­¹ kullanılarak çok daha doğru bir şekilde belirlendi .

Kremen V., Trenkler G. Popüler yanılgılar sözlüğü. M., 1997. - s. 151-152.

GALİLE. BİYOGRAFİ

Galileo Galilei (1564-1642) - filozof, astronom, fizikçi, mucit, tasarımcı.

15 Şubat 1564'te Pisa'da doğdu. Bu şehirde 11 yaşına kadar okula gitti. Daha sonra Floransa'ya taşınarak ­Benedictines manastırında eğitimine devam etti . ­Sonra Galileo, Pisa Üniversitesi'ne girdi. Orada üç yıl tıp, geometri, felsefe ve matematik okudu .­

Çalışmaları için ödeme yapamadığı için Floransa'ya döndü ve kısa süre sonra Galileo'nun ­matematik öğretmeni olarak çalışmak üzere Bologna Üniversitesi'ne girmesine ­yardım eden Marquis Monte ile tanıştı.­

Galileo ayrıca Pisa Üniversitesi'nde ve daha sonra Padua Üniversitesi'nde ders verdi ­. Galileo'nun Mekaniği 1593'te yayınlandı. İçinde bilim adamı, düşen cisimler, sarkaç üzerine yaptığı çalışmaları, Aristoteles'in fikirlerine karşıt olarak yeni hareket ilkeleri ortaya koyduğunu anlattı.

Galileo bir teleskop yaptı, birçok gök cismi keşfetti ­ve güneş merkezli modelin doğruluğunu kanıtladı. Galileo Galilei ­, Isaac Newton'un doğum yılında - 8 Ocak 1642'de 78 yaşında yatağında öldü.

Galileo Galilei'nin ev hapsinde oturmak zorunda kaldığı bilimsel fikirleri tanıyacağız .­

Galileo'nun fikirleri Isaac Newton'a ilham kaynağı oldu ve Newton'a ­bilimdeki başarısının nedenleri sorulduğunda, ­devlerin omuzlarında durduğunu söyledi. Bu omuzların en ünlüsü Galileo'nun omuzlarıydı.

Aristoteles'in düşen cisimler hakkındaki fikirlerine bağlı kalan ve güneşin dünyanın etrafında döndüğüne inanan çağdaşlarının önüne geçti . ­Galileo, Padua Üniversitesi'nde okumak için Pisa'dan ayrıldı ve yeni Kopernik ­güneş sistemi teorisinin bir parçası oldu. Aydaki dağları ilk keşfeden oydu ve Jüpiter'in uydularını keşfetti. Eserlerini bilim adamlarının dili olan Latince'de değil, halkın dili olan İtalyanca'da yayınlaması ve yakın zamanda matbaanın icadı sayesinde fikirleri geniş bir okuyucu kitlesi bulmuştur.

"DÜŞEN KULE"NİN ÜSTÜNDEKİ DENEYLER

Galileo, 17. yüzyılın başlarında Copernicus'un dünyanın hareketi hakkındaki fikirlerine inanan önde gelen bilim adamıydı. Ayrıca ­Aristoteles'in hareketin doğası hakkındaki fikirlerini sorguladı. Galileo, Aristoteles'in fikirlerindeki sorunlara işaret eden ilk bilim insanı değildi. Ama onları test etmek için deneyi kullanan ilk kişi oydu .­

Galileo, bir deneyle Aristoteles'in düşen ­cisimler hakkındaki fikirlerini çürüttü. Galileo'nun ünlü deneyi, düşüşü gözlemlemekti.

Pisa kentindeki "eğik kule"nin tepesinden atılan çeşitli ağırlıklarda cesetler . Aristoteles'in ­öğretilerinin aksine ­Galileo, diğerinden iki kat daha ağır olan bir taşın iki kat daha hızlı düşmediğini gösterdi. Hava direncinin hafif etkisini hariç tutarak ­, aynı anda serbest bırakılan farklı ağırlıklara sahip cisimlerin birlikte düştüğünü ve ­aynı anda yere çarptığını buldu. Efsaneye göre Galileo, bu türden ilk deneyine, ­farklı ­kütlelerin bedenlerinin aynı anda düştüğüne tanık olan insanları davet etti . ­Düşen cisimlerin olduğu bir gösteri, ­Galileo'nun haklı olduğunu açıkça gösterdi, ancak o zamanın bilim adamları gençlerle alay ettiler.

Galileo ve Aristoteles'in öğretilerini takip etmeye devam etti.

Buradan önemli bir ders çıkıyor. Aptal olmayanlar da dahil olmak üzere insanlar, alıştıkları önyargılardan büyük güçlükle ayrılırlar ve gördükleri inançlarını sarsacaksa gözlerine inanmamaya hazırdırlar. Çoğu zaman insan ruhunun bu özelliği bilim için zor bir problem haline gelir.

EĞİMLİ YÜZEYLER İLE DENEYLER

Galileo, bu hareketlere neden olan nedenden çok cisimlerin hareketinin doğasıyla ilgileniyordu. Yani, cisimlerin neden ­hareket ettiğini değil, "nasıl" hareket ettiğini inceledi. Ayrıca teorilerin pratikte, deneylerde test edilmesi gerektiğini, yalnızca spekülatif akıl yürütmeyle yetinmemesi gerektiğini gösterdi. Aristoteles çok anlayışlı bir araştırmacıydı, ancak doğa araştırmalarında neredeyse hiçbir zaman soyutlamaya başvurmadı. Örneğin, ister hava ister su olsun, hareketin ortamda her zaman dirence neden olduğu biliniyordu. Ve Aristoteles'in inandığı gibi boşluk imkansız olduğundan , çevresel direncin yokluğunda bir cismin hareketinin nasıl olacağını ­düşünmenin bir anlamı yoktur ­. Bu nedenle Galileo'nun deneyimi, nesnelerin hareket etmeye devam etmesi için bir itme veya çekmeye ihtiyaç duyduğuna inanan Aristoteles'inkinden çok farklıydı . ­Bu, Aristoteles fiziğinin temel öncülüydü, ancak Galileo, herhangi bir müdahale yoksa, hareket eden bir nesnenin doğrusal hareketini ­değişmeden koruduğunu saptadı; ve itmeye, çekmeye veya başka herhangi bir kuvvete gerek yoktur.

Galileo, çeşitli açılarda eğimli düz yüzeyler üzerinde çeşitli cisimlerin hareketini deneyerek hipotezlerini test etti. Topların eğimli düzlemde artan hızla aşağı yuvarlandığını ve topların eğimli düzlemde yuvarlanırken hızlarını kaybettiklerini fark etti. ­Buna dayanarak, topun yatay bir yüzeyde sabit bir hızla yuvarlanacağı sonucuna vardı. Top eninde sonunda duracaktır, ancak şu sebeplerden dolayı değil:

"doğası" (Aristoteles'in teorisinden çıkarılacağı gibi), ama sürtünme kuvveti yüzünden. Galileo, daha az sürtünme olduğunda nesnelerin daha uzun süre hareket etmeye devam ettiğini fark etti; daha az sürtünme ­, daha yüksek hız sabitliği ile sonuçlandı. Sürtünme veya diğer engelleyici kuvvetlerin yokluğunda, yatay ­olarak hareket eden nesnelerin ­sürekli olarak hareket etmeye devam edeceği sonucuna vardı.

Bu ifade, çeşitli deneyler ve bir dizi başka ­gerçekle doğrulandı. Galileo iki eğimli ­levhayı yan yana yerleştirdi. Topun tepede dururken hareket etmesini ve ardından eğimli plakadan aşağı yuvarlanmasını, aşağı yuvarlanmasını ve ardından neredeyse ilk yüksekliğine ulaşana kadar yokuş yukarı tırmanmasını ­izledi ­. Topun tam olarak aynı yüksekliğe yükselmesini yalnızca sürtünmenin engellediğini ve daha pürüzsüz plakalarda topun neredeyse tam olarak başlangıçta alçaldığı yüksekliğe yükseldiğini düşündü . ­Ardından yukarı doğru hareket için eğim açısını azalttı. Açının küçültülmesi ­de benzer bir sonuç verdi; top aynı yüksekliğe kaldırıldığında her seferinde daha fazla yuvarlandı. Sonra kendi kendine şu ­soruyu sordu: "Uzun bir yatay ­plaka kullanırsanız, top ilk yüksekliğe ulaşmaya çalışırken ne kadar yuvarlanır?" Açık cevap şuydu: "Sonsuz derecede uzakta - ­ilk yüksekliğine asla ulaşmadı."

Galileo hareketi başka bir şekilde analiz etti. Topun birinci plaka üzerinde yukarıdan aşağıya hareketi tüm durumlar için aynı olduğundan, topun ikinci plaka üzerinde hareketin başlangıcındaki hızı da tüm durumlar için aynı olmuştur. Top dik bir yokuş yukarı hareket ediyor olsaydı, daha hızlı hız kaybederdi. Daha küçük bir yokuşta hız kaybı daha azdı ve top ­daha uzun süre yuvarlandı. Eğimin olmadığı kritik durumda - yatay bir ­plaka olması durumunda - top hız kaybetmemelidir. Engelleyici kuvvetlerin yokluğunda topun eğilimi, yavaşlamadan sürekli hareket etmekti. Bir nesnenin hareketteki değişikliklere direnme özelliğine - atalet ve ­hızın korunduğu olguya - atalet diyoruz.

Galileo'nun atalet kavramı, Aristoteles'in hareket teorisini çürüttü ­. Aristoteles eylemsizlik fikrini ortaya atmadı çünkü ­sürtünme olmadan hareketin nasıl olacağını hayal edemiyordu. Bu deneylerde, tüm hareketler direniş eylemi altında gerçekleşti ve Galileo bu gerçeği ­teorisinin temeli yaptı.

1642'de, Galileo'nun ölümünden birkaç ay sonra, Isaac Newton doğdu. Newton 23 yaşındayken , Aristoteles'in fikir çağını sona erdiren ünlü hareket yasalarını buldu. ­Bugün yanlış olduğunu düşündüğümüz bu fikirlerin, neredeyse iki bin yıl boyunca bilim adamlarının zihinlerine hakim olması hayret vericidir.

NEWTON. BİYOGRAFİ

Isaac Newton (1642-1727), İngiliz ­matematikçi, fizikçi, ilahiyatçı ve tarihçi. Bir çiftçi ailesinde doğdu.

12 yaşında Grantham Okulu'na girdi, 1661'de Cambridge Üniversitesi'nin Kutsal Üçlü Koleji'ne (Trinity Koleji) subsizer ( ­üniversitede hizmetkarların görevlerini yerine getiren sözde fakir öğrenciler) olarak girdi. para kazan).

Isaac Newton 26 yaşındayken Cambridge Trinity College'da matematik profesörü oldu. 46 yaşında, Newton bir yıl Parlamento Üyesi oldu. 1657'de ikinci dönem için seçildi. TBMM'de iki yıl boyunca tek bir konuşma yapmadı. Bir gün ayağa kalktı ve

büyük adamı dinlemek için toplantı evini sessizlik doldurdu. Newton'un "konuşması" çok kısaydı: Rüzgar nedeniyle pencerenin kapatılmasını istedi.

darphane sahibi olarak atanarak bilimsel çalışmaya geri döndü . Newton, profesörlüğüne geri döndü ve çabalarını ­, o zamanlar çok sayıda olan kalpazanlarla mücadele etmek için darphanenin işleyişini iyileştirmeye yöneltti .­

Mütevazı, eleştiriye duyarlı ve hiç evlenmemiş bir adamdı. Newton, sağlıklı bir beden ve zihni yaşlılığa kadar sürdürdü. 80 yaşında, hâlâ bütün dişleri yerindeydi, görme ve işitme duyusu keskindi ve zihni berraktı. Yaşadığı yıllarda yurttaşları tarafından gelmiş geçmiş en büyük bilim adamı olarak tanındı . ­1705 yılında, bilim adamı Kraliçe Anne tarafından şövalye ilan edildi. Newton 84 yaşında öldü ve Westminster ­Abbey'de İngiliz hükümdarları ve kahramanlarının yanına gömüldü. Hareket yasaları, ­bir adamın 242 yıl sonra aya gitmesine yardımcı olabilir.

NEWTON'UN BİRİNCİ HAREKET YASASI

Aristoteles'in hareket eden cisimlerin sürekli olarak bir kuvvetin etkisi altında olması gerektiği fikri, kuvvetlerin yokluğunda hareket eden bir cismin hareket etmeye devam edeceğini kanıtlayan Galileo tarafından tamamen çürütüldü. Galileo ­, cisimlerin hareket ataletindeki bir değişikliğe direnme eğilimini (özelliğini) çağırdı. Newton, Galileo'nun fikrini geliştirdi ve ilk yasasını çıkardı ve buna göre Eylemsizlik Yasası adını verdi. Newton'un Temel ­İlkelerinden (orijinal Latince'den çevrilmiştir):

Her nesne, diğer cisimler üzerinde hareket edene veya bu cisimlerin hareketi karşılıklı olarak dengelenene kadar, dinlenme veya sabit doğrusal hareket halinde kalmaya devam eder.

Bu yasadaki anahtar kelime "devam ediyor" idi. Nesne, üzerine bir kuvvet etki edene kadar aynı durumda olmaya devam eder: hareket veya durgunluk . ­Cisimlerin hareket değişikliğini engelleme özelliğine ­atalet denir.

Hareketteki değişiklikler, nesnenin eğilimine karşı zorlanmalıdır.­

hareket durumunu kaydedin. ­Bileşik bir kuvvetin yokluğunda, hareket eden nesne ­sürekli olarak düz bir çizgide hareket eder.

Vücutların ataletinin bir örneği, masa örtüsünün ­masanın üzerindeki plakaların altından ustaca çekilmesi ve plakaların ­ilk konumlarında hareketsiz kalmasıdır. (Bu deneyi evde denemeyin!)

Resim. 1.4. atalet örnekleri

Neden, aşağı doğru çekme kuvvetini yavaş ve sürekli olarak artırırsanız, iplik yükün üzerinde kopacak, ancak kuvvetteki keskin bir artış alt ipliği kıracaktır?

Kart tıklandığında neden kartın üzerindeki bozuk para cama düşüyor ?

Çekicin aşağı doğru hareketinden sonra ani bir duruş neden çekicin çalışan kısmının oturmasını kapatıyor?

(Atalet kelimesini "tembel" veya " değişime karşı direnç" olarak düşünebilirsiniz}.

VÜCUT ATALETİNİN GÖSTERİMİ

Vücudun ataletinin iyi bir gösterimi, bir ipe ­asılı duran büyük bir top ile gösterilir. Alt iplik biraz daha kuvvetle çekildiğinde üst iplik kopar ama sert çekersek alt iplik kopacaktır. Üstteki ve alttaki ipler aynı. Topun ağırlığını yalnızca üst ipliğin taşıdığını unutmayın. Böylece, alt iplik kademeli olarak çekildiğinde, yükü yavaşça artırarak, gerginlik üst ipliğe aktarılır. Bu durumda üst iplik herhangi bir zamanda alt ipliğe göre yükün ağırlığından daha fazla yüklenir. Ve bu üst iplik, çekme mukavemetine ulaşıldığında kopar. Bu sırada, alt iplik hala yüküne dayanabilir. Ancak ­alt ipliği keskin bir şekilde çektiğimizde, top ataleti nedeniyle hareketsiz kalma eğilimindedir. Hala topa gözle görülür bir ivme kazandırmak için zamanımız yok. Üst iplik neredeyse aynı yükü - dayanabileceği topun ağırlığını - tutar. Dolayısıyla ­bu durumda alt iplik daha erken kopar. Bu nedenle, ­aşağı doğru kuvveti yavaşça sürekli olarak artırırsanız, büyük topun üzerindeki iplik kırılır, alt ipliği büyük bir kuvvetle keskin bir şekilde çekerseniz, o ­zaman kırılacak olan alt ipliktir.

DÜNYA HAREKETİ

Copernicus on altıncı yüzyılda dünyanın hareketi fikrini ilan ettiğinde ­, atalet kavramı henüz formüle edilmemişti. Dünyanın hareket etme olasılığı hakkında birçok tartışma ve tartışma olmuştur . Dünyayı hareket ettirmek için ­gereken kuvvet miktarı ­hayal gücünün ötesindeydi. Dünyanın hareketine karşı çıkan argümanlardan biri de şuydu.

Bir kuşu düşünün: önce uzun bir ağacın tepesinde dinlenmeye oturur. Bir ağacın altında yerde sürünen büyük bir solucan olduğunu varsayalım . ­Kuş solucanı görür ve ­onu kapmak için dikey olarak planlar. Ayrıca, Kopernik'in muhalifleri şunları söyledi: “Kopernik haklıysa, o zaman Dünya, ­Güneş'in etrafında 1 yılda dönerken saatte 107.000 kilometre hızla hareket ediyor (bu hızı saniyede kilometreye çevirirsek, saniyede 30 kilometre elde ederiz) ), kuştan o kadar uzaklaşırdı ki kuş inişini 1 saniyede yapsa bile solucan Dünya'nın hareketiyle ­30 kilometre hareket ederdi. Bu da demek oluyor ki, o zamanlar kuşun yere düşüp solucan yakalamasının imkansız olduğunu düşündüler.­

Ka. dünya hareket ediyor olsaydı. Ancak kuş yine de solucanı uzun bir ağacın dalından yakalar ­, bu da, o zamanlar dedikleri gibi, Dünya'nın hareketsiz olması gerektiği anlamına gelir.

Bu argümanı çürütebilir misin? Atalet fikrini anlarsan yapabilirsin. Görüyorsunuz, sadece Dünya ­30 km / s hızla hareket etmiyor, aynı zamanda bir ağaç ve bir ağaç dalı ve bir kuş ve bir solucan ve hatta ­onları çevreleyen hava.

Etraftaki her şey 30 km/s hızla hareket ediyor. Hareket halindeki cisimler , üzerlerine etki eden dengelenmemiş/dengelenmemiş kuvvetler yoksa hareket halinde kalırlar . ­Böylece, bir kuş bir daldan aşağı uçtuğunda, 30 km/s'ye eşit olan yana doğru ilk hareketi değişmeden kalır. Tüm ortamın genel hareketinden bağımsız olarak solucanı yakalar .­

Doğu tarafındaki duvara yaslanın. Ayaklarınız yere mümkün olduğunca uzun süre değmeyecek şekilde zıplayın. Saniyede 30 km hızla hareket eden bir duvara mı çarpacaksınız ? ­Hayır, çünkü atlamadan önce, atlama sırasında ve sonrasında da yatay olarak 30 km/s hızla hareket ediyordunuz. Dünyanın Güneş'e göre hızı 30 km/s'dir, ama bu size göre duvarın hızı değildir.

Dört yüz yıl önce, bu tür fikirleri düşünen insanlar, ­yalnızca atalet kavramını bilmedikleri için değil, aynı zamanda yüksek hızda hareket eden araçları olmadığı ve bu nedenle gerekli deneyime sahip olmadıkları için bazı zorluklarla karşılaştılar. . Yavaş ­, sallanan at arabaları, atalet etkilerini ortaya çıkaracak deneyler yapmalarını engelledi. Bugün hızlı trene, arabaya, otobüse ya da uçağa bir bozuk para atıyoruz ve dikey olarak hareket eden bir madeni parayı ­hareketsiz dururken, hareket etmeden atıyormuş gibi yakalıyoruz. Atmadan önce, atış sırasında ve atıştan sonra yatay hareket aynı kaldığında atalet yasasının kanıtını görüyoruz . ­Madeni para bize göre dikey olarak hareket etmeye devam ediyor. Dikey yerçekimi kuvveti sadece madalyonun ­dikey hareketini etkiler.

Bugünkü hareket anlayışımız ­atalarımızınkinden çok farklı. Aristoteles eylemsizlik kavramlarını bilmiyordu çünkü ­etrafındaki her şeyin aynı hareket yasalarına göre hareket ettiğini göremiyordu. Gök cisimlerinin hareket kurallarının Dünya'dakilerden farklı olduğunu hayal etti. Sabit bir kuvvetin neden olduğu dikey hareketi doğal ve yatay hareketi doğal olmayan olarak temsil etti . ­Galileo ve ­Newton bir yandan her türlü hareketin aynı kurallara göre gerçekleştiğini anlamışlardı. Öte yandan, deneyleri yetkin bir şekilde kurabildiler ve sonuçlarını doğru bir şekilde anlayabildiler. Bu sonuçların genelleştirilmesi gerekiyordu. Ne de olsa, düzgün doğrusal hareket, düz bir çizgi veya bir düzlem ile aynı gözlemlenemeyen soyutlamadır. ­Kesinlikle düzgün ve doğrusal ­hareket elde edilemez. Herhangi bir cismin, diğer cisimlerin üzerindeki etkilerinden tamamen bağımsız olması imkansızdır. Ancak bilimin gerçek dehaları, doğru genellemeyi, soyutlamayı getirmeyi başardılar. Ve sonra, sürtünme gibi başka bir karşıt kuvvet yoksa, aslında cisimlerin hareketinin hareketi destekleyen bir kuvvet gerektirmediği ortaya çıktı.

MEKANİKTE TANIMLANMAZ KAVRAMLAR VE AKSYOMS

Geometri çalışarak, bilimdeki tüm temel kavramlara kesin tanımlar vermenin imkansız olduğunu gördünüz. Bir ­karenin ne olduğunu açıklayabilirsiniz, ancak bunun için şu kavramları kullanmanız gerekir: nokta, çizgi, doğru parçası, açı, düzlem, çokgen. Bu terimlerin de tanımlanması gerekir. Ve onları nasıl tanımlayabilirim? Yine farklı terimler kullanarak. Ve böylece bu tür bir akıl yürütme döngüler içinde gitmez, böylece bir parçadan tanım verirken ­düz çizgi kavramına güvenmiyoruz ve düz bir çizgiyi tanımlarken ­segment kavramına güvenmiyoruz. , bazı kavramlar tanımsız kabul edilir.

Bu bölümde, mekaniğin ilk tanımsız kavramlarını zaten tanıtmıştık. Onlara katı tanımlar veremeyiz, sadece bazı açıklamalar verebiliriz. İşte kavramlar.

Atalet, hızındaki bir değişikliğe direnmek için herhangi bir cismin özelliğidir . ­Böyle bir açıklama hiçbir şekilde tam anlamıyla bir tanım olarak kabul edilemez.

Kuvvet, bir cismin hızının değişmesinin nedenidir.

İlerde ihtiyaç duyacağımız böyle bir başka kavram da geometrik kavramıyla kesişir. Bu maddi bir noktadır. Bir noktanın geometride tanımı yoktur . ­Bu sonsuz küçük bir alandır. Yani diyebilirsiniz, ancak bu bir tanım değildir, çünkü "alan" kavramının kendisi bir dizi nokta olarak tanımlanır. Fizikte maddesel nokta, atalete sahip ve ­çok küçük boyutları olan bir cisimdir. Teorik olarak, sonsuz küçük. Ancak pratikte ­, yalnızca böyle bir cisim, verilen problemde vücudun kat ettiği yola kıyasla boyutları çok küçük olan maddi bir nokta olarak kabul edilebilir.

Galileo'nun topları yalnızca yaklaşık olarak maddi noktalar olarak kabul edilebilirdi. Aslında yuvarlanan bir top çok karmaşık bir hareket yapar. Topun bu problemde kat ettiği yol, topun çapının üç katı ise, böyle bir top maddi bir nokta olarak kabul edilemez. Galileo'nun yeni deneylerinde toplar, çaplarının 50-100 katı mesafelerde hareket etti. Maddi noktalar olarak kabul edilmelerinin tek nedeni budur.

özel bir çekince bulunana kadar maddi noktaların hareketini dikkate alacağız .­

Tanıtılan tanımlanamaz kavramlar temelinde, geometride olduğu gibi, temel aksiyomları ispatsız olarak ortaya koyuyoruz. Fizikte, bir aksiyom (veya doğa yasası), çok sayıda iyi yerleştirilmiş deneyin genelleştirilmesinin sonucudur. Böylece, birinci yasa bize Galileo ve Newton tarafından açıklanmıştır. Diğer cisimlerin etkisinin yokluğunda, herhangi bir cisim hareketsiz veya düzgün doğrusal hareket halinde kalır.

Aşağıda, tanımsız kavramları ve aksiyomları tanıtacağız ­. Bunlardan ve diğerlerinden çok az var. Cisimlerin hareketinin geri kalan düzenlilikleri, neredeyse tamamen deneyimle doğrulanan aksiyomlardan kaynaklanır. Ama bu harika. Dünyanın matematiksel olarak tam olarak inşa edildiği ortaya çıkıyor. Kısmen aklımızın kavrayabileceği evrensel yasalara göre yaşar ve çalışır . ­Sonuç olarak, bu yasaları en başından beri koyan, bizimkinden daha büyük ve daha iyi olan Akıldı.

Bölüm 2

DOĞRUSAL HAREKET

TEMEL ŞARTLAR                             

Bir vektör niceliği, fizikte hem sayısal değeri hem de ­yönü olan bir niceliktir.

Bir skaler miktar, yönü olmayan, yalnızca sayısal bir değer olarak belirtilen bir miktardır .­

Hız - hareket hızı, birim zamanda kat edilen mesafe.

Anlık hız, belirli bir zamandaki hızdır.

Ortalama hız, kat edilen toplam mesafenin bu yolculukta harcanan zamana bölümüdür.

Hızlanma - birim zaman başına sayısal değer ve / veya yöndeki hız değişim oranı .­

Sadece bir kuvvet-yerçekiminin etkisi altında ­serbest düşme hareketi .

GÖRSEL HAREKET

Doğadaki en yaygın olaylardan biri harekettir. Bir cismi uzayda farklı zamanlarda farklı noktalarda fark edersek hareket ediyor deriz. Açıkçası, bu durumda, hareket eden cisim, etrafındaki nesnelere göre yerini değiştirir. Örneğin, saat kadranındaki ibre bir bölümden diğerine hareket eder; nehir boyunca yüzen bir tekne , nehrin her iki kıyısında bulunan çeşitli nesnelerin yanından geçerek yavaş yavaş süzülür; ­hareket eden bir araba bir yerden diğerine geçer: tüm bu cisimler hareket halindedir, çünkü bazı nesnelerden uzaklaşarak diğerlerine yaklaşırlar. Dağlar, evler, ağaçlar vb. gibi hareketsiz nesneler bize zıt bir fenomen sunar. Cisimler tarafından çevredeki nesnelerle ilişkili olarak korunan bu değişmeyen duruma genellikle dinlenme denir.­

Yukarıda söylenenlerden, bir cismin hareketini tespit etmek için başka bir cismin değişmeyen konumunu akılda tutmak gerektiği sonucu çıkar. Tüm cisimler (ve biz gözlemciler olarak onlarla birlikte) aynı anda, aynı yönde ­ve aynı hızda hareket edersek, o zaman tüm bu cisimlerin bize hareketsiz görüneceği açıktır, çünkü aralarındaki göreli konum değişmeden kalacaktır. bu durum. . Yani örneğin yıldızlarla dolu gökyüzüne, dağlara, ormanlara ve şehirlere baktığımızda bu cisimler bize hareketsizmiş gibi gelir. Ancak daha kesin bir gözlem, bize uzak oldukları için hareketsiz görünen ­gök cisimlerinin, hatta yıldızların bile sürekli ­hareket halinde olduklarını gösterir. Benzer şekilde küre. bize hareketsiz görünen evler, kiliseler ve diğer nesnelerin üzerinde hareketsiz durduğu, kendi ekseni etrafında ve Güneş'in etrafında hareket ettiği.

Bunu okurken, Güneş'e göre saatte yaklaşık 107.000 kilometre hızla hareket ediyorsunuz ve galaksimizin merkezine göre daha da hızlı hareket ediyorsunuz.

Bir cismin hareketini tartıştığımızda, onun ­başka bir cisme göre hareketini tanımlıyoruz. Hareket halindeki bir otobüste koridorda ilerlerken, ­otobüsün zemindeki hızınız yoldaki hızınızdan farklı olacaktır. Bir arabanın saatte 100 km hıza ulaştığını söylediğimizde yola göre hızı kastediyoruz. ­Aksi belirtilmedikçe, çevremizdeki nesnelerin hızlarından söz ettiğimizde, onların Dünya yüzeyine göre hızlarından bahsediyoruz.

Sandalyeye oturduğunuzda Dünya'ya göre hızınız sıfır, Güneş'e göre ise 30 km/s'dir.

Doğanın hiçbir yerinde tam ve mutlak ­dinlenme halindeki cisimleri bulamayız.

Bu, Dünya'da gözlemlediğimiz barışın gerçek veya mutlak olmadığını, yalnızca zahiri veya göreceli olduğunu gösterir. Gerçek ve göreli barış arasındaki farkı daha iyi anlamak için ­, bir teknede yüzen bir adam hayal edelim . ­Vücudu, teknenin kendisinde onu çevreleyen nesnelere göre hareketsiz olmasına rağmen, nasıl. örneğin direkler, masa, banklar, ancak kıyıda yatan yavaş yavaş gözden kaybolan nesnelere baktığında ­aynı kişi, üzerinde nesneler bulunan teknenin kendi kendine hareket ettiğine ikna olabilir. Bir odadaki bir masayı bir yerden başka bir yere taşırsak aynı şey olur . ­Üzerinde çeşitli şeylerin bulunduğu masanın bu hareketiyle, bunlar masadaki ­yerlerini (masaya göre yerlerini) korusalar da, aynı zamanda odanın duvarlarına göre konumlarını değiştirirler.

Bu nedenle, ilk bakışta bir evin, bir dağın ve tüm bir şehrin hareket etmesi tuhaf görünüyorsa, o zaman tablo örneğini hatırlayın. Ev, dağ ve şehir, üzerinde durdukları Dünya ile birlikte hareket eder .

REFERANS SİSTEMİ

Böylece, herhangi bir cismin veya nesnenin yalnızca diğer cisimlere göre hareket ettiğini veya durduğunu görüyoruz. Böyle bir nesnenin hareket ettiğini söylemenin, hareket ettiği diğer cisimlere göre gösterilene kadar bir anlam ifade etmediği ortaya çıktı. Ayrıca bu cismin hareketini sayısal olarak tarif edebilmek için orijinal cisme (taşınmaz olarak alınan) hareket yönündeki mesafelerinin ölçülmesi ve zaman referansının başlangıç anının belirtilmesi gerekmektedir.

Diyelim ki kilometre direkleri olan düz bir yolda durduk. 0 numaralı sütunun yanında duruyoruz ve kesin olarak tanımlanmış bir zamanda kronometremizi açtık. Referans sistemimiz var. Bizim durumumuzda, sütunumuz referans gövdesidir, seçilmiş bir yönümüz vardır, çünkü yalnızca bir koordinat çizgisi boyunca gözlemliyoruz - yol, bir kronometremiz ve bir ­gözlemcimiz var. Fakat. Kesin olarak, hareket sadece seçtiğimiz düz çizgi boyunca gerçekleşemez. Ve sonra, herhangi bir andaki cisimlerin konumunu belirlemek için, ikinci eksene (bir düzlemdeki hareketi düşünürsek) ve genel durumda, uzaydaki hareketi düşünürsek ­, üçüncü koordinat eksenine ihtiyacımız olacak. .

Arkadaşınız arabasıyla aynı yolda giderken trafiği inceliyor. Aynı yolu izlediği koordinat ekseni için referans gövdesi olarak aldığı oydu ve saati bizimkiyle tamamen aynı çalışıyor. Hesaptan farklı bir sistem almış ­. İçinde kendisi dinleniyor ve biz, direğimizde duruyoruz, arabasının hızında, sadece ters yönde hareket ediyoruz.

Dolayısıyla referans sistemi dört ana ­bileşenden oluşur:

1.    referans organı;

2.    Bu gövde ile ilişkili koordinat sistemi;

3.    Belirli bir başlangıç zamanı olan saat;

4.    gözlemlediği olayları hiçbir şekilde etkilemediği ­varsayılır ).­

Doğada, referans sistemleri kendi başlarına var olmazlar. Referans sistemi dördüncü noktası tarafından oluşturulur - fiziksel bir sorunu çözen makul bir kişi olan gözlemci. Belirli bir problemde referans çerçevesini nasıl seçeceğiniz size kalmıştır. Bir referans gövdesi nasıl seçilir, koordinat eksenleri nasıl yönlendirilir. Kullandığınız formüllerin ve hesaplamaların basitliği veya karmaşıklığı buna bağlı olacaktır. ­Çoğu zaman, bir sorunu çözmek için kapılan adamlar, hesaptan hangi sistemde çalışacaklarını düşünmezler . Sonuç olarak, ­diyelim ki, hızı neye karşı hesapladıklarını bulamıyorlar . ­Bazen referans sisteminin doğru seçimi, sorunun çözümünü önemli ölçüde basitleştirebilir.

YÖRÜNGE. YOL. HAREKETLİ

Bu nedenle, bir referans sistemi seçtik. Yolun sıfır kilometre direğimizde bir saatle duruyoruz ­ve koordinat ekseni onun düz bölümü boyunca yönlendiriliyor. Basitlik adına şimdilik bir eksen yeterli. Arabaların ­yoldaki hareketlerini inceliyoruz.

Ve burada, önceki bölümün sonunda tanıtılan maddi nokta kavramını hatırlıyoruz. Diyelim ki araba 20. kilometre işaretiyle direğin tam karşısında durdu . ­Ön tekerlekler biraz daha ileri gitti, arka tekerlekler direğe biraz ulaşmadı. Referans çerçevemizde arabanın nerede, bizden ne kadar uzaklıkta olduğunu söyleyebilir miyiz? Bizim sorunumuz için ­, bizden 20 km uzaklıkta yer aldığını söylemek doğrulukla yeterlidir. Bu mesafe arabanın boyutlarından çok daha büyük olduğu için bu ölçüler 20 km'lik bir mesafeye benzetilir. kolayca ihmal edilebilir. Ve makineye koordinat eksenimizde bir nokta atanabilir. Bu durumda ­makinenin hareketini maddesel bir noktanın hareketi olarak ele alıyoruz. Bundan sonra özel bir çekinceye kadar sadece maddi noktaların

hareketinden bahsedeceğiz .­

Bir arabayı hendekten çıkarma veya tekerleklerini değiştirme problemini çözüyor olsaydık, bu durumda ölçülen mesafeler arabanın uzunluğundan daha büyük veya sadece biraz daha az olurdu ve artık dikkate almak mümkün olmazdı. maddi bir nokta olarak.

Görevimizde, bizim için yeterli doğrulukla, arabaları ­malzeme noktaları olarak kabul edebilir ve koordinatlarını kilometre noktalarından hesaplayabiliriz. Arabalar yol boyunca gidiyorsa, belirli bir zaman aralığında kat ettikleri yol ­kolayca belirlenir: ilk koordinatı son koordinattan çıkarırız ­. Hareket halindeki malzeme noktamızın sürekli olarak ziyaret ettiği, uzayın tüm balyalarını birleştiren çizgiye denir. yörünge ­_ Yörüngenin uzunluğu, belirli bir zamanda kat edilen yol veya mesafe olarak adlandırılır.

Arabalar sadece bizim yolumuzda gidiyorsa (ve yolun kendisi düz ve düzse), ­herhangi bir anda ihtiyacımız olan arabaların konumunu bilmemiz için bir koordinat ekseni yeterlidir. Tüm yörüngeleri o zaman düz bir çizginin parçalarıdır. Arabalar yan yollara dönerse yörüngeleri daha zor olacak ve ikinci bir koordinat eksenine ihtiyacımız olacak. Yollar kavisli veya kesik çizgiler olacaktır. Arabalar kalkmayı öğrenirse veya yollar sarp dağlara çıkarsa, yörüngeler daha da zorlaşacak ve ayrıca üçüncü bir koordinat eksenine - dikey olana ihtiyacımız olacak. Bununla birlikte, yörüngenin uzunluğu ­her zaman yalnızca bir sayı ile ölçülecektir.

başlangıç ve ­bitiş noktalarını birleştiren (belirli bir süre için ) ­yönlendirilmiş düz ­çizgiye ­yer değiştirme denir ­. Hem uzunluk hem de ­yön ile karakterizedir. Doğrusal ­hareket durumunda (geri dönüşü olmayan), hareketin uzunluğu kesinlikle yola eşittir. Herhangi bir eğrisel hareket durumunda, yörünge ve yer değiştirme çakışmaz ve yer değiştirmenin uzunluğu her zaman yoldan daha az olacaktır.

Hem sayısal bir değer hem de bir yön ­(başlangıç noktasından bitiş noktasına) ile karakterize edilen bir yer değiştirme, bir vektör miktarıdır. Vektörel nicelikler, şu niceliklerdir. sadece sayısal bir değer belirtmekle yetinmeyecekleri yönü de önemlidir. Bu arada, yol bir vektör miktarı değil, yalnızca sayısal bir değerle tamamen karakterize edilen skaler bir niceliktir. Zaman aynı zamanda skaler bir niceliktir.

vektör miktarlarını işleme yeteneğine ihtiyacımız olacak ­, ancak şimdilik aşağıdaki önemli duruma dikkat edin. Bir maddi noktanın hareket yörüngesi düz bir çizgi olmasa bile, zaman aralığını ve yörüngenin ilgili bölümünü ne kadar kısa alırsak, bu kısa süre boyunca kat edilen yol ve hareketin uzunluğu o kadar yakın olacaktır. .

HIZ

Galileo'dan önce insanlar uzaydaki nesnelerin hareketini ­basitçe "yavaş" veya "hızlı" olarak tanımladılar. Bu tür açıklamalar son derece yanlıştı. Katedilen mesafe ve harcanan zaman göz önüne alındığında, ­hızı ölçmeye ilk başlayanın Galileo olduğuna inanılıyor . Hızı birim zamanda katedilen mesafe olarak tanımlamıştır. Galileo'nun mesafeleri oldukça kolay bir şekilde ölçebilmesi ­ilginçtir , ancak kısa ­zaman dilimlerini ölçmek o zamanlar çok zor bir işti. Zamanı ölçmek ­için kendi nabzını veya bir "su saatinden" damlayan su damlalarını kullandı.

 

Örneğin, bir bisikletçi 16 metreyi 2 saniyede kat ettiyse, o zaman saniyede 8 metre hızla hareket ediyordu.

Hızı ölçmek için herhangi bir mesafe ve zaman birimi kombinasyonu kullanılabilir ; ­motorlu araçlar (veya daha uzun mesafeler ­) için hız birimleri genellikle saatte kilometredir (km/s). Daha kısa mesafeler için metre/saniye (m/s) kullanmak daha kullanışlıdır.

ORTALAMA SÜRAT

Sabah önceden planlanmış bir rotada yürüyüşe ­çıktıysak, yol boyunca molalar verdik (yani hareket etmedik, zaman açıkken durduk) ve akşam eve geri döndük. katedilen mesafe ve katedilen süre ­, ortalama seyahat hızını bulunuz .

Ortalama hız aşağıdaki gibi tanımlanır:

!                                     Kat edilen toplam mesafe

Ortalama hız ------------------                                        

geçen zaman

Ortalama hız kolayca hesaplanabilir. Örneğin ­90 km'lik bir mesafeyi 1 saatte gidersek, ortalama hızın saatte 90 km olduğunu söyleyeceğiz. Örneğin, 270 kilometreyi 3 saatte gidersek, o zaman:

Kapsanan toplam mesafe 270 km

Ortalama. hız = --------------- ^; ------------ -- ---------- ■ = -------- = 90 km/s

Geçen süre                                                           3 saat

Gördüğümüz gibi, kilometre (km) cinsinden mesafe saat (h) cinsinden süreye bölündüğünde, cevap saatte kilometre (km/s) cinsindendir.

Ortalama hız, kat edilen toplam mesafenin toplam seyahat süresine bölümü olduğundan , ortalama hızı bilmek bize hızın daha kısa zaman aralıklarında nasıl değiştiğini veya değişip değişmediğini söyleyemez. Çoğu durumda, yolun farklı bölümleri için farklı hızlarımız vardır, bu nedenle ortalama hız genellikle ­vücudun farklı zaman noktalarındaki hızından çok farklıdır.

Ortalama hızı ve seyahat süresini bilirsek, kat edilen mesafeyi hesaplamak çok kolaydır. İşte hesaplamak için basit bir denklem:

Yani, ortalama hız saatte 90 kilometre ise, 3 saatlik bir yolculukta ­270 kilometre (90 km/s • 3 saat) yol kat etmişsinizdir.

ANINDA HIZ

Bir cismin hızını hesapladığımızda, ­hareketin ilk ve son noktalarını aldığımız, kat edilen mesafeyi (veya yer değiştirmeyi) belirlediğimiz ve ardından geçen zamanın değerine bölerek tam olarak ortalama hızı elde ettiğimiz açıktır. . Eğer pdi'nin herhangi bir bölümündeki ortalama hız sabitse, o zaman harekete tekdüze denir ve hızı her zaman sabit olacaktır. Burada her şey basit.

Gerçek hayatta, hareketli cisimler genellikle değişken hıza sahiptir (hızdaki değişiklikler). Örneğin bir araba caddede önce 60 km/s hızla gidebilir, sonra kırmızı ışıkta yavaşlayabilir, ­durabilir (durma anındaki hız 0 km/s'dir) ve sonra tekrar hızlanabilir, ancak 20 km/s'ye kadar (bu hareketin nedeni yolun durumuna ve yol kurallarına bağlı olabilir).

Bir arabanın hızını, hız göstergesine bakarak istediğiniz zaman belirleyebilirsiniz. Herhangi bir andaki hıza anlık hız denir . Ancak anlık hızın değeri matematiksel olarak nasıl belirlenir? Zaman aralıklarını (ve buna bağlı olarak yolları/yer değiştirmeleri) giderek daha az almaya başlarsak, o zaman hareketin küçük bölümlerindeki ortalama hızı - bize uyan bir doğrulukla - sabit olarak kabul edebiliriz. Yolun küçük değerini zamanın küçük değerine böleceğiz . ­Bu durumda, bölümün (hız) değeri, tam olarak belirli bir anda hareket hızımızı} ­^{7 giderek daha doğru bir şekilde yansıtacaktır. Geleneksel olarak} anlık hız olarak adlandırılan bir nicelik elde edeceğiz . ­Her zaman sadece bir hata ile belirlenir, çünkü çok kısa süremizde hızın değişmediğine inanıyoruz, aynıydı. Bu nedenle, anlık hız, çok kısa bir süre boyunca hareketin ortalama hızıdır. Ya da daha basit olarak: herhangi bir andaki hıza anlık hız denir.

I                                                            Kat edilen mesafe                              I

anlık hız =                                                                        ben

Çok kısa bir süre.

HIZ VEKTÖRÜ

yönünün sayısal değerini bildiğimizde, onun hız vektörünü de biliriz. Örneğin bir araba 60 km/h hızla gidiyorsa hızının sayısal değerini biliyoruz. Ama 60 km/s hızla kuzeye hareket ediyor dersek sayısal bir değer ve yön belirtmiş oluyoruz.

Hem bir yönü hem de ­sayısal bir değeri gösteren bir niceliğe vektör niceliği denir. Ve yalnızca sayısal bir değeri olan ­bir niceliğe skaler nicelik denir. Hız bir ­vektör miktarıdır. Sadece sayısal değerle değil, aynı zamanda yön ile de karakterize edilir ­. Yörüngenin herhangi bir bölümündeki eğrisel hareketle, yer değiştirme vektörünün yönü her zaman değişir. Hız vektörünün yönü ­de tamamen aynı şekilde değişir. Çok kısa kesitlerde, daha önce gördüğümüz gibi, hareketin yolu ve uzunluğu neredeyse çakışıyor ve aynı yerde hız vektörünün yönü (zaten anlık hız), yer değiştirme vektörünün yönü ile neredeyse çakışıyor. Ani hız vektörünün her zaman belirli bir noktada yörüngeye teğet olarak yönlendirildiği kesin olarak kanıtlanabilir (bunu burada yapmıyoruz) .­

Yani hız bir vektör miktarıdır. Açıkçası, sadece sayısal ­değerini belirtmek yeterli değildir. Ancak şimdi ele alacağımız doğrusal hareket çalışmasında , bu vektör her zaman koordinat ekseni boyunca yönlendirilir. ­Ve sonra hızın yönünü grafiksel olarak belirtmeye gerek yoktur. Sadece bir işaret yeterlidir. Yer değiştirme pozitif ise veya. ki bu aynıdır, koordinat ­artar, ardından hız pozitiftir. Nokta ­eksen yönünün tersi yönde hareket ederse koordinat azalır, o zaman hız negatif olur. O halde problemleri çözmek için yönü özellikle belirtmek gerekli değildir ­, sadece hızın işaretini doğru olarak belirtmek yeterlidir.

SABİT HIZ VEKTÖRÜ

Sabit hızla hareket eden bir cisim (madde noktası) hızlanmaz ­veya yavaşlamaz. Sabit bir hız vektörü, hızın büyüklük veya yön olarak değişmediği anlamına gelir. Sabit yön düz bir çizgidir, herhangi bir kıvrımı olmayan bir cismin yoludur. Böylece, sabit bir hız vektörü, sabit bir hızda doğrusal hareket anlamına gelir.

Bir önceki bölümde Galileo ve Newton bizi, düzgün doğrusal ­hareketin, yani sabit bir hız vektörüyle ­hareketin, beden üzerinde başka hiçbir cismin hareket etmemesinin veya diğer cisimlerin etkisinin karşılıklı olarak telafi edilmesinin bir sonucu olduğuna ikna ettiler. Daha sonra, birbirine göre düzgün ve doğrusal olarak hareket eden iki referans çerçevesinin ­hakları eşit olduğu ortaya çıkıyor. İçlerindeki işlemler aynı şekilde ilerler ve aynı formüllerle tanımlanır. Zaten bir uçağa yazı tura attık ve uçağın ­hızının ­Dünya'ya göre sabit olup olmadığını gördük. o zaman Dünya'daki gibi parmaklarımızdan bir madeni para uçacak. Trenin penceresinden komşu trene bakarsak, ancak her ikisi de Dünya'ya göre düzgün hareket eder veya durursa, o zaman biz varız. açmanın arkasındaki diğer nesneleri görmemek.

yine de trenimizin mi yoksa komşu trenin mi ters ­yöne gittiğini hemen tahmin etmeyeceğiz.

Bu tür referans çerçevelerine atalet denir. Ve hareket göreli olduğu için hepsi kendi aralarında eşittir. Belirli bir referans çerçevesinin atalet olup olmadığını belirlemek ­için, başka bir atalet referans çerçevesine göre düzgün ve doğrusal olarak hareket ettiğinden emin olunmalıdır.­

Dünya üzerindeki cisimlerin hareketi ile ilgili problemler için, dünyanın yüzeyi ve ­onunla ilişkili referans çerçevesi, yüksek bir doğruluk derecesi ­ile atalettir (bu doğruluk daha sonra sayısal olarak tahmin edilebilir). Buna göre, bir cisim Dünya'ya göre düzgün ve doğrusal olarak hareket ederse, onunla ilişkili referans çerçevesi de atalet olacaktır.

Newton tarafından keşfedilen ve daha sonra tartışılacak olan hareket yasaları, ­yalnızca atalet referans çerçevelerinde çalışır.

Diyelim ki nehirde yüzen bir sal üzerinde yürüyorsunuz. Vanga'nın ­sala göre hızı 4 km/s'dir. ve salın kıyıya göre hızı 2 km/h'dir. Akıntı yönünde yürüyorsanız, hızınızın kıyıya göre 6 km/s olacağını hesaplamak kolaydır. Akıntıya karşı gidiyorsanız, kıyıya göre 2 km / s hızla ve akıntıya karşı ilerliyorsunuz demektir. Bu örnek, bir referans çerçevesinin hızının diğerine göre doğru eklenmesi (veya çıkarılması) ile bir atalet referans sisteminden diğerine hareket etmenin mümkün olduğunu göstermektedir ­. Böyle bir hız eklemesi için problemleri çözerken, referans çerçevesini en uygun şekilde seçin ve problemlerin çözümü en kolay hale gelecektir.

DEĞİŞKEN HIZ VEKTÖRÜ

Hız sayısal olarak veya yönsel olarak (veya ­her ikisi) değişirse, hız vektörü de değişir. Örneğin, ­virajlı bir yolda bir arabanın sayısal olarak sabit bir hızı vardır, ancak hareket yönü ­değiştiği için hız vektörü ­de sabit değildir.

HIZLANMA

Bir cismin hızını, büyüklüğünü değiştirerek, hareket yönünü değiştirerek veya her ikisini birden değiştirerek değiştirebiliriz. Hız vektörünün ne kadar hızlı değiştiği, ivme adı verilen bir nicelikle gösterilir:

,,                       Hız vektörü değişimi

ivme =------------------------------------------------------

Zaman

Arabanın hızlanmasına aşinayız. Sürücü gaz pedalına bastığında (gaz pedalı ­(kelimenin tam anlamıyla gaz pedalı) olarak adlandırılır), araba hızlanır ve yolcular koltuklara bastırılmış gibi göründükleri için bunu hissederler. ( ­Ataletsel bir referans çerçevesini hızlanan bir araba ile ilişkilendirmek artık mümkün değil).

İvmeyi tanımlayan ana fikir, hızdaki değişimdir. Örneğin yürüyoruz ve 1. saniyede hızımızı kademeli olarak 0,5 m/s'den 1 m/s'ye ve ardından sonraki saniyede 1,5 m/s'ye çıkarıyoruz ve sonraki saniyede 2 m/s'de koşmaya başlıyoruz vs. Her saniye hızımızı saniyede 0,5 metre değiştirdik. Hız vektöründeki bu değişime ivme diyoruz.

Hız vektöründeki değişim _                              _

İvme = ——— ------------------- - ------          = Oe m/s : 1s = Oe m/ss

Zaman aralığı

Bu durumda ivme 0,5 metre/saniye ⁷ /saniyedir (kısaltma 0,5 m/s ² ).

Zaman biriminin iki kez listelendiğine dikkat edin: önce hız vektörü için, ardından hız vektörünün değiştiği zaman aralığı için. Ayrıca ivmenin yalnızca hız vektöründeki bir değişiklik olmadığına dikkat edin; zamanla değişim oranı veya hız vektörünün saniyedeki değişimidir. Hız vektörünün değişim oranı değişmiyorsa ivme ­sabittir.

İvme vektörel bir niceliktir, ancak doğrusal hareket ­için (hızda olduğu gibi) ivmeyi yalnızca cebirsel bir işaretle belirlemek mümkündür. Hız artarsa, ivme pozitiftir ve azalırsa (yavaşlama), ivme negatif olarak kabul edilmelidir.

Newton'un birinci yasasına göre ilerlemeye devam eden sürücü sert frenlemeyi hisseder .­

İvme terimi , hızın sayısal değerini hem azaltmak hem de artırmak için geçerlidir. Biz diyoruz örneğin, ne fren makine büyük bir yavaşlama ivmesi üretir ­, yani makinenin hızının sayısal değerinde saniye başına daha büyük düşüş ­. Buna genellikle inhibisyon diyoruz. Otobüs veya araba sürücüsü frene bastığında frenleri ­hissederiz ­ve ­öne doğru

eğiliriz.­

hızlanırız , ­sabit hızla hareket etsek bile hareketimizin ­yönü ­değiştikçe hareketimizin hız vektörü de ­değişir. Bu ivmeyi virajın dışına doğru eğilirken hissediyoruz.

Bir dahaki sefere otobüse bindiğinizde şu gerçeğe dikkat edin - engebeli yolların etkisini ortadan kaldırırsanız ­, hareketi tekdüze olduğu sürece, ne kadar hızlı hareket ederse etsin, otobüsün üzerinde herhangi bir çaba harcamadan durabilirsiniz . Bir madeni parayı dikey olarak ­atabilirsiniz ­ve sanki otobüs duruyormuş gibi elinize düşecektir. Veri yolu ile ilişkili referans çerçevesinin ­atalet olduğu ortaya çıkıyor ve madeni paralar içinde "doğru" uçuyor. Ve sadece otobüs yavaşladığında, hızlandığında veya döndüğünde, yani hızlanarak hareket ettiğinde, o zaman hareketsiz durmanız zordur ­. ve madeni para , parmaklardan ayrıldığı anda Dünya'ya göre sahip olduğu aynı hızı ataletle koruyarak kesinlikle ­elden uçacaktır .­

Hızlanma (skaler) -
hız değerinin birim zamanda ne kadar değiştiğini gösteren bir değer.

hızın büyüklüğünün ve yönünün birim zamanda
ne kadar değiştiğini gösteren bir vektör değeri .
Benim için basitleştirilmiş: hızlanma, hızdaki değişim oranıdır.

GALILEO'NUN TILT UÇAĞINDA HIZLANMA

eğimli bir düzlem üzerinde yaptığı deneylerle genel bir ivme teorisi geliştirdi . ­Başlıca ilgi alanı düşen ­nesnelerdi ve zamanı ölçmek için doğru bir aletin yokluğunda, ivmeyi azaltmak ve ivmeli hareketi daha yakından incelemek için eğimli düzlemleri etkili bir şekilde kullandı.

sonraki saniyelerde aynı hıza ulaştığını fark etti ; ­yani top ­sabit ivme ile hareket eder. Örneğin belirli bir açıyla eğimli bir düzlem üzerinde yuvarlanan bir top, yuvarlandığı ­her saniye için saniyede 2 metre hız kazanabilir. Bu her saniye artış hızlanmadır. Bu hızlanma sırasında 1 saniye aralıklarla anlık hızı ­sırasıyla 0, 2, 4, 6, 8, 10 metre/saniye olacaktır. Durgun halden serbest bırakıldıktan sonraki herhangi bir zamanda topun anlık hızının, ivme çarpı süreye eşit olduğunu görebiliriz:

Kazanılan hız = Hızlanma• Süre j

Topun ivmesini denklemde yerine koyarsak (saniyede 2 metre), birinci saniyenin sonunda topun 2 m/s hızla hareket ettiğini görebiliriz; ⁷ saniyenin sonunda - 4 m / s hızında; 10. saniyenin sonunda - 20 m/s hızla; vb. Herhangi bir andaki anlık hız , nesnenin ivmelenmekte olduğu saniye sayısıyla çarpılan ivmeye eşittir .­

Galileo, eğim arttıkça ivmenin de arttığını keşfetti. Geliş açısı dikey olduğunda top maksimum ivme kazanır. ­Sonra serbest düşen bir cismin ivmesiyle düşer. Galileo, ağırlığı ve boyutu ne olursa olsun (hava direncinin ihmal edilecek kadar küçük olduğu durumlarda) tüm cisimlerin aynı sabit ivmeyle düştüğünü keşfetti .­

Cisimlerin Dünya'nın çekiminden dolayı aldığı ivme her saniye 9,8 m/s'dir.

SERBEST DÜŞÜŞ. NE KADAR HIZLI?

Nesneler yerçekimi kuvvetinin etkisi altına girer. Düşen bir ­nesne, yerçekimi kuvveti dışında herhangi bir etkiden bağımsız olduğunda, ­serbest düşme durumundadır (Hava direncinin düşen nesneler üzerindeki etkisini henüz dikkate almıyoruz).

Tablo , serbest düşen bir nesnenin saniyelik aralıklarla anlık hızını gösterir. Düştüğü her saniye için, nesne saniyede 10 metre hız kazanır. Saniyedeki bu artış hızlanmadır. Serbest düşme ivmesi yaklaşık olarak saniyede 10 metreye veya 10 m/s ^2'ye (saniyede 10 metre ⁷ kare) eşittir. Zaman birimi olan saniyenin, önce hız birimi olarak ve ardından hızın değiştiği bir zaman periyodu olarak iki kez kullanıldığına dikkat edin.

Serbest düşen nesneler söz konusu olduğunda, g harfi genellikle ­ivmeyi belirtmek için kullanılır (çünkü ivme yerçekimine bağlıdır). Yeryüzünde g ­kabaca saniyede 9,8 m/s veya 9,8 m/s2'ye ^eşittir . Bunu 10 m/s2'ye ^{yuvarlayacağız} . Ay ve diğer gezegenler için g değeri farklıdır.

Tabloda, duran bir nesnenin anlık hızının Galileo'nun deneylerinden çıkardığı denkleme karşılık geldiğine dikkat edin:

Kazanılan hız = Hızlanma* Süre

Düşme süresi t sırasında hareketsiz halden düşen bir cismin anlık hızı v ­şu şekilde tanımlanabilir:

v=gt

Serbest düşme süresi (saniye)	Kazanılan ivme (metre/sn)
0	0
bir	on
2	yirmi
3	otuz
dört	40
5	elli
______ L______	on/

Bu denklemin mantıklı olduğunu görmek için Tabloya dikkat edin. Saniyede metre cinsinden anlık hızın, g = 10 m/s ivmenin saniye cinsinden ­t süresinin ^{2 katı olduğuna dikkat edin} .

(yerçekimi) dikey olarak aşağı doğru hareket eden cisimleri ele aldık . Vücut ­dikey olarak yukarı doğru hareket ederse ne olur ?­

Yukarı atılan bir cisim bir süre yukarı hareket etmeye devam eder, sonra durur ve yere düşer ­. Cismin hareket yönünü yukarıdan aşağıya değiştirdiği en yüksek noktada anlık hızı sıfırdır. Daha sonra, sanki en başından beri dinlenme noktasından salınmış gibi aynı şekilde aşağı doğru hareket eder.

Bir vücut yukarı doğru hareket ettiğinde yavaşlar.

Üstelik aynı ivmeyle yavaşlar - her saniye için saniyede 10 metre.

düşmek yerine, cisim başlangıç hızı ѵ _{() ile aşağı fırlatılırsa} , herhangi bir zaman aralığından sonraki ѵ hızı ѵ = v _fi + gt olacaktır.

NE UZAKLIK?

Düşen bir cismin ne kadar uzağa gideceği, düşmenin ne kadar sürdüğüne bağlıdır ­. Galileo, eğimli düzlemler üzerinde yaptığı deneylerle, hızlanan bir cismin genellikle kat ettiği mesafenin ­, hareket süresinin karesiyle orantılı olduğunu keşfetti.

Hareketine dinlenme durumundan başlayan hızlanan bir cismin kat ettiği mesafeyi bulmak kolaydır. Hareket segmentindeki ortalama hızını ivme süresi ile çarpmak gerekir. Serbest düşme durumunda olduğu gibi ivme sabitse ­ve hız düzgün bir şekilde artıyorsa, bu durumda segmentteki ortalama hız, ­ilk ve son hız arasındaki aritmetik ortalamaya eşit olacaktır. t zamanında , hız sıfırdan gz'ye yükselir, bu da ortalama hızın gt/2 olacağı anlamına gelir. Yolu hesaplamak için geriye sadece bu hızı t zamanı ile çarpmak kalır.

Kat edilen mesafe = - (Hızlanma "Zaman" Zaman)

Bu denklem, bir vücut düştüğünde mesafeyi hesaplamak için uygundur.

burada S düşen cismin kat ettiği mesafedir, g serbest düşüş ivmesidir ­, t cismin düşme süresidir.

Bu formüle göre cismin ­düşmenin ilk saniyesinde sadece 5 metre yol almasına karşın, bu saniyenin sonundaki hızı 10 m/s ^2'dir . Cesedin 10 metrelik bir mesafeden düşmüş olması gerektiğini düşünebileceğimiz için bu kafa karıştırıcı olabilir. Ancak düşüşünün ilk ­saniyesinde 10 metre uçabilmesi için o saniyede ortalama 10 m/s hızla düşmesi gerekiyordu ­. Gerçekte vücut saniyede 0 metre hızla düşmeye başlar ve ancak saniyenin son anında hızı 10 m/s'ye ulaşır. Vücudun o saniyedeki ortalama hızı 5 m/s idi. Aritmetik ortalama olarak ilk - 0 m / s ve son - 10 m / s'den oluşur ­, çünkü ivme tüm bu süre boyunca aynıydı.

İlk saniye için saniyede 5 metre elde ettik:

(0 m/sn + 10m/sn)/2 = om/sn. şunlar. 1 saniyelik bir zaman aralığından sonra vücut 5 metre uçar. Vücut ivme ile düşmeye devam ettiği için ilerleyen saniyelerde hızı artacak ­ve giderek daha fazla mesafe kat edecektir.

Hız vektörünün her saniye değiştiği katsayı aynı değere sahiptir. Günlük deneyimler ­bize farklı cisimlerin farklı ivmelerle düştüğünü söylüyor. Bir kağıt parçası, bir tüy ya da bir parça ­kağıt çok yavaş düşebilir. Hava direncinin bu farklılıkların nedeni olduğunu ­bilmek önemlidir ve bu, hafif ve

ağır bir nesne, bir tüy ve bir madeni para içeren ve atıldıklarında yanacakmış gibi görünen bir cam tüp ile aşağıdaki deneyle ­açıkça gösterilebilir. ­çok farklı ivmelere sahiptir, ancak tüp vakum pompası ile boşaltılır ve ­tüp hızla ters çevrilirse, kalem ve madeni para aynı ivmeyle düşecek ve ­aynı anda tüpün dibine düşecektir.

tüy gibi nesnelerin, genellikle basketbol veya kaya gibi daha ağır nesnelerin hareketini etkilerken , hava direncinin pek bir etkisi yoktur. ­Denklem ­genellikle havada duran tüm cisimler içindir.

GÜZ ZAMANI

Zıpladığınızda, uzayan bacaklarınızın gücü yalnızca bacaklarınız yere değdiği sürece çalışır. Güç ne kadar büyük olursa, kazandığınız hız o kadar yüksek olur ve atlama o kadar yüksek olur. (Bacaklarınızı düzleştirirken vücudunuz yukarı doğru hızlanır; bacaklarınızı çektiğiniz anda vücudunuzun hızı g ivmesiyle azalmaya başlar.) Atlayışınızın zirvesinde hızınız sıfıra düşer. Sonra düşmeye başlıyorsunuz, kaybettiğiniz gibi hızlanıyorsunuz, aynı g ivmesi ile. Benim atladığım yere ­inerseniz, atlama süresi (yerden çıktığınız andan indiğiniz ana kadar) yukarı uçuş süresi + düştüğünüz süreye eşit olacaktır.

Dikey bir sıçramada yukarı (veya aşağı) hareket etmenin denklemi:

Dikey sıçramanın S mesafesini bilirsek, denklemin terimlerini yeniden düzenleyebiliriz, böylece yarım atlama süresi ya tam çıkış ya da aynı iniş süresi olur. Katılıyorum, az önce öğrendiğiniz her şeyi anlamak zor değil. Ama bir hayal edin, insanlığın hareket hakkında Aristoteles'ten Galileo'ya seyahat ederek öğrendiğiniz kadarını öğrenmesi neredeyse 2000 yıl sürdü. Fizik çalışmaya devam edin ve yakında daha fazlasını öğreneceksiniz.

L' '                                                              - '< ,                   , * - L

1.     Referans sistemi nedir, nelerden oluşur?

2.     Düzgün ve doğrusal hareket nedir?

3.     Yol, yer değiştirme, hız ve ivmenin net tanımlarını verin.

4.               Atalet referans çerçevesi nedir? Atalet sistemlerinin eşitliği nedir ? ­Bir atalet sisteminden diğerine nasıl geçilir?

5.               Ortalama hız ve anlık hız nedir? Oldukça "anlık" hızı mutlak doğrulukla ölçmek gerçekten mümkün mü?

6.               harekette hız ve yer değiştirme nasıl ölçülür ?­

7.               Maddi nokta kavramını açıklar. Sıradan bir topun maddi bir nokta olarak kabul edilebileceği ­ve bu soyutlamanın artık işlemediği bir fiziksel problem (durum) düşünün.

3. Bölüm

NEWTON'UN İKİNCİ YASASI

Kuvvet, bir cisme ivme kazandırabilen ve ­newton cinsinden ölçülen herhangi bir etkidir.

Sürtünme, bir cismin hareketini engelleyen ve ­başka bir cismin doğrudan temas halinde olduğu tarafından etki eden bir direnç kuvvetidir.

Kütle, vücudun niceliksel bir özelliğidir. Kütle, bir cismin kendisini hızlandırmaya, durdurmaya veya yörüngesini eğmeye, yani ­hareketinin doğasını değiştirmeye çalışan herhangi bir etkiye tepki olarak sergilediği atalet veya ((yavaşlık) ölçüsüdür .­

Kilogram, temel SI kütle birimidir. Bir kilogram ­gram (sembol kg), 4 santigrat derecede 1 litre (1 desimetreküp) saf suyun kütlesidir.

Ağırlık, bir cismin Dünya'ya olan çekiminden dolayı ­bir desteğe etki ettiği veya bir süspansiyonu gerdiği kuvvettir.

Hacim, bir cismin kapladığı alandır.

Newton'un ikinci yasası: Bir cismin ivmesi , ona etki eden net kuvvetle doğru orantılıdır . Cisme etki eden kuvvet ­ile aynı yöne sahiptir ve ­cismin kütlesi ile ters orantılıdır.

Newton bir kuvvet birimidir (SI sistemi). Bir newton (sembol H), 1 kg kütleli bir cisme maruz kaldığında ona 1 ll/ ^s2 ivme veren bir kuvvettir .

Sabit hız , örneğin hava direnci yerçekimi kuvvetini dengelediği için ivmenin durduğu hızdır . ­Hareket yönü belirlendiğinde, ­nihai hız hakkında konuşabiliriz.

Galileo, ivme kavramını, hızın zamanla değiştiği bir denklemle ortaya koydu. Fakat vücudun hızlanmasına ne sebep olur? Newton bu soruyu ünlü ikinci yasasında yanıtladı - bu kuvvettir. ­Newton'un ikinci yasası ­, bu temel ivme ve kuvvet kavramlarını, ünlü denklemle ifade edilen daha da temel bir kavramla ilişkilendirir:

F a \u003d - t

KUVVET HIZLANMAYA NEDEN OLUR

Sahada duran bir futbol topunu düşünün. Ona kuvvet uyguluyoruz (hadi topa vuralım) ve hareket etmeye başlayacak - hızlanacak. Ayak artık topu itmiyorsa, sabit bir hızla yuvarlanır (yerdeki sürtünmeden dolayı biraz yavaşlar). Topun yönünü değiştirmek için tekrar kuvvet uygulamanız, topa doğru yönde vurmanız gerekir. -

hiçbir cisim hareket etmeseydi bunu hatırlıyoruz ­. dünyaya göre hareketsiz olacaktır veya düzgün ve düz bir çizgide hareket ­edecektir ­. Cismin ­hızındaki değişimin (yani ivme kazanmasının) sebebine kuvvet denir. Herhangi bir nedenle.

kuvvetin genel tanımıdır . ­Yeterince katı olmadığını anlıyoruz ­. Bir anlamda kuvvet, şimdiye kadar tarafımızdan ­tanımlanmamış bir kavram olarak ortaya konulmuştur. BT

bedenlerin birbirleriyle etkileşimleri hakkındaki bilgilerimizi genelleştirir. Ancak bu etkileşimleri o kadar sık ve sürekli gözlemliyoruz ki, ne olduğunu gerçekten anlamadan bir kuvvetin özelliklerini tanımlayabiliyoruz ­.

Alışmak. Fizikte bu çok sık tekrarlanır. Bir nesne var ve biz onun ne olduğunu bilmiyoruz ama hangi özelliklere sahip olduğunu gözlemliyoruz . Bu tür kavramların grubu, kütle, elektron, proton, elektrik yükü, elektromanyetik alan, yerçekimi ve çok daha fazlasını içerir. Bu ­kategorileri kullanıyoruz, hatta bu nesneleri niceliksel olarak değerlendiriyoruz, ancak ­özünde ne oldukları hakkında hiçbir fikrimiz yok.

Yani güçle. Özelliklerini not ediyoruz,

1.   Fizikte deneysel bir bilim olarak kabul edilen herhangi bir kuvvet, ­maddi bir olgunun niceliksel bir özelliğidir. Kuvvet her zaman belirli bir cisimden veya bir cisimler kümesinden, bazı maddi nesnelerden kaynaklanır. Dünyada düzenli olarak gözlemlenen olgular için, kuvvetlerin tüm nedenleri maddidir. Bazen kuvvetler bizim tarafımızdan bir alanın (elektrik veya manyetik) eylemleri olarak bilinir, ancak bu durumda bile bu alanlara neden olan cisimler vardır.

Ve bu nedenle dünyada sürekli gözlenen kuvvetler incelenebilir ve sayısal olarak değerlendirilebilir. Problemleri çözerken, vücutta hangi kuvvetlerin etki ettiğini incelerken, her biriniz bunlara veya bu kuvvetlere hangi bedenin neden olduğunu bilmelisiniz.

2.  Farklı cisimlerin neden olduğu kuvvetlerin farklı bir doğası vardır. Topa vurduğunuzda ayağınız ve topun şekli değişti, elastik bir kuvvet oluştu. Doğası, birbirlerine göre yer değiştirdiklerinde moleküllerin karmaşık etkileşimleriyle açıklanır ­. Örneğin yuvarlanan topumuzu durduran sürtünme kuvvetinin doğası daha az karmaşık değildir. Yerçekimi kuvvetinin başka bir doğası vardır ­ve biz bu doğayı hiç bilmiyoruz. Ve benzeri. Kuvvetin doğası, aşağıda ihtiyaç duyacağımız çok önemli bir kavramdır.

3.   Herhangi bir kuvvet sayısal bir değerle karakterize edilir, bunun hakkında biraz sonra konuşacağız. Doğası aynı olmasına rağmen büyük ve küçük kuvvetler vardır.

4.   Bir kuvvetin çok önemli bir özelliği yönüdür. Genellikle fark edilmesi kolaydır: topa vurduğunuz yer, ipin üzerindeki yükü nereye çektiğiniz ­- ip gerginliğinin yönünün en gergin ip ile çakıştığı açıktır. Vücudumuz ­yerçekiminin yönünü mükemmel bir şekilde hisseder. Aksi halde sürekli dengemizi kaybederdik. Serbest düşen herhangi bir vücut, Dünya'nın merkezine giden yönü mükemmel bir şekilde "bilir". Bina şakül hattı bu özelliğe dayanmaktadır. Dolayısıyla kuvvet, yön ve sayısal değer ile karakterize edilen bir vektör miktarıdır.

5.   Maddesel noktaların hareketini göz önünde bulundurursak, kuvvetin yönü ve değeri onu anlatmak için oldukça yeterli olacaktır. Ancak önümüzde bu problemde maddi bir nokta olarak kabul edilemeyecek bir bedenimiz varsa, o zaman mesele daha da karmaşık hale gelir. Kuvvetin ve yönün sadece sayısal değeri değil, aynı zamanda kuvvetin uygulama noktası da önemlidir . Topa merkezi olarak vurmazsanız (kuvvet uygulama noktasını değiştirirseniz), topa kaleci için zor olan bir yörünge (“bükülmüş” top) verme şansınız olur. Aynı kızağı farklı noktalara bağlanan halatlarla aynı yönde aynı kuvvetle hareket ettirirseniz sonuç olarak bambaşka bir hareket elde edersiniz. Şimdilik, kuvvetin bu özelliğini gelecek için akılda tutarak, kuvvetin uygulama noktalarına ilişkin tartışmayı statik bölümüne kadar erteleyeceğiz. Ve şimdi maddi noktaların hareketini yapıyoruz ve kuvvet uygulama noktası maddi nokta ile çakışacak.

Bu nedenle, gelecekte dinamikteki herhangi bir sorunu çözmek için (bunlar "kuvvetlerle ilgili sorunlardır"), kuvvetlerin hangi doğasının hangi cisme etki ettiğini, kuvvetlerin hangi yönde hareket ettiğini, sayısal değerlerinin ne olduğunu her zaman açıkça bilmelisiniz.

AĞIRLIK

Bir cismin ivmesi sadece uygulanan kuvvetlere ve sürtünme kuvvetine değil, aynı zamanda cismin ataletine de bağlıdır. Arkadaşınızı kaykay üzerinde itin ve arkadaşınız hızlanacaktır. Şimdi bir fili kaykay üzerinde aynı kuvvetle itin ve verilen ivme ­çok daha az olacaktır. Gördüğünüz gibi ivme sadece ­uygulanan kuvvete değil kütleye de bağlıdır. Büyük bedenler daha hareketsizdir. Günlük hayatımızda kütle, madde miktarı ile belirlenir. Ve bu aynı ­miktar vücudun ataletini sağlar. (Modern fizikte maddenin kütlesi ve miktarının birbiriyle bağlantılı olmalarına rağmen tamamen farklı şeyler olduğunu yalnızca gelecek için not ediyoruz ). ­Vücudun daha fazla kütlesi, vücudun daha fazla eylemsizliği anlamına gelir. Kütle, bir maddi cismin ataletinin bir ölçüsüdür.

Kütle, ağırlığın sezgisel temsiliyle ilgilidir. Genellikle ­bir şeyin ağırlığı çoksa çoktur deriz. Ve ­ağırlık gibi ölçeklerdeki kütleyi ölçüyoruz. Ama aslında kütle ve ağırlık tamamen farklı fiziksel büyüklüklerdir ve zamanla ağırlıktan bahsedeceğiz. Bu arada kütle kavramını şöyle tanımlayabiliriz:

Kütle, bir cismin ataletinin bir ölçüsüdür. Vücudun hızının sayısal değerindeki ve yönündeki değişikliklere direnmek vücudun bir özelliği olarak kendini gösterir.

Kütle skaler bir niceliktir, yönü yoktur. Her belirli vücudu karakterize eder. Kütle bir cismin özelliğidir. Olağan koşullarımızda ­, cisimlerin kütleleri bir terazide karşılaştırılabilir. Kolları aynı olan teraziler ­dengede ise, her iki kaptaki cisimlerin kütleleri de aynıdır. Sonuçta, bardakların yer değiştirmesi (ivmeleri), onlara yerçekimi kuvvetini söyler, bu kuvvetin her iki bardak üzerinde de aynı şekilde etki ettiğinden emin olabilirsiniz - aynı ve bitişik iki bardaktan hiçbiri diğerinden daha kötü değildir. Bu nedenle, eğer aynı yerçekimi etkisi altındaysa, her iki bardak da dengede duruyorsa, o zaman ­. bardakların kütleleri de aynıdır.

BİR MADDİNİN BİR KUVVET ETKİSİ ALTINDA HAREKETİ

Kütle ve kuvvet hakkında konuşmak için önce onları ölçmeli ­ve nasıl hesaplayacağımızı öğrenmeliyiz. Bir cisme kuvvet etki ettiğinde kuvvet ile kütle arasındaki ilişkiyi kurmak gerekir. Bunu yapmak için doğru ­deneyim setine başvurmanız gerekir.

Bir kuvvetin etkisi altındaki bir maddi noktanın hareketini ele alacağız. Farklı ağırlıkları yükleyebileceğiniz küçük bir hafif araba alalım. Kesin olarak tanımlanmış aynı uzunluğa kadar gerilebilen bir yayı da ele alalım. Bundan her zaman emin olabiliriz. tam olarak bu uzunluğa uzanan ­yay, arabaya kesin olarak tanımlanmış bir ­kuvvetle etki eder. Böylece farklı deneylerde arabamıza her seferinde aynı kuvvetle etki eden bir cisim bulabiliriz.

İlk başta araba duruyor. Bir kronometre ve bir cetvel (bir video kamera kullanabilirsiniz) alalım ve arabaya ­zemin boyunca yatay yönde kesinlikle sabitlenmiş eşit kuvvetimiz uygulandığında arabanın hareketinin doğasını düşünelim .­

Bir kuvvet uygulayarak, sabit bir kuvvet etki ettiği sürece (yayın uzunluğu değişmez), arabanın düzgün ivme ile hareket ettiğini göreceğiz. İvmenin sabit olduğunu anlamak ve ölçmek kolaydır : Sadece ­arabanın hareketini birbirini izleyen küçük zaman aralıklarında izlemeniz yeterlidir .­

Ardından, arabanın kütlesini örneğin yarı yarıya artırıyoruz. Kitleleri kaldıraç dengelerine göre karşılaştırmayı zaten kabul ettik . ­Zaten iki özdeş kütleyi bulup toplayabiliyoruz. Aynı deneyi iki kat büyük arabamızla yaparsak arabanın ivmesinin yarıya düştüğünü görürüz. Arabanın kütlesini üçe katlayarak ivmesini üç kat azaltacağız.

Aynı kuvvetin etkisi altında bir cismin ivmesinin kütlesi ile ters ­orantılı olduğunu görüyoruz. Yani aynı elekteki ürünleri sabittir.

Bu yaşanmış bir gerçektir. Ancak sayısal olarak belirtmeden önce ­, ölçülen niceliklerin birimleri üzerinde anlaşmak gerekir.

ZAMAN, UZUNLUK VE KÜTLE BİRİMLERİ

İvmeyi metre/saniye/saniye cinsinden ölçtük (m/s ² ). Uzunluk ve zaman birimleri ana birimler olarak seçilmiştir. Paris'te öyle bir ölçü ve ağırlık odası var ki, burada bir referans ölçer özel bir başlık altında saklanıyor - cetvel dünyasının geri kalanının ona göre kontrol ettiği bir cetvel. Modern fizikte metre, ­ışığın boşlukta belirli bir süre içinde kat ettiği mesafe olarak tanımlanır. İkincisi oldukça karmaşık bir şekilde tanımlanır, ancak aynı zamanda çok katı bir şekilde ayarlanmış bir zaman dilimidir ­. Kütle nasıl belirlenir?

Kaldıraç ölçeklerimiz şunu öneriyor: evet, papağanlarda bile. Referans ­papağanı alın. kütlesini bir birim olarak alın ve dünyadaki diğer tüm nesneleri onunla birlikte terazide tartın. Aslında, tam da bunu yaptılar, ancak bir papağan yerine, ­platin-iridyum alaşımından yapılmış, aynı ölçü ve ağırlık odasında saklanan bir silindir alıp ağırlığını bir kilogram olarak adlandırmanın ve kalibre etmenin daha uygun olduğu ortaya çıktı. üzerindeki diğer tüm ağırlıklar ve bu ağırlıkları herhangi bir cismin kütlesini ölçmek için kullanın. Uzunluk metre, zamanın saniyesi ve ­kütle kilogramı uluslararası sistemde (kısaltılmış SI) temel ölçü birimleridir. Geri kalan birimler mekanikte bu temel birimler aracılığıyla tanımlanır ­. Örneğin hızın birimi, bir cismin bir saniyede bir metre yol almasıdır. Veya bir ivme birimi: bu, vücudun hızının bir saniyede 1 m / s değiştiği zamandır.

KUVVET ÖLÇÜMÜ. BİRİM KUVVET

Deneyimlerimiz bize ne verdi? Farklı kütlelere sahip bir malzeme noktasına etki eden aynı kuvvet için ­, bu noktanın ivmesinin kütle ile ters orantılı olduğunu gösterdi. Yani, rna=const veya sabit bir değer. Ve arabanın ivmesi artık ­odadaki havanın sıcaklığı gibi başka niceliklere bağlı değildi.

Ve eğer öyleyse, o zaman kuvveti ölçme fırsatımız var. Bir zamanlar Newton ­, bu kütle ve ivme ürününü, birinin etkisi altında ve dahası, maddi bir nokta kuvveti üzerinde sabit bir etki olarak adlandırdı. Kuvveti hesaplama imkanımız var.

Kuvvet birimine mantıksal olarak Newton'un adı verildi. 1 newton'luk bir kuvvet, ^{bir kilogram ağırlığındaki bir cisme} 1 m/s2'lik bir ivme kazandıran sürekli etki eden bir kuvvettir ­. 1 N \u003d 1 kg x 1 m/s ² .

Bu durumda, deneyimlerimizden de gördüğümüz gibi, kuvvetin yönü ile ivmenin yönü çakışmaktadır. Bir malzeme noktasına etki eden kuvvet bir ise, o zaman bu nokta kesinlikle etki eden kuvvet yönünde ivme alacaktır. Şimdi kuvveti F harfiyle göstererek şunu yazabiliriz: p -               .

Solda bir vektörümüz var ve sağda başka bir vektörün ve bir skalerin çarpımı var ­, sonuçta aynı yönde bir vektör var. Geometride, ­yönlendirilmiş bir doğru parçasını bir sayıyla çarparsınız ve aynı kurallar burada da geçerlidir.

Bazen bu eşitliğe Newton'un ikinci yasası denir. Aslında, şimdiye kadar kuvvet gibi bir niceliğin yalnızca niceliksel bir tanımını verdik. Güç bizim için tanımlanamaz bir kavram olmaktan çıktı. Kitle bu şekilde kaldı. Bu anlaşılabilir bir durumdur: temel ölçü birimleri için kesin tanımları yapamadığımız (uzunluk ve zaman gibi) niceliklerin birimlerini alırız.

KUVVETLER EKLENEBİLİR

Çoğu zaman, vücuda etki eden kuvvet tek kuvvet değildir. Bir cisme aynı anda birkaç kuvvet etki edebilir.­

Arabamızı alıp tam olarak aynı yayı ona takalım. Şimdi vücudumuza iki kuvvet etki ediyor. Onları aynı yöne çevirebilir ve arabanın ivme değerinin iki katına çıktığını görebiliriz. Kuvvetleri tam zıt yönlere yönlendirirsek, araba yerinde kalacaktır ­. Kuvvetlerimizi birbirine açılı olarak yönlendirirsek, cismin ivmesi sayısal değer ve yön olarak farklı olacaktır.

Bu deneyler yapıldığında kuvvetlerin eklenebileceği anlaşıldı. Bu durumda, geometriden aşina olduğunuz paralelkenar kuralı ve üçgen kuralı kullanılır. Kuvvetler, uzunluğu ­kuvvetlerin Newton cinsinden sayısal değeriyle orantılı olan ve bölümlerin yönü kuvvetlerin yönüne karşılık gelen parçalarla gösteriliyorsa, toplamın vektör bölümü (köşegen) ­paralelkenar, üçgenin üçüncü kenarı) aynı ölçekte, vücudumuza iki kuvvetin birleşik hareketiyle aynı ivmeyi verecek tek kuvvetin hareketini gösterecektir.

Bir nesneye etki eden kuvvetlerin böyle bir kombinasyonuna (kuvvetlerin vektör toplamı) ­bileşke kuvvet denir. Bir cismin ivmesi bileşke ­kuvvete bağlıdır. Bir cismin ivmesini arttırmak için cisme ­etki eden bileşke kuvveti arttırmak gerekir. Bir cisme etki eden kuvveti ikiye katlarsanız, cismin ivmesi de iki katına çıkar; bileşke kuvveti üçe katlarsanız, buna göre ivme de üç katına çıkar; vb ­. Bir cismin ivmesinin ona etki eden net kuvvetle doğru orantılı olduğunu söylüyoruz . ­Bu şu şekilde yazılabilir:

hızlandırmak _ _

C            ■■                                  ■■■'                                                                                           

~ sembolü "doğru orantılı" anlamına gelir. Bu, örneğin, ifadenin bir kısmı ikiye katlanırsa ikinci kısmın da ikiye katlanacağı anlamına gelir.

ŞİMDİ BİR KÜÇÜK METAFİZİK

Deneyimle, doğanın en ilginç yasasına ulaştık. Geometri yasalarını anlayamayan bedenlerin birbirleri üzerindeki etkisinin bu yasalara sıkı sıkıya uyduğu ortaya çıktı . ­Sonuçta, aslında bileşke kuvvet nedir? İllüzyondan başka bir şey değil. Hiçbir cisim böyle bir yöne ve böyle sayısal bir değere sahip bir kuvvet uyandırmamıştır. Bununla birlikte, gerçek cisimlerin neden olduğu tüm gerçek kuvvetlerin etkisi altında bir cismin elde ettiği ivme, hayali bir bileşke kuvvetin etkisi altındaki ivmeye tam olarak eşittir.

Ama en ilginci o bile değil.

Bileşik kuvvetin bu kuvvete neden olacak bir bedeni yoktur, ama hepsi bu kadar değil. Ayrıca kendi doğasına da sahip değildir: bu kuvvetin yerçekimi mi yoksa elastik ­mi olduğunu söyleyemeyiz. Tepeden aşağı yuvarlanan küçük topu alın. Yerçekiminden, sürgünün esnekliğinden, yüzeyinden sürtünmeden ve hava direncinden etkilenir. Bütün bunlar, farklı cisimlerin neden olduğu, farklı doğadaki güçlerdir. Ama birbirlerine karışmazlar. Ve tamamen ­farklı sebeplerden (farklı doğadan) kaynaklanan farklı cisimlerin etkilerini ekleyebileceğimiz ortaya çıktı . Ayrıca, onları, bir paralelkenarda köşegen çizerek ­, yerçekiminin mi yoksa manyetik alanların mı yoksa karmaşık moleküler etkileşimlerin mi belirli gerçek kuvvetlerin hayata geçmesine neden olduğunu tamamen unutarak , yönlendirilmiş ölçek parçaları olarak ekliyoruz . ­Kuvvetlerin vektör toplamında, doğaları ne olursa olsun tüm kuvvetler eşittir.

Genel olarak konuşursak, bu bizi, bilim adamlarının okumayı ve yeniden anlatmayı henüz yeni öğrendikleri belirli bir World Textbook of Physics'in, daha ­önce World Textbook of Mathematics'i derleyen aynı Yazar tarafından yazıldığı fikrine götürmelidir.

Bu ve sadece bu sayesinde fiziğimiz, mühendislerin ­her türlü makine, mekanizma, köprü ve bina hesaplarını yapabilmesine imkan vermektedir. En azından bedenlerin hareketi (veya dinlenmesi) hakkında bir şeyler öğrenebilir ve tahmin edebiliriz çünkü dünyamızda matematiğe aşina bir kişinin erişebileceği bu tür yasalara göre düzenlenmiş çok şey olduğu ortaya çıktı.

NEWTON'UN İKİNCİ YASASI

Şimdi deneylerimizi özetleme ve kesin olarak elde edilen sonucu ifade etme zamanı.

Newton, üç temel mekanik kavram arasındaki ilişkiyi inceleyen ilk ­kişiydi: ivme, kuvvet ve kütle. Doğanın en önemli kurallarından biri olan ikinci hareket yasasının formülasyonunu önerdi. Newton'un ikinci yasası şunu belirtir:

Bir cismin ivmesi, ona uygulanan bileşke kuvvetle doğru orantılıdır ve cismin kütlesi ile ters orantılıdır.

Genel formda, şöyle görünür:

Bileşik kuvvet İvme -------------------------------------- i--------------

ağırlık

Dalgalı çizgiyi ~ "orantılılık ­" anlamına gelen bir sembol olarak kullanıyoruz. a ivmesinin toplam ­etkin kuvvet F ile doğru orantılı ve Ch kütlesi ile ters orantılı olduğunu söylüyoruz. Bu, eğer F artarsa, a ivmesinin de aynı miktarda arttığı anlamına gelir (F iki katına çıkarsa, a ivmesi de iki katına çıkar); ancak m artarsa, a ivmesi daha küçük bir değere sahip olacaktır (m iki kat büyükse, a ivmesi ­yarı yarıya azalacaktır).

ivme için ­metre bölü saniye kare (m/s ^{2 )} gibi birimler kullanılarak , ­oran açık bir denklemle ifade edilebilir. Sonuçta, ­bu kavramı tanıttığımızda kuvveti böyle tanımladık.

bileşke kuvvet

ivme =------------------------                     

ağırlık

Burada a'nın ivme, F'nin net kuvvet ve m'nin kütle olduğu kısa form şöyledir:

F]
a - -
t
?        V

Vücut, üzerine etki eden kuvvet yönünde veya birkaç kuvvetin bileşkesi doğrultusunda ivme alır. Cismin hareket yönü ile aynı yöne yöneltilen bir kuvvet ­, cismin hızını artırır. Kuvvet, vücudun hareket yönünün tersine yönlendirilirse, vücudun hızını azaltır. Hareket yönüne dik açılarla yönlendirilen bir kuvvet ­, vücudun yörüngesini büker. Uygulanan kuvvetin diğer yönleri, sayısal ­değer ve yöndeki hız değişikliklerinin bir kombinasyonu ile sonuçlanır . ­Bir cismin ivmesi her zaman bileşke kuvvetle aynı yöndedir.

Not. Bir cisme etki eden tek ve gerçek bir kuvvetten ­söz ederek aynı eşitliği yazdığımızda , o zaman bu ­kuvvetin tanımı görevini görüyordu. Şimdi Newton'un hareket yasası bize farklı bir şey söylüyor. Newton yasasında tek bir gerçek kuvvet yoktur, ancak belirli bir maddi noktaya etki eden tüm gerçek kuvvetlerin vektörel toplamı vardır. Bu formülasyona yeni bir anlam kazandıran, ivme ve bileşke kuvvet (kuvvetlerin toplamı) arasındaki deneysel olarak keşfedilen bağlantıdır. Şimdi bu sadece kuvvet kavramının bir tanımı değil, gerçek problemlerin çözülmesine yardımcı olan bir denklem.

DİNAMİKLERİN DOĞRUDAN (ANA) SORUNU

Newton'un ikinci yasası, dinamiğin temel problemini belirlememize ve çözmemize izin verir. Vücudun hareketini tahmin etmekten oluşur (maddi nokta). Öncelikle incelenen vücut üzerinde hareket edebilecek tüm organları doğru bir şekilde belirtmeliyiz . ­Bu eylemlerin doğasına ve özelliklerine dayanarak, vücuda uygulanan kuvvetlerin büyüklüğünü belirleriz. Yayın ne kadar fazla esnediğini, bu gerilen yayın yay kuvvetinin uygulandığı cisme uyguladığı kuvvetin de o kadar fazla olduğunu gördüğümüzü varsayalım. Bu kuvveti belirledikten sonra ( ­diyelim ki, gerilmenin büyüklüğüne göre), vücut üzerinde benzer şekilde hareket eden diğer tüm kuvvetleri buluyoruz.

Sonra Newton'un ikinci yasasına geliyoruz ve onu kullanıyoruz.

Yani, ihtiyacimiz var:

1.   Vücuda etki eden tüm kuvvetleri doğru bir şekilde belirleyin.

2.    Bu kuvvetlerin sayısal değerlerini ve yönlerini her bir ­kuvvete özgü kurallara göre (mümkünse) hesaplayınız.

3.    Bu kuvvetlerin vektörel toplamını bulun (yani yön ve sayısal değer ­) - kuvvetlerin bileşkesini bulun.

4.   Sonucu cismin kütlesine bölerek cismin hareket ettiği ivmeyi bulun.

5.   Hızlandırıcıyı kullanarak zaten bulduğumuz kinematik bölümüne geri dönün­

Neye ihtiyaç duyulduğunu belirleyin: Vücudun o andaki hızı veya koordinatı veya belirli bir yolu kat etmek için geçen süre veya yolun kendisi vb.

Yani dinamikte ilk dört noktayı ele alıyoruz. 3. ve 4. noktalar aslında Newton'un ikinci yasasının denklemiyle çalışır. Ve 2. noktayla başa çıkmak için, farklı etkileşimlerin, farklı kuvvetlerin doğasını incelememiz gerekiyor, hatta bu sonucu ­Newton'un ikinci yasasının "genel denklemine" ekleyip çözmeden önce onları ölçebilmek için. ­temelinde dinamiklerin ana görevi. Sorunlarımızda karşılaşılacak güçleri tanımlamayı öğrenene kadar sorunları çözmeye devam edemeyiz. Bu nedenle, ­çeşitli deneylerin verilerinden yararlanarak farklı kuvvetlerle daha fazla ilgileneceğiz.

YERÇEKİMİ

Galileo hem atalet hem de ivme kavramlarını ortaya atmasına ve düşen nesnelerin ivmesini ilk ölçen kişi olmasına rağmen, farklı kütlelerdeki nesnelerin neden aynı ivmeyle düştüğünü açıklayamadı. Newton'un ikinci yasası her şeyi açıkladı.

Düşen bir cismin Dünya tarafından hızlandırıldığını biliyoruz çünkü cisim ile Dünya arasında etki eden bir yerçekimi kuvveti vardır. Yerçekimi kuvveti ­tek etki eden kuvvet olduğunda - yani sürtünme (hava direnci gibi) ihmal edilebildiğinde - cismin serbest düşüşte olduğunu söyleriz.

Fizik deneysel bir bilimdir. Ve daha fazla akıl yürütmede, ­deneyim verilerine güvenmemiz gerekiyor. Deneyler Galileo tarafından yapılmıştır. Yerçekimi etkisi altında ­nesnelerin aynı ivmeyle dünyaya doğru hareket ettiğini tespit etti. nasıl açıklanır? Yerçekimi kuvvetini belirlememize yardımcı olur mu?

Diyelim ki kütleleri iki kez farklı olan iki nesneyi alalım ve ­serbest düşmelerine izin verelim (bkz. Şekil 1). Bu cisimlerin ivmeleri aynıdır ve aynı kuvvetin etkisi altında hareket ederler. Newton'un ikinci yasasına göre, her bir cisme etki eden kuvvetlerin toplamı yerçekimi kuvvetidir ve cisme her seferinde bir ivme kazandırır.

Bu hem birinci hem de ikinci durumda geçerlidir. İvme aynıysa (ve bu bir gerçektir), o zaman yerçekimi kuvvetinin basitçe vücudun kütlesiyle orantılı olduğu ortaya çıkar.

Şekildeki çift tuğla, tek tuğlaya göre iki kat yerçekimi kuvvetine sahiptir. Bu, Aristoteles'in öne sürdüğü gibi, bir çift tuğlanın iki kat daha hızlı düşeceği anlamına mı geliyor ? ­Cevap, bir cismin ivmesinin sadece kuvvete - bu durumda yerçekimi kuvvetine - değil, aynı zamanda cismin ataletine, yani kütleye de bağlı olduğudur. Yani kuvvet ivmeyi üretir ve atalet ivmeyi engeller.

Yerçekiminin (A) kütleye (m) oranı her iki nesne için de aynıdır; burada hızlanmaları hava direncinin yokluğundakiyle aynıdır:

bir 2F

- = S

2t

cismin kütlesine bağlı olmadığını ­anlıyoruz ­. Bir tüyden 100 kat daha büyük bir blok ­aynı yerçekimi ivmesiyle düşer (havasız uzayda) ­, ­çünkü bloğa etki eden kuvvet tüye etki eden kuvvetten 100 kat daha fazladır, ancak harekete karşı direnci (kütle) 100'dür. bir tüyden kat kat daha büyük. Daha büyük bir kuvvet , buna karşılık gelen ­daha büyük bir kütle tarafından verilir .­

Dünya yüzeyine yakın herhangi bir cisme etki eden yerçekimi kuvvetinin ­ne olduğunu her zaman bilme ­olanağına sahibiz . ­Bu kuvvet cismin kütlesi ile orantılıdır ve her zaman şuna eşittir: F=mg. Bunları gör ­. şimdi, Dünya'ya yakın cisimlerle ilgili herhangi bir problem için, cisme etki eden yerçekiminin değerini her zaman gösterebiliriz, böylece onu Newton'un ikinci yasasının "genel denkleminde" yerine koyabiliriz.

Yerçekimi etkisinin daha az olduğu Dünya yüzeyinden uzakta, 1 ­kg ağırlığındaki bir tuğla daha hafiftir. Ayrıca yerçekimi daha az olan gezegenlerin yüzeyinde, Dünya'dakinden daha hafiftir. Genel olarak, sadece Dünya yüzeyindeki serbest düşüşün ivmesi 9,8 m/s ­^{2 'dir} . Yüzeyindeki her gezegen (yıldız) için farklıdır ve gezegenin kütlesine ve boyutuna (veya yoğunluğuna) bağlıdır. Örneğin, yerçekimi kuvvetinin Dünya'nın yerçekiminin 1/6'sı olduğu Ay ­yüzeyinde, 1 kg'lık bir tuğla ] .6 N ağırlığında olacaktır. Daha yüksek yerçekimine sahip gezegenlerde, daha ­ağır olacaktır, ancak kütlesi tuğla her yerde aynı olacak. Tuğla, Dünya'da, Ay'da ve diğer herhangi bir cisimde olduğu gibi hız değişimine karşı aynı direnci sunar. Yörüngedeki uzay istasyonu hareket ettiğinde, ağırlık sıfır olduğunda, vücut hala kütleye sahip olacaktır. Bu nedenle, ağırlık ve kütleyi asla karıştırmayın, bunlar birazdan bahsedeceğimiz tamamen farklı miktarlardır.

Sorunları çözdüğümüz doğruluk dahilinde, ­serbest düşüş ivmesinin Dünya'nın tüm yüzeyinde sabit olduğunu unutmayın.

ESNEK KUVVETLER

Şimdi, dış değerlendirmelerden farklı bir doğadaki kuvveti - elastik kuvveti veya desteğin tepkisini - belirlemeye çalışmalıyız.

Bir torba kum veya kum alın ve tahtanın üzerine iki desteğin arasına yerleştirin. Ne görüyorsun?

İlk olarak, mg yerçekimi kuvvetinden açıkça etkilenmesine rağmen torba hareketsizdir. Bu , aynı torbaya uygulanan ve torbaya etki eden kuvvetlerin bileşkesinin sıfır olmasını sağlayan, aynı büyüklükte ve zıt yönde başka bir kuvvet olması gerektiği anlamına gelir .­

İkincisi, tahtanın çantayı tuttuğu açıktır; yerçekimine eşit ve zıt olan bu kuvveti sağlayan odur. Bu durumda tahta ­eğilir.

Üçüncüsü, bu kuvvetin etkisinin sonucu çantanın kendisini etkiledi: çanta deforme oldu, şeklini değiştirdi. Torbanın malzemesi sağlam değilse ve torba ­aşırı yüklenmişse ve/veya yanlış yerleştirilmişse (fırlatılmışsa), tahtaya çarptığında kırılabilir. Yani tahtanın çanta üzerinde gerçekten bir etkisi oldu.

Herhangi bir cismin desteklerden veya askılardan serbest bırakıldığında serbest düşüşle yere düşeceğini anlamak kolaydır. Bu, eğer düşme yoksa, tüm destekler veya askılar, üzerine yerleştirilen cisimler üzerinde elastik bir etki uygular , buna ­desteğin reaksiyonu denir .

Örneği çanta ve tahta ile aldık çünkü bu örnekte ­hem işaretin hem de tahtanın deformasyonları açıkça görülüyor. Katı nesneler şekil değişikliklerine direnir ve bu nedenle elastik kuvvetler ortaya çıkar. Darbe, malzemenin özelliklerine bağlı olarak belirli bir sınırı aşarsa ­, örneğin çantayı çıkardıktan sonra tahtamız içbükey kalabilir ( ­orijinal şekline geri dönmez). Daha da büyük bir yükle tahta ­kırılabilir veya tahtanın dayandığı destek kırılabilir.

Nesnelerin esneklik rezervleri ve mukavemetleri yeterliyse, ­katı cisimlerin deformasyonları çok belirgin değildir. Aslında, eğer koyarsan

örs üzerinde ağırlık, o zaman ­çıplak gözle görünmese de şüphesiz hem örslerde hem de ağırlıklarda deformasyonlar olacaktır . ­Ağırlık aynı zamanda bir çanta gibi düzleşecek ve örs tahtamız ­gibi bükülecektir. Yürüdüğümüzde veya ­ayakta durduğumuzda, altımızdaki zemin gibi ayaklarımız da düzleşir.

Dış ­etkenlerden kaynaklanan destek reaksiyonunun sayısal değeri, ­problemlerde oldukça nadiren belirlenebilir. En basit ­durumlarda (tahtadaki bir çanta), bu reaksiyonun değeri Newton'un ikinci yasasını takip eder. Alışıldığı gibi, desteğin tepkisi L7 olarak belirtilirse , bu yasaya göre ^:

N - mg = 0 veya N - -mg.

Eşitlik vektördür, yani bu kadar basit bir durumda desteğin tepkisi yerçekimi kuvvetine eşittir, ancak ters yöndedir.

Destek reaksiyonunun yönünü neredeyse her zaman bilebiliriz. Desteğin kendisine ­diktir. Destek kavisli bir yüzeyi temsil ediyorsa, reaksiyonun yönü her zaman o noktada desteğin yüzeyine teğete diktir . ­Destek reaksiyonunun yönünü bilmek, ­problemlerin çözümünde bize yardımcı olacaktır.

VÜCUT AĞIRLIĞI. TOPLAM VE KISMİ AĞIRLIKSIZLIK

Şimdi yeni bir tanım getirmemiz gerekiyor.

Vücut ağırlığı, vücudun yerçekimi ­ve olası diğer etkiler veya kendi hızlandırılmış hareketi altında desteğe etki ettiği veya süspansiyonu esnettiği kuvvettir.

Ağırlık ve destek reaksiyonu farklı cisimlere etki eden kuvvetlerdir, ancak Newton'un üçüncü yasasına göre her zaman eksi işareti ile eşittirler.

Bir cisim (örneğin, arabamız) yatay bir ­yüzey üzerinde duruyorsa veya yüzey boyunca düzgün bir şekilde hareket ediyorsa, dikey bir düzlemde hareket etmiyordu. Ve aynı zamanda ağırlığı her zaman sabitti, desteğin reaksiyonunun sayısal değerine ve dolayısıyla yerçekimi kuvvetine (mg) eşitti.

Serbest düşüşte vücudun ağırlığı nedir? Askıya alma veya destek olmadığı için, o zaman, açıkçası, tepkileri sıfırdır. Serbest ­düşme durumundaki bir kişi, ağırlıksızlık durumundadır. Ve vücut bunu hissediyor.

Zıplayan bir hava dalışçısı için bile ağırlıksızlık ­, hava direnci nedeniyle görecelidir (buna daha sonra değineceğiz). Yörüngesel uzay istasyonunda ­tam ağırlıksızlık durumu da pratik olarak ­serbest düşüştür (ve bunun hakkında daha sonra konuşacağız). Hızlandırılmış hareket hisseden herkes, kısmi bir ağırlıksızlık veya aşırı yük durumu yaşadı.

Örneğin, hızlanan bir asansördeki hareketi ele alalım. Diyelim ki asansör ­aşağı doğru hızlanmaya başladı. Bir adam asansörün zemininde duruyor. Bir kişi, aşağı doğru yerçekimi kuvvetine ( mg ) ve sayısal ­olarak ağırlığına eşit olan reaksiyon kuvvetine ( N ) tabi tutulur. Dünyadaki bir gözlemciye göre, bir kişi toplam ivme a ile aşağı doğru hareket eder. Bu ivme iki karşıt gücün sonucudur. Kuvvetler tek bir düz çizgi boyunca yönlendirildiğinden, işareti dikkate alarak vektör toplamından cebirsel olana gitmek ve ­Newton'un ikinci yasasını yazmak mümkündür:

mg - N = o.

Solda gerçek kuvvetlerin toplamı var. sağdaki kütle ve ivmenin resmi ürünüdür. O zamanlar:

L' - m (g - a).

Bir kişinin ağırlığının normalden biraz daha az olacağını görüyoruz. Bu, herkesin asansörde en az bir saniye deneyimlediği ­kısmi ağırlıksızlıktır ­. asansör inmeye başladığında veya çıkarken durduğunda. Dinlemede asansör q = g ivmesi ile hızlanırsa tam ağırlıksızlık devreye girecek, ağırlık sıfıra gidecek, kişi asansörle birlikte serbest düşme durumunda olacaktır. a > g ise, aşağı doğru daha da hızlandırılmış bir asansörle veya yukarı hareket ederken keskin bir duruşla . ağırlık negatif olacak, yani kişi kabin tavanına bastırılacaktır.

Şimdi, asansörün ivmesi aşağı değil yukarı doğruysa, vücudun ağırlığı için benzer bir denklemi kendiniz yazmaya çalışın. Şekildeki kuvvetlerin yönünü dikkatlice oklarla belirtin ve işaretleri Newton denkleminde toplarken karıştırmayın. Sonucu analiz edin. Yukarı doğru hızlanan bir asansörde vücut ağırlığı az mı yoksa çok mu olacaktır? Sorunu çözdükten sonra, bir astronotun roket fırlatırken neler yaşadığını anlayacaksınız.

SÜRTÜNME KUVVETİ

Cisimlerin yüzeyleri birbiri üzerinde kaydığında veya kayma eğilimi gösterdiğinde, bir sürtünme kuvveti iş başındadır. Bir nesneye kuvvet uyguladığınızda, sürtünme genellikle net kuvveti ve dolayısıyla ­cismin aldığı ivmeyi azaltır. Sürtünme ­, temas noktasındaki yüzey ­pürüzlülüğünden dolayı meydana gelir ve malzemenin cinsine ve ­birbirlerine ne kadar basınç uygulandığına bağlıdır. ­Bir nesne diğerinin üzerinde kayarken, düzensizlikleri birbiriyle çarpışıyormuş gibi görünür ve hareketi engeller ­. Çok pürüzsüz görünen ­yüzeylerde bile ­hareketi engelleyen mikroskobik tümsekler vardır . ­Düzensizlikler tamamen ortadan kaldırılsa bile, sürtünme ortadan kalkmayacak ­ve muhtemelen moleküller arası etkileşim kuvvetleri nedeniyle daha da güçlenecektir ­. Güç böyle üretilir.

Sürtünme kuvvetinin yönü her zaman hareket yönünün tersidir. Eğimli bir yüzeyden aşağı kayan cisimler için, sürtünme kuvveti yokuş yukarı doğru yönlendirilir; sağa kayan cisimler için sürtünme kuvveti ­sola doğru yönlendirilir ve bunun tersi de geçerlidir.

Vücut sabit bir hızda hareket ederse, vücuda uygulanan kuvvet sürtünme kuvveti ile telafi edilir (zıt yönde eşit büyüklükte). Bu kuvvetlerin bileşkesi sıfıra eşittir, çünkü cisim ­ivmelenmeden düzgün bir şekilde hareket eder. Sıfır bileşke kuvvetin sıfır ivme ve buna bağlı olarak sabit bir hız verdiğini söyleyebiliriz.

Deneyler, sürtünme kuvveti ile bir katı yüzey diğeri boyunca hareket ettiğinde desteğin tepkisi arasındaki ilişkiyi göstermiştir. Bu iki güç arasında doğru orantı olduğu ortaya çıktı.

F = dV

Burada F sürtünme kuvvetidir, u temas halindeki malzemelerin tipine, yüzey işleminin derecesine ve diğer faktörlere bağlı olan ­ve deneysel olarak ölçülebilen sürtünme katsayısıdır ve R' destek reaksiyonudur (vücut ağırlığı).

Bunun bir vektör denklemi olmadığına dikkat edin, sürtünme kuvveti çoğunlukla desteğin reaksiyonuna diktir. Bu oran, iki kuvveti yalnızca sayısal değerle birleştirir. Bazen problemlerde sürtünme katsayısı önceden bilinir, bazen de bulunması gerekir.

İlginç bir şekilde, kayma sürtünmesi, sürtünmeden daha küçük bir miktardır ­. kaymanın başlamasından hemen önce gerçekleşir. Fizikçiler ve mühendisler ­, statik sürtünme ile kayma sürtünmesi arasında ayrım yapar. Aynı yüzeyler için statik sürtünme kayma sürtünmesinden daha büyüktür. Bir kutuyu itiyorsanız, o zaman. onu hareket ettirmek, hareket etmeye devam etmekten daha fazla güç gerektirir. Fren bir araba tekerleğini bloke ettiğinde, lastikler yol ­yüzeyinde kayar. tekerleklerin yolda kaymaması ve dönmeye devam etmesi durumunda olduğundan daha az sürtünme ile sonuçlanır . ­Frenleme sırasında lastikler kaymaya başlarsa sürtünme kuvveti azalır - bu, frenler için istenmeyen bir olgudur. Kilitlenme önleyici fren sistemi, lastikleri sürtünmeden kaymaya geçiş eşiğine kadar bir durumda bırakır. Bu arada, suyu yol ile lastik yüzeyi arasında yeniden yönlendirerek ıslak yollarda sürüş durumunda sürtünme katsayısını artırmak için saplamalar işlenir . ­Birçok yarış arabası, kuru yollarda sürdükleri için dişsiz lastikler kullanır. hareket direnci­

Cisimler birbiri üzerinde yuvarlandığında meydana gelen sürtünmeye yuvarlanma sürtünmesi denir. Çoğu durumda, yuvarlanma sürtünmesinin değeri ­, diğer şeyler eşit olmak üzere, kayma sürtünmesinin değerinden çok daha azdır.

hıza bağlı değildir . ­Daha da ilginç olanı, sürtünmenin temas alanına bağlı olmamasıdır. Bu nedenle ­, ekstra geniş lastikler, dar lastiklerden daha fazla sürtünme sağlamaz. Daha geniş lastikler ­makinenin ağırlığını dağıtır

Sürtünme kuvvetinin yönü her zaman ­hareket yönünün tersidir. Torba düşer ve havanın sürtünme kuvveti (direnci) artar.

yüzeylerinden oluşan geniş bir alan . ­bu da ısınmalarında ve aşınmalarında azalmaya yol açar. Benzer. kamyon ile yer arasındaki sürtünme, sekiz veya dört tekerlekli bir kamyonla aynıdır! Daha fazla tekerlek, yükü daha geniş bir yüzey alanına yayar ve tekerlekler üzerindeki basıncı azaltır. İlginç bir şekilde, fren mesafesi tekerlek sayısına bağlı değildir. Io lastik aşınması ­önemli ölçüde sayılarına bağlıdır.

katı cisimlerin birbirinin yüzeyi üzerinde kaymasıyla sınırlı değildir . ­Sürtünme de olur

toplu olarak sıvı maddeler "sıvılar" olarak adlandırılan sıvılarda veya gazlarda (çünkü hareketleri akışkanlık olarak tanımlanabilir). Sıvı maddelerin sürtünmesi, bir vücut böyle bir maddeye bastırarak içinden geçtiğinde meydana gelir. Hiç 100 metre bel hizasında suda yürümeyi denediniz mi? Düşük hızlarda bile sıvı sürtünmesi fark edilir . ­Katı yüzeyler arasındaki sürtünmeden farklı olarak, sıvı sürtünmesi hıza bağlıdır. Yürürken veya koşarken genellikle hava akışını fark etmezsiniz, ancak bisiklet sürerken veya yokuş aşağı kayak yaparken daha yüksek hızlarda fark edersiniz . ­Çok profesyonel­

Hız arttıkça hava basıncı artar.

Sürtünme çok karmaşık bir olgudur. Sonuçlar ampirik olarak elde edilir (birçok farklı deneyle) ve yaklaşık bir değer tahmin edilir ­(yine deneye dayalı olarak).

GÖVDE HAVA DİRENCİ ALTINDA DÜŞME

Boşlukta düşen cisimler bir şeydir, ama havada düştüğünde pratikte ne olur? Her ne kadar bir kalem ve bir madeni para boşlukta eşit hızla düşse de ­. ama havada oldukça farklı düşüyorlar. Havaya düşerken Newton kanunları nasıl uygulanır? Yanıt, Newton yasalarının, ister serbestçe düşsün ister engelleyici kuvvetlerin etkisi altında olsun, tüm cisimler için geçerli olduğudur. Ancak ivme her iki durumda da çok farklı olacaktır. Bir boşlukta bileşke kuvvet, yalnızca o hareket ettiği için yerçekimi kuvvetine eşit olacaktır. Hava direncinin varlığında, net kuvvet ­yerçekiminden daha az olacaktır - çünkü yerçekimi eksi ­hava direnci olarak hesaplanacaktır.

Dikey olarak aşağıya doğru yönlendirilmiş bir eksen boyunca a ivmesi ile hareket ederken Newton'un ikinci yasasının denklemini yazıyoruz :

mg - R - ta

burada mg yerçekimidir ve R hava direncidir. R ~ mg'de ivmenin a ~ 0 olduğuna dikkat edin; yani ivme olmayacak, vücut sabit bir ­hızla düşecektir. Buradan ivmeyi ifade ettikten sonra şu adımı atıyoruz:

Ra
-                \u003d "

t                t'

Düşme sırasında hava direnci R hareket ederse, a ivmesinin her zaman y'den küçük olacağını ­görüyoruz . Ve sadece R = 0 olduğunda. ivme a g.

Düşen bir cisme etki eden hava direnci kuvveti iki bileşene bağlıdır. Birincisi, düşen cismin ön alanına bağlıdır ­- bu, nesnenin düşmesi gereken hava "koridorunun" boyutunu belirler. İkincisi, düşen nesnenin hızına bağlıdır: daha yüksek hız, ­her saniye vücutla çarpışan daha fazla sayıda hava molekülü, bu da moleküler çarpma kuvvetinin daha büyük olacağı anlamına gelir. Bu, hava direncinin düşen cismin boyutuna, şekline ve hızına bağlı olduğu anlamına gelir.

Bazı durumlarda, hava direncinin düşme üzerinde diğerlerine göre daha fazla etkisi vardır. Düşen bir tüy için hava direnci çok önemlidir. Tüy yeterince geniş bir alana ve çok küçük bir kütleye sahiptir, bu nedenle yukarı doğru hava direnci kuvveti ­yerçekiminin etkisini azalttığı için hızlı bir şekilde düşmez . ­Eşit ­etki eden kuvvet mermiye eşit olacak ve ivme de sıfır olacaktır. İvme sıfır olduğunda , cismin sabit bir ­hıza ulaştığını söyleriz . Bir cismin düşüş yönünü dikkate alırsak, cismin son ­hızına ulaştığını söyleriz . ­Havada düşen tüm cisimler için kendi sabit hızı mevcuttur .­

Geniş ön alan, ­güvenli bir iniş için ­paraşüte düşük sabit hız sağlar ­. Paraşüt hareketinin fiziğini anlamak için ­aynı alanla paraşütle inen bir erkek ve bir kadını düşünün.

paraşütlerini ­aynı anda açtıklarını varsayalım . ­Bu, aynı boyuttaki paraşütlerin aynı iniş hızına sahip olacağı anlamına mı geliyor?

Niya, her iki durumda da hava direnci aynı olduğu sürece? Yere önce kim ­ulaşacak: daha ağır olan erkek mi yoksa daha hafif olan kadın mı? Cevap: Daha hızlı hareket edecek olan, yani sabit hızı daha yüksek olan kişi dünyaya ulaşacaktır. İlk başta, son hızların aynı olacağını ve paraşütçülerin yere aynı anda çarpacağını düşünebilirdik . ­Ancak bu öyle değil çünkü hava direnci hızı etkiliyor. Daha fazla hız, daha fazla hava direnci anlamına gelir. Hava direnci yerçekimine eşit olduğunda ­kadın sabit bir hıza ulaşacaktır . ­Bu olduğunda, ­adamın paraşütü için hava direnci henüz yerçekimi büyüklüğüne ulaşmamıştır. Yerçekimi daha büyük olduğu için daha hızlı alçalacaktır. Daha ağır olanın kararlı hal hızı daha fazla olacak ve daha ağır olan adamın yere daha hızlı ulaşmasına neden olacaktır.

DİNAMİK ANA PROBLEMİNİN ÇÖZÜM ÖRNEĞİ

M kütleli malzeme noktası (araba, çubuk vb.) yatay bir masa üzerinde durmaktadır. Sürtünmeden dönen hafif bir ­blok aracılığıyla masanın kenarına atılan ağırlıksız ve uzamayan bir iplik ona tutturulmuştur. İpin aşağı sarkan ucuna m kütleli bir ağırlık bağlanmıştır. Sistemin ivmesini bulmak gerekir .­

Her iki malzeme noktasına etki eden kuvvetleri gösterelim. Asılı ağırlık, yerçekimi kuvvetinden ve ipliğin 7' gerilim kuvvetinden etkilenir ( ­hava direncini ihmal edin). Ağırlık, düşey boyunca zıt yönlerde etki eden bu iki kuvvetin ­etkisi altında ancak dikey olarak aşağı doğru hareket edebilir ­ve ivmesi de dikey olarak yönlendirilecektir. Bu nedenle, ağırlıklar için Newton'un ikinci yasası basit bir skaler ifade ile temsil edilebilir:

mg - G - bu.

Ve masanın üzerinde yatan çubuğa, yerçekimi kuvveti, desteğin tepkisi, karşılıklı olarak birbirini dengelemesi ve ipliğin gerilimi etki eder. Çubuğun yatay yönde hareket etmesini sağlayacak olan, yatay olarak yönlendirilen bu kuvvettir ­:

T = - Ma.

İplik uzayamaz, bu nedenle ağırlığın ve çubuğun ivmesinin sayısal değeri ­aynıdır. Ayrıca bloğun küçük kütlesi ve içinde sürtünme olmaması ­, ipliğin yatay ve dikey bölümlerinin gerilimlerinin eşit olmasını sağlar ( ­ipliğin ağırlığı ihmal edilebilmesi şartıyla). İki bilinmeyenli iki denklem sistemi elde ettik: a ve T. İkinci denklemdeki T'yi birinci denklemde yerine koyarsak, cevabı kolayca bulabiliriz :

mg
a             .

m + M

Cevabı analiz edelim. Bu koşullar altında ivme sıfıra eşit olamaz. Sürtünme olmadığında, blok mutlaka hareket edecektir. İvme

g'ye eşit olamaz. En aşırı durumda, yalnızca ağırlığın kütlesi çubuğun kütlesinden çok daha büyükse, serbest düşüş ivmesine yakın olacaktır . ­Cisimlerin kütleleri aynı ise ivme yarım g olacaktır.

Şimdi, çubuğun masa üzerindeki sürtünmesinin var olduğunu varsayarak aynı sorunu kendiniz çözün ­. ve sürtünme katsayısı sizin tarafınızdan bilinir. Bu durumda destek reaksiyonunun Mg'ye eşit olduğunu bilmek. sürtünme kuvvetini bileceksiniz: kMg. Newton'un ikinci yasasının denklemlerini derledikten sonra, sistemin ivmesini bulun ve ardından onu sıfıra eşitleyerek, cisimlerin kütleleri ile çubuğun kaymaya başlayacağı sürtünme katsayısı arasındaki ilişkiyi bulun. masa.

SÜRTÜNME KATSAYISI İLE İLGİLİ BAŞKA BİR SORUN

Eğik bir düzleme bir çubuk yerleştirilir ve düzlemin ­bir ucu yavaşça kaldırılarak düzlem ile yatay arasındaki açı artar. Levha üzerindeki çubuğun sürtünme katsayısı bilinmektedir. Düzlemin ­hangi açısında blok ­aşağı kaymaya başlayacak?

Çözümün anahtarı, istenen anda çubuğun ivmesinin hala neredeyse ­sıfır olmasıdır. Düzlem boyunca blok sessiz, çok yavaş, düzgün bir hareket başlatır ­. Bu bize ­Newton'un ikinci yasasının denklemlerinin sağ yarısını verecek - sıfır olan.

Bloğa etki eden kuvvetler ­iki cisim tarafından oluşturulur: zemin ve levhanın yüzeyi. Gereken zamanda birbirlerini dengelerler. Bununla birlikte, tahtanın yanından gelen kuvvet iki dikey bileşene ayrılabilir ­: desteğin normal tepkisi .V ve sürtünme kuvveti dA ^; , birbiriyle orantılı olarak ilişkilidir - ve çubuğun tahta boyunca hareketi durumundadır. Eğik düzlem boyunca ve boyunca koordinat eksenlerini seçiyoruz. Tüm kuvvetleri bu eksenler boyunca genişletiyoruz ve Newton yasasının iki denklemini yazıyoruz. Böylece, yüzey boyunca eksen boyunca şunu elde ederiz:

mg sint? - ve 'V = 0 .

Tahtaya dik bir eksen üzerine izdüşümde L, aşağıdaki denklem:

L' ■ mg cosa = 0 .

İkinci denklemdeki L'yi birinci denklemde yerine koyarsak, cevabı bulmak kolaydır:

tgc/ II .

temas halindeki iki cisim (yüzey) için sürtünme katsayısını deneysel olarak belirlemenin iyi bir yolunu bulduk . ­Her şey, bloğun tahtadan kaymaya başladığı açıyı takip etmeye kadar kaynar.

1.    Kuvvet ve kütle gibi niceliklerin fiziksel anlamı nedir?

2.     Gücün ana özellikleri nelerdir?

3.        Newton'un ikinci yasasının denklemi, k'nin bir orantı faktörü anlamına geldiği F=kma şeklinde yazılabilir mi? Önemi ne olurdu?

4.        Niceliksel kuvvet tanımımız ­matematiksel ve fiziksel olarak Newton'un ikinci yasasının genel denkleminden nasıl farklıdır?

5.        Mekaniğin ana (veya doğrudan) görevinin ne olduğunu analiz ettik. O halde teoride ters problem ne olmalıdır? Böyle fiziksel bir problem düşünün.

6.        Bir kettlebell ve bir masa üzerindeki blok probleminde, kettlebell'in hareket sırasındaki ağırlığını belirleyiniz ­. Diyelim ki ağırlık değil, insanlı bir kabin olacak. Bu kişiden hangi duygular ­beklenebilir?

Bölüm 4

NEWTON'UN ÜÇÜNCÜ YASASI

Newton'un üçüncü yasası: Bir nesne başka bir nesneye belirli bir ­kuvvetle etki ediyorsa, o zaman ikinci nesne ona sayı olarak değere eşit ve verilene zıt yönde bir kuvvetle etki eder. Bu kuvvetler aynı niteliktedir.

Bileşenler , vektör toplamı verilen vektörü veren , genellikle yatay ve dikey olan karşılıklı olarak dik vektörlerdir .­

KUVVETLER VE KUVVETE TEPKİ.

(ETKİ VE TEPKİ KUVVETLERİ)

Kuvvetleri basit anlamda inceledik - itme veya çekme gibi. Ancak itme veya çekme kendi başına görünmez. Her kuvvet, birinci ve ikinci cisim arasındaki etkileşimin bir parçasıdır. Parmaklarınızla bir duvara bastırdığınızda, musluğa uyguladığınız baskıdan daha fazlası gerçekleşir. Aynı zamanda sizi iten duvarla etkileşime giriyorsunuz ve işin içinde birkaç güç var: siz duvarı itersiniz ve duvar da sizi iter. Bu kuvvetler sayısal değer olarak eşittir (aynı kuvvete sahiptir) ve zıt yöndedir.

Dolayısıyla etkileşim, iki farklı nesneye etki eden bir grup kuvvet gerektirir.

Parmaklarınızın arkadaşınızın parmaklarına doğru itildiğini hissedebilirsiniz. Bir duvara bastırdığınızda da aynı büyüklükte bir kuvvet hissedebilirsiniz ve bu kuvvet sizi "geri" iter. Yani, o sizi "itmeden" bir duvarı itemezsiniz!

Bir duvara yaslandığınızda duvarın sizi ittiğini ­düşünün. Hayal etmesi yeterince kolay, sanki diğer kişi ­tam önünüze yaslanıyor ve siz birbirinizi itiyorsunuz/yaslıyorsunuz. Diğer örnekler: Bir arabaya bağlı bir ipi çekerek ivme yaratıyorsunuz ­. Bunu yaparken, kolunuzun etrafına sarılı ipin çekişinden de görülebileceği gibi, araba sırayla sizi geriye doğru çeker. Bir vücut diğeriyle etkileşime ­girer - siz arabadasınız.

Kuvvete neden olan ve kuvvetin eylemine neyin tepki verdiği ⁹ Isaac Newton, ­var olan ve kendi başına hareket eden hiçbir kuvvet olmadığını, her zaman cisimlerin etkileşimiyle ilgili olduğunu ve bir cismin diğeriyle etkileşime girdiği kuvvetin her zaman eşit olduğunu savundu. ikinci cismin birinci cisimle etkileşime girdiği tepki kuvvetinin büyüklüğünde ­. Örneğin, bir araba çektiğinizde, araba size etki eder. Araba ile aranızdaki basit bir etkileşim tarafından yaratılan, araba üzerindeki sizin baskınız ve arabanın üzerinizdeki baskısı gibi bir çift kuvvet ortaya çıkar. Böyle bir gözlem

^: Bir duvara yaslandığınızda, duvara etki eden bir kuvvet yaratırsınız. Duvar da sizi tam tersiyle eşit derecede etkiler.

sahte güç Böylece başarısız olmazsın! bir duvardan (eğer duvar gücünüze dayanabilirse!)

hareket , Newton'un üçüncü hareket aşamasına ulaşmasına izin verdi .

NEWTON'UN ÜÇÜNCÜ YASASI

Newton'un üçüncü yasası şöyle der: Birinci cisim ikinci cisme belirli bir kuvvetle etki ettiğinde , aynı sayısal kuvvete ­sahip ikinci cisim ­birinci cisme ancak zıt ­yönde etki eder.

Çok önemli bir açıklama. Etkileşim sonucunda ortaya çıkan her kuvvet çiftinin ­bir doğası vardır. Dünya, Newton'un elmasını ­yerçekimi ile kendine çekti, ancak elma da aynı kuvvetle dünyayı diğer yöne çekti - ve bu aynı zamanda yerçekimi kuvvetiydi. Duvara elastik kuvvetlerle bastırdınız - duvar size elastik kuvvetlerle karşılık verdi. Tekerleklerin sürtünmesi, yolun sürtünmesine tepki verdi. Elektromanyetik ­kuvvetler elektromanyetik kuvvetlere tepki verir. Ve benzeri. Ancak ortaya çıkan bu kuvvet çiftinin tek bir bedene değil, etkileşim halindeki her iki cisme uygulanması çok önemlidir ­.

^{Birbirine bağlı} ve farklı yönlerde gerilmiş iki dinamometrenin ne göstereceğine bakın !­

Bir kuvvete etki eden kuvvet, diğerine karşıt kuvvet diyebiliriz. Artık Newton'un üçüncü yasasını şu şekilde ifade edebiliriz:

Her eylem için, her zaman karşıt bir ­güç vardır. Bedenlerin birbirleri üzerindeki hareketleri asla tek taraflı değildir, o!

Bu arada! Günlük yaşamda, Newton'un üçüncü yasası şöyle görünür: "etki tepkiye eşittir." Muhtemelen bu cümleyi bir kereden fazla ^{duymuşsunuzdur} ..

Hangi kuvvete etki kuvveti ve hangisine - tepki kuvveti dediğimiz önemli değil. Önemli olan, bunların olağan etkileşimin kurucu parçaları olmaları ­ve hiçbir kuvvetin diğeri olmadan var olmamasıdır.

Yürürken zeminle etkileşime girersiniz. Zemini geri itersiniz ve zemin sizi ­ileri iter. bir çift güç

aynı zamanda (aynı tiptedirler). Bir arabanın lastiklerinin yolu itmesi gibi, yol da lastikleri iter. Yüzdüğünüzde, su ile etkileşime girerek suyu geri itersiniz, su ise aynı şekilde sizi ileri doğru iter - siz ve su ­birbirinizi itersiniz. Tepki kuvvetleri, verilen ­ölçülerdeki hareketimizi ifade eder. Bu örneklerdeki tepki kuvvetleri sürtünmeye bağlıdır: örneğin buz üzerindeki bir kişi veya makine, karşılık gelen tepki kuvvetini oluşturacak kuvveti sağlayamayabilir. Kuvvetler kuvvet çiftleri olarak görünür. Güç, başka bir güç olmadan var olamaz.

SİSTEM TANIMI

İlginç bir sık sorulan soru; etki ve tepki kuvvetleri eşit ve zıt yönlerdeyse, o zaman neden sıfır eyleme yol açmıyorlar? Bu sorunun cevabı, etki ve tepki kuvvetlerinin ­farklı cisimlere uygulandığı ve dolayısıyla birbirini telafi etmediğidir. Bedenlerin etkileşiminden doğarlar ve aynı doğadaki güçlerdir. Örneğin, bir cisim Dünya ile etkileşime girerse, Dünya ona yerçekimi kuvveti ile etki eder ve vücut da Dünya üzerinde yerçekimi kuvveti ile etki eder. Masanın üzerinde duran kitap masaya esneklik kuvveti ile, masa da kitaba esneklik kuvveti ile etki eder.

Newton'un üçüncü yasası, birinci ve ikinci yasalar gibi, yalnızca atalet referans çerçevelerinde geçerlidir.

Bir atalet referans sisteminden diğerine geçerken ­, cismin ne ivmesi, ne kütlesi, ne de ona etki eden kuvvet değişmez. Bu nedenle,

Newton yasalarının, yani mekanik hareket yasalarının herhangi bir atalet referans çerçevesinde aynı forma sahip olduğu iddia edilebilir. Bu ifadeye ­Galileo'nun görelilik ilkesi denir .

üçüncü yasayla ilgili zorluk yaşadığını belirtmekte fayda var .­

FARKLI CİSİMLERE UYGULANAN ETKİ VE TEPKİ

Garip gelebilir, ­düşen bir cisim Dünya'yı kendisine (aşağı) doğru çekerken aynı kuvvetle Dünya'yı kendine doğru çeker. Düşen bir cismin ivmesi bilinirken, Dünya'nın yukarı doğru ivmesi fark edilemeyecek kadar küçüktür.

Eşit kuvvetle çekiliyorlarsa, neden birbirlerine doğru eşit hızda (ivme) hareket etmiyorlar? Her şey kütlelerdeki farkla ilgili ve bunu toptan atış örneğini kullanarak açıklamak kolaydır. Top ateşlendiğinde, top ile gülle arasında bir etkileşim vardır.

Topa ve çekirdeğe etki eden bir çift kuvvet vardır. Çekirdeğe etki eden kuvvet, topa etki eden tepki kuvveti ile aynıdır: bu durumda, top geri tepmektedir. Kuvvetlerin büyüklüğü eşit olduğuna göre, topun geri tepmesi neden ­güllenin uçuşundan daha yavaş hareket eder? Hareket halindeki ivmeleri hesaplarken, Newton'un ikinci yasasını bize hatırlatacaktır. etkileşen cisimlerin kütlelerini hesaba katmak gerekir. Diyelim ki etki ve tepki kuvveti (hatırladığınız gibi, sayısal olarak eşittirler), m bir güllenin kütlesi ve M daha büyük bir topun kütlesidir. Gülle ve topun ivmesi Newton'un ikinci kanunundan belirlenecektir. Hızlanmalar aşağıdaki gibi hesaplanacaktır:

Gülle: a ~ - t

topun ivmesinden önemli ölçüde daha büyük ­olacağı açıktır . Daha küçük bir kütleye uygulanan bir ­kuvvet ­daha büyük bir ivme oluştururken, daha büyük bir kütleye sahip bir cisme uygulanan bir kuvvet daha küçük bir ivme üretecektir.

Bu arada top, ateşlendiğinde gülleden geri tepme alır ve aynı süreç ­roketi harekete geçirir. Roket, akkor gazın püskürtülmesinden sabit bir "geri tepme ⁷ " alır . ­Bir roket memesinden çıkan her bir gaz molekülü, bir roket tarafından ateşlenen küçük bir gülle gibidir.

Geçmişte, ­bir gazın atmosfer üzerindeki etkisiyle roketin fırlatıldığına dair bir yanılgı vardı. Birçoğu aya roket fırlatmanın imkansız olduğuna inanıyordu. Çünkü Dünya atmosferinin dışında ­roketin "fırlayabileceği" hava yoktur.

Ancak bir topun geri tepmesinin, güllenin hava ile etkileşiminden kaynaklanmaması gibi ­. bu nedenle bir roketin uçuşu, gazın "ateş eden çekirdeklerinin" neden olduğu reaksiyon kuvvetinden kaynaklanır.

Newton'un üçüncü yasasının her yerde işlediğini görüyoruz. Balıklar ­yüzgeçleriyle suyu geriye, su da onları ileri doğru iter. Rüzgar ağaç dallarını ittiğinde, ağaç dalları tepki olarak havaya etki eder ve rüzgarın hızı azalır. Her eylem bir tepkiye neden olur; bir nesnenin ­boşluğa bir kuvvet uygulaması söz konusu değildir. Herhangi bir büyüklükteki kuvvetler her zaman, her biri diğerinin zıttı olan çiftler halinde ortaya çıkar. Bu nedenle, ­o bize dokunmadan biz bir şeye dokunamayız.

Dokunulmadan bir şeye dokunamazsınız - ­Newton'un Üçüncü Yasası.

KÜÇÜK BİR EGZERSİZ

Tahtanın üzerinde yatan çantamızı alalım. Lütfen burada çantaya ve tahtaya etki eden tüm kuvvetleri çizin. Kendiniz deneyin, kuvvetlerin uygulama noktalarını karıştırmayın. Sadece çok çalıştıktan sonra okumaya devam edin, kendinizi kontrol edin.

Birincisi, yerçekiminin iki kuvveti. Biri çantaya, ikincisi - dünyanın merkezine çantaya doğru takılır. Kuvvetler birbirine doğru yönlendirilir.

İkincisi, iki elastik kuvvet. Biri, torbanın zeminle temas halinde olan yüzeyine, ikincisi ise torbanın temas ettiği yerin yüzeyine uygulanır ­. Yine yöneldi. Biri çantayı, ikincisi - zemini deforme eder. Ve bunlar gerçek güçlerdir. Ve dört kuvvetin tümü mutlak değerde eşittir.

Karakteristik bir hata, öğrencilerin bazen yerçekimi kuvvetiyle birlikte elastik bir kuvvetin torbaya etki ettiğini ve böylece onu dengelediğini söylemeleridir ­. Bu doğru değil. Bir çiftte, Newton'un üçüncü yasasına göre, aynı nitelikteki kuvvetler gider (yerçekimi - yerçekimi ile, esneklik - esneklikle) ve her zaman farklı cisimlere uygulanırlar.

TURP SORUNU

Şalgamla ilgili masalda ilk başta sadece büyükbaba çekti. Sonra şalgamın kımıldaması için diğer tüm "çekicilere" ihtiyaç vardı. Soru: ­Şalgam büyükbabaya aynı kuvvetle etki ediyorsa, neden şalgam büyükbabayı çekmedi de tam tersi oldu?

İlk başta dede şalgamı kuvvetle tuttu ve şalgam da aynı şekilde karşılık verdi. Şalgamın tamamı gerilmiş ve deforme olmuştu, ancak F kuvveti tek başına şalgamı hareket ettirmek için yeterli değildi. Üstelik büyükbaba çimlerin üzerinde kaydığında, kendisi şalgamın doğru fırlatıldı - tam olarak şalgamdan büyükbabaya uygulanan /• "kuvvetin etkisi altında. Bu neden oldu?

Etkileşen üç bedenimiz var: büyükbaba, şalgam ve hem ­şalgamın hem de dinlenme büyükbabasının sabitlendiği zemin. Hepsi aynı boyutta olan üç çift kuvvet ortaya çıkar: büyükbaba - şalgam, şalgam - toprak, büyükbaba - toprak. Her bir cisme uygulanan tüm bu kuvvetler hala dengededir. Hem şalgam hem de dede hala dinleniyor.

Kedi ve fare dahil tüm ekip toplandığında durum değişti. Artık tugay hem şalgam hem de yere daha fazla kuvvet uygulayabildi. Aynı güçlerin aynı yüzleşmesi yeni bir düzeye taşınır. Tugay ­şalgam üzerine n kuvveti ile etki eder ve aynı kuvvetler dünya ile tugay arasında ve şalgam ile dünya arasında etki eder. Şalgamın yere dolanan kökü artık böyle bir kuvvete dayanamaz ve şalgam dışarı çıkmış yani ivme kazanmıştır.

Bildiğiniz gibi üçüncü olay örgüsü de oldukça uygulanabilir: şalgamın tepeleri çıkıyor ­ve ardından tugayın tüm çabaları anlamını yitiriyor. Sonuçta, tepeler topraklı şalgamın kökü ile aynı kuvvetle gerilir. Kökten daha az kararlıysa, büyükbabanın ahıra gidip bir kürek alması gerekecek, ancak öyle olsa bile Newton'un üçüncü yasası tamamen aynı şekilde işleyecektir.

NEWTON'UN ÜÇ KANUNUNUN ÖZETİ

Newton'un ilk yasası Eylemsizlik Yasasıydı: Durmakta olan bir cisim hareketsiz kalma eğilimindedir: ­düzgün doğrusal hareket halindeki bir cisim, doğrusal düzgün hareketi sürdürme eğilimindedir. Cisimlerin bu özelliğine -hareketteki herhangi bir değişikliğe ­direnme- atalet denir. Herhangi bir cisim, hareketinin durumunu ­yalnızca (sonuçta ortaya çıkan) bir kuvvetin etkisi altında değiştirir.

Newton'un ikinci yasası, İvme Yasası: Bir cisme net bir kuvvet etki ettiğinde, ona bir ivme kazandırır. Bu durumda ivme, etki eden kuvvetle doğru orantılı ve cismin kütlesiyle ters orantılı olacaktır. Sembolik biçimde:

yağ ~ - t

Bu durumda ivme daima bileşke kuvvet yönündedir. Bir cismin ivmesi, cismin kütlesi ile ters orantılıdır ve ­verilen cisme etki eden tüm kuvvetlerin vektörel toplamı ile doğru orantılıdır.

Newton'un üçüncü yasası, Etki-Tepki yasası: Bir nesne başka bir nesneye belirli bir kuvvetle etki ederse, o zaman ikinci nesnenin yanında aynı nitelikte, aynı değerde, ancak zıt olacak bir tepki kuvveti vardır. yön. Kuvvetler çiftler halinde ortaya çıkar ­, biri etki kuvveti, diğeri tepki kuvvetidir, birlikte ­iki nesne arasındaki etkileşimi belirlerler. Etki ve tepki kuvvetleri ­sayısal olarak her zaman eşittir ve farklı nesnelere ters yönde uygulanır. Bir güç diğeri olmadan var olamaz.

, yaratılmış dünyadaki bedenler arasındaki etkileşimlerin olduğuna göre üç Tanrı yasası buldu . ­Bu kurallar, etrafımızdaki çok çeşitli cisimlerin ve fenomenlerin birbiriyle nasıl ilişkili olduğunu tam olarak anlamamızı sağlar ­. Bu kuralların her gün çevremizdeki dünyada iş başında olduğunu görüyoruz.

1.       önemli noktaları kaçırmadan Newton'un üçüncü yasasını formüle edin .­

2.    Şalgamla ilgili sorunu anlıyorsanız, benzer bir sorunu çözün.

M kütleli kızak ve ­m kütleli bir kişi yatay buz _üzerinde duruyorlar . Bir kişi bu parametrelerin hangi oranında kızağı hareket ettirebilir?

3.       Sir Isaac Newton onu izlerken elma ağacından bir elma düşer. Elmanın kütlesi 100 gr. Elmanın düşmesinin neden olduğu Dünya ivmesini bulun. Dünyanın kütlesi 10 ²⁴ kg'dır.

Bölüm 5

NABIZ

ng? "^X-^?;G: < r"~gShg                                                                                   4?>f" >.LG>aѵ _A; lu??< L&F&I'L:

Dürtü, bir cismin hareket miktarı, cismin kütlesi ve ­hızının ürünüdür.

Kuvvet dürtüsü, bu kuvvetin etki süresi dikkate alınarak, kuvvetin vücut üzerindeki etkisinin sonucudur.

Momentum ve momentum arasındaki ilişki. Kuvvetin momentumu cismin momentumundaki değişime eşittir. Sembolik ifadeyle: Ft - At ѵ .

Momentumun korunumu yasası. Bir dış kuvvetin yokluğunda, cisimler sisteminin toplam momentumu sabit kalır. Böylece, ­yalnızca bu sistemin iç kuvvetlerinin hareketiyle ilişkili bir olaydan önceki sistemin momentumu, olaydan sonraki sistemin momentumuna eşittir ­:

tѵ (olaydan önce) ~ tѵ (olaydan sonra).

Elastik etki - Çarpan nesnelerin daha fazla deformasyon veya ısı oluşumu olmaksızın birbirlerinden sektiği bir etki.

Esnek olmayan darbe - çarpan nesnelerin deforme ­olduğu, ısı ürettiği ve muhtemelen birbirine yapıştığı bir darbe.

NABIZ

, aynı hızda hareket eden küçük bir arabayı durdurmaktan daha zor olduğunu hepimiz biliyoruz . ­Bu gerçeği, kamyonun arabadan daha fazla ataleti olduğunu söyleyerek ifade ediyoruz. Bu kavramla , bir cismin momentumunu veya momentumunu anlıyoruz . ­Daha spesifik olarak momentum, ­bir nesnenin kütlesi ile hız vektörünün çarpılmasının sonucu olarak tanımlanır; yani

Darbe - Kütle • Hız vektörü

Sembolik ifadeyle:

p = t

Y -V *

çözümünde yön önemli bir faktör değilse ­, şöyle diyebiliriz: Momentum = Flacca * Hız (momentum = kütle * hız)

Tanımdan, bir cismin momentumunun cismin kütlesine ve hızına bağlı olduğunu görebiliriz. Aynı hızda, bir kamyon bir arabadan daha fazla momentuma sahip olacaktır (çünkü kamyonun ­kütlesi arabanın kütlesinden daha büyüktür).

Bu durumda, elle atılan ağır bir taş, ­tabancadan atılan hafif bir mermiden çok daha az itici güce sahip olabilir (çünkü merminin hızı, fırlatılan taşın hızından çok daha büyük olacaktır).

Dünya'ya düşen büyük bir göktaşı gibi yüksek hızda hareket eden büyük nesneler büyük bir momentuma sahipken, aynı göktaşı düştüğünde ve dururken hiç momentumu yoktur, çünkü r'nin değeri O'dur. o zaman sırasıyla p = 0. çünkü r - sen.

Momentumun referans çerçevesine bağlı olduğuna dikkat edilmelidir, çünkü ­farklı referans çerçevelerinde hızlar farklı olabilir. Bir nehir boyunca yüzen bir salın momentumu suya göre sıfırdır, ancak Dünya'ya (veya diyelim ki bir baraja) göre sıfırdan o kadar farklı olabilir ki barajın kendisini kıracaktır.

DÜRTÜ GÜCÜ

Cismin momentumu değişirse, o zaman ya kütle ya da hız vektörü ya da her ikisi birden değişir. Çoğu durumda olduğu gibi kütle değişmeden kalırsa, hız vektörü değişir ve ivme belirir. Hızlanmaya ne yol açar? ­Cevabın güç olduğunu biliyoruz. Cisme etki eden kuvvet ne kadar büyük olursa, hız vektöründeki değişim o kadar büyük olur ve dolayısıyla momentumdaki değişim de o kadar büyük olur.

Ancak momentumu değiştirmeyle ilgili önemli bir şey daha var: Geçen süre, kuvvetin nesneye ne kadar süreyle etki ettiğidir. Duran bir arabaya kısa süreli bir kuvvet uygularsanız ­, arabanın momentumunda küçük bir değişiklik yaparsınız. Aynı kuvveti daha uzun süre uygulayarak, arabanın momentumunda daha büyük bir değişiklik elde edeceksiniz. Bir cisme daha uzun süre etki eden bir kuvvet, aynı kuvvetin daha kısa süre etki etmesine göre cismin momentumunda daha büyük bir değişiklik yaratır. Bu nedenle, bir cismin momentumunu değiştirmede hem kuvvet hem de zaman aralığı önemlidir. Bir kuvvetin bir cismin momentumunu değiştirme yeteneğini ­karakterize etmek ­için mekanikte kuvvet momentumu kavramı kullanılır:

Nabız kuvvet = ortak kişilik mekan Daha anlamlı kuvvet* Geçici inci Aralık o hareketler]

KUVVET NABZI VÜCUT NABZINI DEĞİŞTİRİR

Cisme etki eden kuvvetin momentumu ne kadar büyükse, ­momentumdaki değişim o kadar büyük olacaktır. Özel Denklem:

Bir kuvvetin momentumu = Bir cismin momentumundaki değişim

Bu denklemdeki tüm terimleri ifade edebilir ve delta L sembolünü girebiliriz (Yunanca "değişim" veya "fark" anlamına gelen harf):

Ft = Д(тѵ ^: )

Momentum-momentum ilişkisi, bir kuvvetin etkisi altında hareketin doğasının değiştiği birçok örneği analiz etmemize yardımcı olur. Kuvvetin momentumunun ve cismin momentumundaki değişimin her zaman eşit olması önemlidir .­

DURUM 1: ARTAN NABIZ

Bir cismin momentumunu kısa sürede artırmak için ­büyük bir kuvvet uygulanmalıdır. Bir futbolcu topa sert ve sert bir şekilde vurduğunda bunun nasıl olduğunu görüyoruz.

DURUM 2: AZALMIŞ NABIZ

Aynı zamanda, arabanızın frenleri bozulursa ve beton duvara mı yoksa samanlığa mı çarpmak arasında seçim yapmak zorunda kalırsanız, çarparsınız. samanlığı toplamak için muhtemelen özel bir fizik derecesi gerekmiyordu. Neden? Niye? Beton duvara çarpmanın ani bir duruş olduğunu anlıyoruz. Oysa biz sert bir darbeden kaçınmak isteriz (yani durma sürecini uzatmak isteriz). Yumuşak bir nesneye vurmanın sert bir nesneye vurmaktan neden bu kadar farklı olduğunu anlamaya çalışalım . ­Hem duvara çarpma sonucu hem de samanlıkta durmaya yol açan bir durma durumunda makinenin momentumundaki değişiklik aynı olacaktır. Buna göre, hem birinci hem de ikinci durumda, ­arabayı frensiz durdurmak için kuvvet dürtüsünün aynı etkisine ihtiyacımız var . ­Ve burada en ilginç başlıyor. Beton bir duvar söz konusu olduğunda, çok kısa bir süre ve buna bağlı olarak çok büyük bir darbe kuvveti ve samanlıkta frenleme durumunda, uzun bir süre ve buna bağlı olarak daha küçük bir darbe kuvveti elde edeceğiz. Yani, bir yığına duvar yerine duvara vurarak, arabanın momentumunu sıfıra getireceğiniz süreyi uzatırsınız. Daha uzun bir aralık, vücudu yavaşlatmak için gereken kuvveti azaltır ­ve bunun tersi de geçerlidir. Örneğin, zaman aralığı 300 kat uzatılırsa, kuvvet sırasıyla yüz kat azalır. Kuvvetin daha küçük olmasını istiyorsak, çarpma süresini uzatırız. Daha az kuvvet, frenleme sırasında daha az hızlanma ve dolayısıyla daha az yaralanma ile sonuçlanacaktır.

Momentumdaki değişiklik kısa bir süre içinde gerçekleşirse, çarpma kuvveti daha büyük olacaktır.

Diyelim ki önümüzde kilidi açık bir kapı var, kapı aralığında serbestçe asılı, ­hafif aralık durumda. Parmağını ­birkaç saniyeliğine kolayca bastıran çocuk, kolayca açıp kapatabilir. Ancak kapıyı bir tabanca atışıyla kırarsanız, neredeyse hiç kımıldamayacaktır. Neden? Niye? Çünkü mermi kapıya büyük bir kuvvetle ­etki edip bir delik açsa da çarpma süresi o kadar kısadır ki, kapıya etkiyen kuvvetin toplam darbesi neredeyse algılanamaz.

Ft - Momentumdaki değişim

Farklı zaman aralıklarında hareket eden farklı kuvvetler ­aynı momentumu üretebilir.

zaman faktörünün daha belirgin olduğu Newton'un ikinci yasasının bir sonucudur. O \u003d E / y ve a \u003d D ѵ / Di ivme formüllerini eşitlersek, E / m \u003d D ѵ / DI elde ederiz, bu nedenle EDI \u003d D (t ѵ ), D yerine! sadece t, zaman aralığı, EI=D(t ѵ ).

Zıplayan

Vücudun durmasına neden olan ve ardından "onu fırlatan/geri iten" kuvvet momentumu ­, nesneyi basitçe durduran kuvvet momentumundan daha büyüktür. Örneğin düşen bir topu ellerinizle tutuyorsunuz. Momentumunu sıfıra indirmek için bir güç darbesi uygularsınız. Bundan sonra topu tekrar yukarı atarsanız, ek bir kuvvet itkisi ile hareket etmelisiniz.

Hiç dart oynadın mı? Bu, tahta bir tahtaya dart atılan bir oyundur . ­Dartın koshsch üzerinde demir bir ucu olduğunda, tahtaya yapışır ve ­sıkışır. Aynı zamanda tahta dik bir konumda pratik olarak yerinde kalır.

Nokta vidası açılırsa ve dart fırlatılırsa, dart tahtadan seker ve tahta geri ­sapar. Sıçrama meydana geldiğinde dartın kenarından tahtaya doğru olan kuvvet daha fazladır.

NABZIN KORUNMASI

Newton'un ikinci yasasından, bir cisme ivme kazandırmak için ona bir kuvvet uygulamanız gerektiğini bilirsiniz.

Burada da aynı prensip var: Bir nesnenin momentumunu değiştirmek istiyorsanız, ­ona bir itme kuvveti uygulayın. Matematiksel olarak, gördüğümüz gibi, bu fikir ­aynı formülle ifade edilir, sadece ikinci kez içindeki kuvvetin etkisinin zaman aralığını açıkça belirledik.

Neden önemli veya uygun?

İncelenen nesneye etki eden kuvvet kararsız ­olabileceğinden, zaman içinde karmaşık bir şekilde değişebilir ve zaman içinde hızlanmada bizim bilmediğimiz, eşit derecede karmaşık bir değişiklik oluşturabilir. Bu durumda Newton yasalarının doğrudan uygulanması ­çok zor bir problemdir. Ancak kuvvet kısa bir süre etki ettiyse (bir futbolcu topa çarptı, bir mermi kapıyı deldi, bir araba saman yığını tarafından yavaşlatıldı, vb.), o zaman artık ivme ve hız değerleri ile ilgilenmiyoruz. her an, ancak gerçekleşen etkileşimin sonuçlarında. Örneğin, bir futbol topunun son hızı. Bu gibi ­durumlarda kuvvetin itmesinden ve cismin momentumundaki değişimden bahsetmek daha uygun olacaktır. En azından şimdi döndüğümüz bazı durumlarda.

Yalnızca bir dış kuvvetin itkisi sistemin itkisini değiştirebilirken, iç kuvvetler ve itkiler sistemin bir bütün olarak hareketini etkilemez. Örneğin ­, bir arabanın ön panelindeki far anahtarına basmanın momentumu etkilememesi gibi, bir beyzbol topunun içindeki moleküler kuvvetler de genel momentumunu etkilemez. Topun içindeki moleküler kuvvetler ve ­kontrol panelindeki baskı, iç kuvvetlerin durumlarıdır. Bu kuvvetler, ­cisimler sistemi içinde birbirleriyle dengelenir ve bileşkeleri sıfıra eşittir. Bir topun veya arabanın momentumunu değiştirmek için harici bir itme gereklidir. Dış kuvvet yoksa, dış momentum da yoktur, momentumda değişiklik olmaz.

Başka bir örnek, ateşlenen bir top düşünün. Topun içindeki gülleye etki eden kuvvet, geri tepme kuvvetine eşit ve zıt yönlüdür. Bu, kuvvet impulsları için de geçerlidir. Sonuçta, her an bedenlerin etkileşim kuvvetleri eşit ve zıttır. Bu dürtüler gülle sisteminin içindedir, dolayısıyla o sistemin dürtüsünü değiştirmezler.

Atıştan önce sistem hareketsizdir ve sistemin momentumu ­sıfırdır. Ateşlemeden sonra ortaya çıkan momentum veya toplam momentum hala sıfır olacaktır. Ortaya çıkan momentum ne arttı ne de azaldı.

Momentum, tüm elastik veya elastik olmayan etkileşim durumları için korunur ­(eğer dış kuvvetlerin etkisi yoksa).

Hız ve kuvvet gibi bir cismin momentumunun da bir yönü ve sayısal bir değeri vardır. Momentum bir vektör miktarıdır. Kuvvet gibi, momentum da ­telafi edilebilir. Yani bir önceki örnekteki top güllesi ateşlendiğinde momentum kazanmasına rağmen geri teptiğinde top ters yönde momentumunu arttırır, dolayısıyla putik-gülle sisteminin toplam momentumu değişmez.

Top mermisinin ve topun darbeleri sayısal değer olarak eşit ve ­yön olarak zıttır. Böylece, bu iki dürtü birbirini yok eder ve bu nedenle (silah-top) sistemi için dürtü sıfırdır. Sisteme bir dış kuvvetin etkisi olmadığı ­için, dış kuvvetin itmesi de yoktur ve dolayısıyla sistemin itmesinde bir artış olmaz.

Momentum veya fizikteki başka bir nicelik değişmediğinde, değerini koruyor deriz. Buradaki fikir, hareket eden hiçbir dış kuvvet olmadığında ­momentumun değişmediğidir ; bu ­, momentumun korunumu yasası olarak adlandırılan mekaniğin temel yasalarından biridir ve şöyle devam eder:

Bir dış kuvvetin yokluğunda, cisimler sisteminin toplam momentumu değişmeden kalır. Tüm kuvvetlerin içsel olduğu herhangi bir cisim sisteminde, sistemin olaydan önceki ve sonraki momentumu aynı olacaktır.

Newton'un ikinci ve üçüncü yasalarının bir sonucu olarak elde ettiğimizi görüyorsunuz . ­Newton'un kendisi ikinci yasasını "itme biçiminde" ifade etti, yani: bir kuvvetin itmesi, cismin momentumundaki değişime eşittir.

Bu arada, Newton mekaniğinin geometri kadar titiz bir bilim olduğunu bir kez daha not edebilirsiniz. Ve aynı ilkeler üzerine inşa edilmiştir: tanımlanamaz ­kavramlar, tanımlanabilir kavramlar, aksiyomlar. Ve temelde problemler çözülür ve teoremler ispatlanır. Sadece doğa kanunları statüsünü taşıyan fiziğin aksiyomları, ­çok sayıda doğru şekilde kurulmuş deneylerin uzun vadeli gözlemleri yoluyla tarafımızca anlaşılmıştır.

KORUMA YASALARI

Korunum yasası, sistemde ­ne gibi değişiklikler olursa olsun, bir sistemin belirli niceliklerinin tamamen aynı kaldığını belirtir.

Koruma yasaları, doğanın derin iç yapısının kaynağıdır. Ya da başka bir deyişle, koruma yasaları doğa hakkında derin ve büyük bir İdeayı ifade eder; doğadaki tüm değişimler çerçeveleri ile sınırlıdır. Bunlar, çevremizdeki dünya gibi inanılmaz bir fenomeni tasarlarken ilk aşamada atılan bir tür çitlerdir. Koruma yasaları genellikle ­fiziğin temel yasaları olarak kabul edilir. Birlikte ele alındıklarında, yürürlükte oldukları sürece dünyamızın yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini gösterirler. Dilerseniz onlar, ­Allah'ın yaratılmışları elinde tuttuğu “kerpetenler”dir.

ÇARPIŞMA

Momentum çarpışmada korunur, daha doğrusu çarpışan nesneler sisteminin toplam momentumu ­çarpışmadan önce, çarpışma sırasında ve ­çarpışmadan sonra değişmeden kalır.

Bunun nedeni, çarpışma sırasında etki eden kuvvetlerin ­iç kuvvetler olmasıdır, yani kuvvetlerin etkisi sistemin kendi içinde gerçekleşir. Sadece sistemin çarpışmadan önce sahip olduğu momentumun yeniden dağılımı vardır . ­Herhangi bir çarpışmada şunu söyleyebiliriz

Çarpışmadan önceki toplam momentum =

= Çarpışmadan sonraki toplam momentum.

Çarpışma anında hangi kuvvetlerin ve nasıl hareket ettikleri önemli değildir ­. Örneğin, elektriksel ­itme nedeniyle aynı şekilde yüklü iki top birbirine hiç temas edemezdi, ancak böyle bir "temassız çarpışmadan" sonraki hareketleri aynı ­momentumun korunumu yasası ile açıklanacaktır. Çarpışma anında etki eden kuvvetlerin doğası önemli değildir, yalnızca çarpışan cisimlerin ilk hızları ve kütleleri önemlidir.

Hareket eden bir bilardo topu, durmakta olan benzer başka bir topla çarpıştığında, daha önce hareket eden top dururken, diğer top kendisine çarpan topun hızıyla hareket etmeye başlar (gerçi bu sadece nadiren bir merkez vuruşu durumunda olur). ). Buna elastik şok diyoruz; ideal olarak, çarpışan nesneler, kalıcı deformasyon veya ısı üretimi olmadan birbirinden seker . Ancak ­çarpışan nesneler çarpışma nedeniyle deforme olsa bile momentum korunur . ­Bu durum, deformasyon veya ısı salınımı veya her ikisi ile karakterize edilen elastik olmayan çarpışma olarak adlandırılır. Mükemmel elastik olmayan bir çarpışmada, her iki nesne de tek bir nesnede birbirine yapışır.

MOMENTUMUN KORUNMASI YASASININ KULLANILMASI ÖRNEĞİ

Eylemsizlikle kuyruğunu ve yüzgeçlerini hareket ettirmeden yüzen ­ve daha küçük bir balığı yutan bir balık düşünün. Kütlesi 5 kg olan büyük bir balık, hareket etmeyen 1 kg kütleli balığa doğru 1 m/s hızla yüzerse, yemekten hemen sonra büyük balığın vejetasyon vektörü ne olur? Su direncinin etkisini dikkate almayın .­

İki balık, öğle yemeğinden önce ve sonra aynı momentuma sahip

bir sistem oluşturur.

Öğle yemeğinden önceki toplam dürtü = Öğle yemeğinden sonraki toplam dürtü

(5 kg) • (1 m/sn) + (1 kg) • (Ohm/sn) ~ (5 kg + 1 kg/ • g

5 kg • m/s - (6 kg) • g
- 5/6 m/s

Hız vektörü sıfır olduğu için küçük balığın öğle yemeğinden önce momentumunun olmadığını görüyoruz .­

Akşam yemeğinden sonra, büyük balık ­, küçük ­olanla birlikte, basit cebirsel hesaplamalarla 5/6 m/s'ye eşit olan bir hız vektörü ѵ ile hareket eder. Bu hız vektörü büyük balıkla aynı yöne sahiptir . ­Bu örnekteki küçük balığın hareketsiz olmadığını farz ­edelim ­, 4 m/s hızla sola yüzüyor diyelim. Büyük balığın yönü pozitif kabul edilirse büyük balığın aksi yönde, yani negatif yönde ­yüzer . ­Ve bu durumda

Öğle yemeği öncesi toplam dürtü = Öğle yemeği sonrası toplam dürtü
(5 kg) • (1 m/s) + (1 kg) • (-4 m/s) = (5 kg - 1 kg) • ѵ

5 kg • m/s - 4kg * m/s-(6 kg) • ѵ
/ kg • m/s - 6 kg • g
g 1/6 m/s

Küçük balığın öğle yemeğinden önceki negatif momentumunun, öğle yemeğinden sonra büyük balığın hareketini büyük ölçüde yavaşlattığını unutmayın. Küçük balık iki kat daha hızlı yüzerse, o zaman şunu elde ederiz:

Öğle yemeğinden önceki toplam dürtü = Öğle yemeğinden sonraki toplam dürtü
(5 kg) • (1 m/s) ~ (1 kg) • (-8 m/s) = (5 kg 4 1 kg) • g

5 kg • m/s - 8 kg • m/s ~ (6 kg) * g

- 3 kg • m/s = 6 kg • ѵ
ѵ - - 1/2 m/s

1/2 m/s olduğunu görüyoruz . Eksi işaretinin anlamı nedir? Bu, son hız vektörünün ­daha büyük balığın ilk hız vektörünün karşısında olduğu anlamına gelir. Öğle yemeğinden sonra iki balık sistemi sola hareket edecektir.

DAHA ZOR KARŞILAŞMALAR

Çarpışan iki nesnenin hareket yönü ne olursa olsun, herhangi bir çarpışmada toplam momentum değişmeden kalır . Farklı yönler için toplam momentum ­ifadesi, ­vektör toplama için paralelkenar kuralı kullanılarak elde edilebilir.

Çarpışmanın doğası ne olursa olsun ve ne kadar karmaşık olursa olsun çarpışma ­öncesinde, sırasında ve sonrasındaki toplam momentum aynı kalır. Bu çok pratik yasa, içlerinde etkili olan kuvvetlerin ayrıntılarını bilmeden çarpışmalar hakkında çok şey öğrenmenizi sağlar.

Ve tıpkı Newton yasası gibi, momentumun korunumu yasası da ­vektör eşitliği ile ifade edilir. L bu koordinat eksenlerini girebileceğimiz anlamına gelir. sistemin momentum vektörlerini iki (veya gerekirse üç) eksen boyunca genişletin, işareti dikkate alarak cebirsel olarak her eksendeki izdüşümleri ekleyin. Ve sonra bir vektör yerine iki (üç) skaler eşitlik elde ederiz.

İlginç bir özellik, momentumun korunumu yasasının, sistem bir bütün olarak kapalı olmasa bile, sistem üzerinde hiçbir dış kuvvetin etki etmediği yönde bu eksen üzerindeki izdüşümlere uygulanabilmesidir. Bir örneğe bakalım ­.

Bir el bombası dikey olarak aşağı düşer. Belli bir yükseklikte sağa ve sola uçarak iki parçaya ayrılır. El bombası başlangıçta açık bir ­sistemdi, yerçekiminden (ve hava direncinden) etkilendi. Bu güçlerin etkisi altında, el bombası hızla hareket etti. Görünüşe göre bu durumda momentumun korunumu yasasından bahsetmeye gerek yok. Bununla birlikte, el bombasına yatay yönde hareket eden hiçbir cisim (ve kuvvet) yoktu ­. Yatay hareketle ilgili olarak, el bombası kapalı bir sistem olarak ortaya çıkıyor. Ve el bombası patlamasından hemen sonra ­parçaların hızının yatay izdüşümlerini alırsak , o zaman ­"X ekseni boyunca" momentumun korunumu yasasını ifade eden eşitlik doğru olacaktır:

m,\> •+ mv, ~ 0,

nerede m _f , m. parça yığınları

v. _ѵ , ѵ, _l , parça hızının işaretin karşısındaki X ekseni üzerindeki izdüşümleridir.

Parça kütlelerinin oranını bilirsek, hızların oranını eşitliğimizden bulabiliriz. Ve buradan, örneğin, ­her bir parçanın yatay olarak ne kadar uzağa uçacağını belirlemek mümkündür.

1.   Vücut momentumu nedir? İtme kuvveti nedir?

2.       Neden cismin momentumu ve kuvvetin momentumu kavramlarını tanıtmamız gerekti? Bu kavramlar hangi görevlerde bizim için yararlı olabilir?

3.       Diyelim ki Newton'un üçüncü yasasını biliyorsunuz ve ikincisini bilmiyorsunuz. Ayrıca momentumun korunumu yasasını da biliyorsunuz. Diyelim ki, her birinin kütlesi m olan ve aralarında bir t süresi boyunca aniden bir F kuvvetinin etki ettiği iki özdeş madde noktasından oluşan kapalı bir sisteminiz var. Newton'un ikinci yasasını üçüncü yasadan ve momentumun korunumu yasasından ve ayrıca kinematik kurallarından türetin.

Bölüm 6

BİR DAİRE İÇİNDE İNCE BİR MALZEMENİN HAREKETİ

Doğrusal hız (teğet hız) - dönme ­hareketinin doğrusal hızı sayısal olarak birim ­zamanda kat edilen mesafeye (yay uzunluğu) eşittir ve yörüngeye teğet olarak yönlendirilir.

Açısal hız - bir malzeme noktasının bir daire boyunca hareketi, hareket noktasını dairenin merkezine bağlayan yarıçapın dönme açısı ile karakterize edilebilir. Birim zamanda bu açının (radyan cinsinden) değişimine açısal hız denir. Başka bir deyişle, bir noktanın açısal hızı, noktanın yarıçap vektörünün dönme açısının, ­bu dönmenin meydana geldiği zaman aralığına oranıdır.

Dönme frekansı - birim zaman başına devir sayısı; hızın birimi ­saniyedeki devir sayısıdır.

Merkezcil kuvvet - dönme hareketinin nedeni olan bir daire içinde hareket eden bir malzeme noktasına uygulanan ­kuvvet veya çeşitli kuvvetlerin bileşkesi :­

„ тѵ"
F         

G

Merkezkaç kuvveti - merkezkaç kuvveti, özellikle teknik literatürde ­, bir daire içinde hareket eden bir cismin yan tarafından bu harekete neden olan bağlantılar üzerine etki eden, merkezcil ­kuvvete sayısal değer olarak eşit ve her zaman ona zıt yönde yönlendirilen kuvvettir.

KUTUP KOORDİNATLARI

Şimdiye kadar, esas olarak bir maddi noktanın doğrusal hareketini ele aldık. Şimdi hareketini tüm eğrisel hareket türlerinin en basiti olarak düşünün - bir daire içinde.

Öteleme hareketini göz önünde bulundururken, cismin yer değiştirmesini Kartezyen koordinatlarda dikkate almak (ve ardından hızını ve ivmesini hesaplamanın yanı sıra ­ona uygulanan tüm kuvvetleri dikkate almak) bizim için uygun oldu. Doğrusal ­hareket sırasında, koordinat eksenini hareket yörüngesi boyunca yönlendirdik ve malzeme noktamızın koordinatını açıkça belirtmemiz için bir sayı yeterliydi.

Şimdi bu tür koordinatlar bizim için son derece elverişsiz hale gelecek. Onlarda, bir daire boyunca hareket eden noktamız, iki eksen boyunca koordinatları değiştirecek ve koordinatlardan ­biri zamana ve sinüs yasasına ve ikincisi - kosinüs'e bağlı olacaktır. Değeri bir malzeme noktasının bir daire üzerindeki konumunu açıkça tanımlayan bir sayı bulmak daha iyi olacaktır . ­Tahmin ettiğiniz gibi, önce dairenin kendisinde bir referans noktası seçmemiz gerekiyor. Hareket eden bir malzeme noktasına çizilen yarıçap ­, bu noktanın yarıçap vektörü olarak adlandırılır. Bir daire boyunca hareket eden bir malzeme noktasının koordinatı bir açı olacaktır. Yarıçap vektörünün dönme açısı, ­belirli bir daire boyunca hareket eden bir malzeme noktasının koordinatını benzersiz bir şekilde belirler.

Ancak açı yerine ­daire boyunca sayılan noktadan istediğimiz noktaya olan mesafeyi koordinat olarak alabiliriz. Dahası, nokta birkaç tam dönüş yaptıysa, tüm bu dönüşler yoluna dahil edilmelidir. Daha uygun olduğu ortaya çıktı. Fizikteki açının kendisi, bir ­birim çemberin yayının uzunluğu ile ölçülmeye başlandı. Böylece bir doğru açı birim olmuştur ­ve 1 radyan denilen bir birim açı yaklaşık 57 dereceye karşılık gelmektedir. Ve sonra noktanın daire boyunca bir açısal koordinat kadar hareket ettiğini söylersek, bu, daire üzerindeki yarıçap vektörünün bir radyan döndüğü ve bu daire üzerindeki gerçek yolun tam olarak yarıçapına eşit olduğu anlamına gelir. daire.

Bir nokta, birim yarıçaplı bir çember üzerinde bir devir yaptıysa, yolu 2n'ye eşittir ve açısal yer değiştirme de 2n radyan olacaktır. İki tam dönüşü geçtiyse - sırasıyla 4. Bu nedenle, bir noktanın kat ettiği açı, 2n ph türünde keyfi olarak büyük bir sayı ile ifade edilir; burada n, tam devirlerin sayısıdır ve (p , noktanın yarıçap vektörü ile referans noktasına çizilen yarıçapı arasındaki açıdır. puan.

DÖNER HIZ

doğrusal hız, her zaman olduğu gibi, küçük bir ­doğrusal hareketin bu hareketin ­meydana geldiği sürenin uzunluğuna oranı olarak hesaplanabilir:

_ D ѵ

- —

ANCAK/

Çevre boyunca küçük yer değiştirmeler için, kirişin uzunluğu ­yaklaşık olarak yayın uzunluğuna eşit kabul edilebilir. Ve sonra doğrusal hız, birim zamanda katedilen yayın uzunluğuna eşit olacaktır.

Doğrusal hız, bir vektör niceliği olarak kalır ve yönü ­, yer değiştirme vektörünün yönü tarafından çok daha küçük bir zaman aralığında belirlenir ­. Dairenin küçük kirişinin yönü (bu bizim yer değiştirme vektörümüzdür ­) sınırda daireye teğetin yönü ile çakışmaktadır. Doğrusal hız her zaman malzeme noktasının üzerinde hareket ettiği verilen daireye teğet olarak yönlendirilir.

Burada doğrusal hızı, anlık hız kavramını tanıttığımız zamankiyle tamamen aynı şekilde tartışıyoruz. Doğrusal ­hızın, bir malzeme noktasının anlık hızı olduğuna dikkat edin. Bir ­daire boyunca hareket ederken, büyüklüğünü değilse de en azından yönünü sürekli değiştirir. Bu nedenle, hareketi değil, bir daireyi tanımlamak her zaman uygun değildir.

Dönme hareketini tanımlarken açıyı bir koordinat olarak ­vererek, lineer hıza benzer, ancak kendi farklılıkları olan bir değer de verebiliriz ­. Bu açısal hızdır. Doğrusal hıza benzeterek, bu aynı zamanda birim zamanda kat edilen yoldur, ancak bu sefer koordinat yeni kutup sistemimizde alınır ve vücudun kat ettiği yol dönüş açısına karşılık gelir.

açısal hız (dönme hızı), sayısal olarak vücudun birim zamanda dönme açısına eşittir. Teknolojide, "dakika başına devir" daha sık kullanılır - bu, düşük hızlı buhar motorlarının dönüş hızının, birim zaman başına devir sayısını basitçe "manuel olarak" sayarak belirlendiği ­zamanlardan beri devam etmektedir . Her devir 2ts radyan içerir, dolayısıyla açısal hız her zaman dönme hızının 2n katıdır.

Hem devir sayısının hem de açısal hızın birimi 1/s'dir, çünkü hem açılar hem de devirler ­boyutsuz nicelikler olarak kabul edilir.

AÇI VE DOĞRUSAL HIZ İLİŞKİSİ

Dönen bir disk üzerindeki bir noktanın konumunu düşünün. Diskin açısal ­hızı sabit olsun. Örneğin, 10 rpm'de döndürdüğümüz bir pikap düşünün. Bir masa diskinin yüzeyinde herhangi bir yerde oturan bir uğur böceği ­de aynı 10 rpm'de dönecektir. Dönen bir diskin tüm parçaları kendi ekseni etrafında aynı ­zaman aralığında döner. Böylece diskin herhangi bir noktasının açısal hızı aynıdır ­. Ancak ineğimiz, dönme eksenine yakın olup olmamasına bağlı olarak Dünya'ya göre hızını farklı şekillerde belirleyecektir.

Diskin farklı bölümlerindeki noktalar, bir tam dönüşte farklı mesafeler kat eder, merkeze daha yakın bir nokta daha kısa bir mesafe kat eder ­. merkezden uzak olan daha büyüktür. Tam bir dönüş yaparken, açısal yer değiştirme diskin herhangi bir noktası için aynıdır ve 2n'ye eşittir. Ancak aynı zamanda farklı noktalar için gidilen yol da farklıdır. Büyük yarıçaplı bir dairenin çevresi ­, elbette, daha küçük yarıçaplı bir dairenin çevresinden daha büyüktür. Bir ­devirde, diskin her noktası 2m'lik bir yolu kaplayacaktır; burada r, dönme ekseninden verilen noktaya olan mesafedir. Bu yolu bir devrimin zamanına bölün:

5                                                 gr

s \u003d 2l - \u003d 2l -

TT                                                                       _

Solda noktanın doğrusal hızını (mutlak değer olarak) alıyoruz ve sağda 2n: / T değerini seçiyoruz - bu açısal hızdır (tanım gereği).

Sonuç olarak, ѵ \ u003d dişli, burada u teğetsel hızdır, w (Yunanca harf omega) - açısal ­dönme hızı.

Bu, dönen diskin dış kenarındaki doğrusal hızın, diskin dönme eksenine daha yakın olan noktalarındaki doğrusal hızdan daha büyük olduğu anlamına gelir.

Dönen bir disk üzerindeki bir noktanın doğrusal hızı, hem açısal ­hız (veya dönme frekansı) hem de noktadan dönme eksenine olan mesafe ile orantılıdır.

Hiç bir lunaparkta dönen büyük bir platforma bindiniz mi? Ne kadar hızlı dönerse, hat hızınız o kadar artar. Yani: ne kadar çok devir olursa, saniyede metre cinsinden hızınız o kadar hızlı olur. Açısal dönüş hızından farklı olarak doğrusal hız, radyal mesafeye (eksenden uzaklık) bağlıdır. Dönen ­platformun tam merkezinde hiçbir doğrusal hız yoktur; sadece rotasyon var Ancak platformun kenarına ne kadar uzaklaşırsanız, o kadar hızlı ve daha hızlı hareket edeceksiniz. Doğrusal hız, verilen herhangi bir açısal dönme hızı için dönme ekseninden olan mesafe ile doğru orantılıdır .­

BİR DAİRE İÇİNDEKİ BİR NOKTANIN ÜNİTE HAREKETİ

Diskimizin düzgün dönüşü de elde edilmelidir. Bunu yapmak ­için önce gevşetmeniz gerekir. Bu durumda açısal hızı zamanla artacaktır. Ve doğrusal hareketteki ivmeye benzeterek, ­açısal ivmenin değerini - açısal hızdaki artış oranı veya birim zamandaki açısal hızdaki artış - ortaya koymak mümkün olacaktır. Henüz bu değere ihtiyacımız yok.

Ve diskin her belirli noktasının doğrusal hızı ­sadece yön olarak değil, mutlak değer olarak da değişecektir. Doğrusal hızdaki modulo değişiminden bahsettiğimizde, teğetsel ­ivmeyi kastediyoruz. Doğrusal hız modülündeki herhangi bir değişiklik, daireye teğet olarak yönlendirilen bir ivme ile karakterize edilir (hızlandırılmış hareket sırasında hız vektörü ile aynı yönde ve yavaş hareket sırasında ters yönde yönlendirilir). Örneğin, hareket eden, hızlanan veya yavaşlayan dönen bir platform üzerindeki bir kişi teğetsel bir ivme alır. Ancak bu, noktanın genel ivmesinin bileşenlerinden yalnızca biridir.

MERKEZCİL İVME

Bir eğri (daire dahil) boyunca hareket ederken hareketin yönü değiştiğinden ­, hız vektörü sürekli değişir, ardından aşağıdaki­

renyum. Noktanın daire boyunca düzgün bir şekilde hareket ettiği durum için bulmaya çalışalım.

Dönen vücudumuzun ­yayın küçük bir bölümü boyunca dairenin bir noktasından diğerine hareket ettiğini varsayalım. ­Bir noktanın ivmesini, ilk ve son hız vektörü arasındaki vektör farkının bu ­hareketin zamanına bölümü olarak bulacağız. Hız vektörlerini bağlayarak ­bir hız üçgeni elde ederiz. O eşkenar. İki büyük eşit taraf, sırasıyla başlangıç ve bitiş noktalarındaki hız vektörünü gösterir. Bu ikizkenar ­üçgenin küçük tarafı, vektörler arasındaki farkı yansıtır. Şimdi bakın: iki noktadaki hız vektörleri arasındaki açı - teğetler arasındaki açı - tam olarak ­cismin yarıçap vektörünün döndüğü açıya eşittir. Hız üçgeni, eşit kenarların vücudun yarıçap vektörünün uzunluğuna eşit olduğu ve aralarındaki küçük kenarın ­5' noktasının yer değiştirme modülüne eşit olduğu yer değiştirme üçgenine benzer. kısa sürede /. Benzer üçgenlerden aşağıdaki oranı elde ederiz:

Bu denklemin her iki tarafını da ­hareket süresine bölün:

/ Görüntü

Burada şunu unutmayın:

ІК-V.І                                                             *

- ----- ! ■ = a - hızlanma modülü (tanım gereği), a - \u003d ѵ - hız modülü

t_                  _

Şti. Bu iki eşitliği orantımızda yerine koyduğumuzda şunu elde ederiz:

£ ₌ ѵ                  D

,,    „ veya C —      

'     '                  g'

Aynı eşitlik açısal hız cinsinden de ifade edilebilir. ѵ=а>г gerçeğini hesaba katarak, ivme formülünde yerine koyarak şunu elde ederiz: a-ajy-.

Bulunan ivmenin yönü, hız farkı vektörü ile çakışmaktadır ­. Bu vektörün çemberin merkezine doğru yöneldiği şekilden görülebilir. Bu nedenle ­, bu ivme merkezcil olarak adlandırılır. Doğrusal hız gibi, merkezcil ivme vektörü de sürekli olarak yönünü değiştirir - her zaman dairenin merkezine bakar. Anlık ivmenin ­yanı sıra anlık hız ile de uğraşıyoruz . Hem hızın hem de ivmenin mutlak değeri değişmese de , bir daire boyunca bir noktanın hareketi ­

ne düzgün ne de düzgün ivmelidir.

Bir daire boyunca hareket ederken, noktamız aynı zamanda teğet ­ivmeye sahipse, hızı da mutlak değerde değişiyorsa, o zaman genel ivme vektörü, her zaman dairenin içinde yönlendirildiğinden, artık her zaman hız vektörüne dik olmayacaktır. Modulo hızı artarsa, ­dönme yönünde teğetsel bir ivme belirir, ardından genel ivme vektörü hız vektörü ile dar bir açı oluşturur. Dönme yavaşlarsa, hız ve ivme vektörleri arasındaki açı küt olur.

Ancak hız nasıl değişirse değişsin, eğrisel hareket durumunda, noktanın anlık ivme vektörü her zaman yörüngenin eğriliği içinde yönlendirilir.

DÖNME HAREKETİNİN DİNAMİKLERİ

Dönme hareketi sırasındaki ivmeyi tamamen biçimsel olarak - kinematik ve geometri değerlendirmelerinden - ele aldık. Bir malzeme noktası bir daire içinde hareket ederse, o zaman kesinlikle bir ivmeye sahip olduğunu bulduk - sadece eğrisel hareket gerçeğinden dolayı. Şimdi , eğrisel hareketin nedenlerinin ne olduğunu anlamaya çalışmak için bu gerçeğin Newton yasalarıyla karşılaştırılması gerekir .­

Newton'un birinci yasasından, cismin gerçekten ­bir daire içinde hareket etmesi halinde, bunun onun zorunlu hareketi olduğunu anlıyoruz. Bu, vücuda etki eden ve onu çevre etrafında yönlendiren bazı cisimler olduğu anlamına gelir.

TOM SAWYER'IN KONİK SARKAÇ SORUNU

Diyelim ki Tom Sawyer en sevdiği oyunu oynuyor: ­ölü bir fareyi bir ipte başının etrafında döndürüyor. Basit olması için, ­fareyi ağırlıksız ve uzamayan bir iplik üzerinde dönen bir malzeme noktası olarak ele alacağız. Fareye etkiyen kuvvetleri düşünün.

Birincisi, bu aşağı doğru yönlendirilen yerçekimi wg kuvvetidir ve ikincisi, ­ipliğin gerginliği üzerindeki kuvvettir. İp gergin, bu nedenle fare dönüyor; iplik koparsa, fare hareket ettiği daireye teğet olarak uçacak ve Tom'un az önce ­boyadığı çite yapışacaktır . Hava direncini ve bu direnci ­telafi eden ipliğin ­karmaşık sarımını ihmal edebiliriz ­. Konik bir sarkaçla ilgili klasik problemi elde edelim . ­Sıçan , r yarıçaplı ­bir daire boyunca sabit bir doğrusal hızla hareket eder ­ve ipliğin dikeyden sapma açısı, örneğin, oc'dir. İplik hareket ederken şekli bir koni şeklinde süpürür, bu nedenle böyle bir sarkaç konik olarak adlandırılır.

Bu nedenle, görevimiz için gerekli olan iki gücü belirledik. Aşağı doğru yönlendirilen yerçekimi kuvveti ve ipliğin kendisi boyunca yönlendirilen T ipliğinin gerilimi. Bunların vektör toplamı, Newton'un ikinci yasasına göre ^{, fareye} hareket ettiği ivmeyi ve daha önce türettiğimiz formülü söylemelidir . ­Yani:

mg + T - ta ~ tagg.

Şimdi yatay ve dikey koordinat eksenlerini seçersek, ­vektör eşitliğini iki izdüşüm denklemine yeniden yazabiliriz. Dikey eksende :­

mg T cosa -O

ve yatayda:

Sina ^ marr.

Dolayısıyla, sıçana merkezcil bir ivme kazandıran iplik geriliminin yatay bileşenidir. İpliğin uzunluğunun sabit ve L'ye eşit olduğu varsayılırsa, o zaman bir dik üçgenden ­dönme yarıçapını r = L sina olarak ifade edebiliriz ve Newton yasasının ikinci denklemini sinüsü azaltarak aşağıdaki gibi yeniden yazabiliriz. : 7' = mco ^: L.

T'nin değeri birinci denklemden bulunabilir ve ikinci denklemde yerine yazılabilir:

T ~ mg/cosa = etiket

Veya kütleyi küçülttükten sonra değişkenleri solda ve sabitleri sağda bırakıyoruz ­:

ar cosa ~g/L

Açısal hız ve açının ilişkili olduğunu görüyoruz. Sıçan hızlı döndürülürse kosinüs küçülmeli, açı artmalı, ipin süpürdüğü konimiz giderek daire şekline yaklaşacaktır. Bu durumda ipliğin gerilimi (yukarıya bakın), ­açısal hızın karesiyle doğru orantılıdır ve sıçanın bir daire içinde hareket etmesini sağlayan bu kuvvettir.

Dolayısıyla, Newton'un ikinci yasasını bir daire içinde hareket eden bir noktaya uygularsak, solda noktaya etki eden tüm gerçek kuvvetlerin vektörel toplamını ve sağda - kütle ve tam ivmenin çarpımı olmalıdır. Sabit açısal hıza sahip hareket için, bazı durumlarda görevimiz bu olgu sayesinde basitleştirilmiştir. bir noktanın ivmesini hem büyüklük hem de işaret olarak biliyoruz. Bu durumda, Newton'un ikinci yasası şöyle bir şey olurdu:

F ~ ay) ^: r.

Spesifik problemlerde, bu ana denklem (veya projeksiyonlardaki bir çift denklem ), merkezcil ­ivmeyi veren kuvvetlerin büyüklüğünü veya tersine, eğer kuvvetler bizim tarafımızdan başka hususlardan zaten biliniyorsa, açısal hızı bulmamıza izin verecektir .­

Cismin bir daire içinde düzgün hareket etmesini söyleyen tüm kuvvetlerin bileşkesine merkezcil kuvvet denir. Herhangi bir eşit ­etkide olduğu gibi, kuvvetlerin yalnızca biçimsel bir vektör toplamıdır. ancak bu kuvvetler oldukça gerçektir: somut cisimlerin hareketinden kaynaklanırlar. örneğin, ­dönen süspansiyonların gerilimi ve Dünya'nın çekimi.

BİRİNCİ UZAY HIZI

daire boyunca dönme hareketinin dinamiğiyle ilgili başka bir sorunu ele alalım . ­Özü basit: Uyduyu Dünya'ya yakın yörüngede uçabilmesi için hangi hıza kadar hızlandırmamız gerekiyor?

Dünya yörüngesi kabaca dünya atmosferinin sınırıdır (dünya yüzeyinin yaklaşık 100 km yukarısında). Bu yükseklikte serbest düşüşün ivmesinin Dünya'dakiyle aynı olduğunu varsayalım - oldukça doğru bir varsayım. ­Bu yükseklikte neredeyse hiç hava direnci yoktur. 14 o zaman ­, vücudun yalnızca yerçekimi etkisi altında hareket ettiği ve aslında vücuda merkezcil ivme kazandırdığı ortaya çıktı. Vücudumuz için Newton'un ikinci yasasını yazalım:

tѵ~                        _

^t K ~        , buradan: ѵ = Jrg

Yörüngenin yarıçapı (eklenen yüzlerce kilometre dikkate alındığında) yaklaşık 7000 km'dir. Hızımızı yaklaşık 8 km/s alıyoruz . ­Bu, dünyevi ölçeklerde çok iyi bir hız. Sesin hızı yaklaşık 300 m/s, ­uydumuzun 25 ses hızından daha yüksek bir hızda uçtuğu ortaya çıktı. Üç ses hızı, atmosferdeki bir savaş uçağı için pratik olarak sınırdır. Bu nedenle, uyduyu yalnızca üst katmanlarda, çok seyreltilmiş havada gerekli hızda dağıtmak mümkündür.

Bulduğumuz hıza birinci kozmik hız denir. Şimdi düşünün ­, orijinal denkleme bakarak, uydumuzu daha yüksek bir hıza çıkarırsak ne olur? Alçak yörüngedeki bir uyduya 8 km/s'den daha yüksek bir hız verilirse , eliptik, parabolik veya ­hiperbolik bir yörünge boyunca hareket edecektir .­

Gerekli hıza (ve dolayısıyla yüksekliğe) ulaşıldığında roket motoru kapatılabilir. Uydunun daha fazla hareketi, tek ve sabit yerçekimi etkisi altında gerçekleştirilecek ve uydunun hızı pratik olarak değişmeyecektir (seyrekleştirilmiş atmosferin geri kalanı tarafından hafif bir yavaşlama ­hala tamamen göz ardı edilemez).

MERKEZ KUVVETİNİN İŞİ

İlginç bir durum elde edilir: kuvvet etki eder, hareket hızlanır, ancak hız modulo değişmez, hareketin kendisi prensip olarak sonsuz uzunlukta olabilir. Bunun açıklaması, daha önce gördüğümüz gibi, matematiksel olarak basittir. Bunu fiziksel bir bakış açısıyla açıklayalım.

Gerçek şu ki, sabit açısal hızla bir daire boyunca hareket ederken merkezcil bir kuvvetin işi her zaman sıfırdır, çünkü bu kuvvet hıza ve yer değiştirmeye sürekli olarak diktir. Kuvvet ve hız vektörleri arasındaki açının kosinüsü her zaman sıfırdır. Bu, bir daire boyunca düzgün hareket eden bir noktanın kinetik enerjisinin, en azından dışarıdan müdahale anına kadar sabit olduğu anlamına gelir.

Dönme hareketi - burada. kinetik enerjiyi korumanın harika bir yolu olduğu ortaya çıktı. Ve Evrende hemen hemen her yerde kullanılır. Güneş etrafındaki gezegenler ve galaksilerin merkezi etrafındaki yıldızlar - döndürün! Bu nedenle ­birbirlerine yapışmazlar ve dağılmazlar. Evreni kurtarmak istiyor musun? İçinde mekanik yasalarını oluşturun ve tüm öğelerine dönme hareketi verin! Görünüşe göre Birisi bunu çoktan bulmuş ve bizden çok önce böyle bir hareket başlatmış...

MERKEZKAÇ KUVVETİ

Muhtemelen ­, sürdüğünüz araba keskin bir dönüşe girdiğinde hoş olmayan hisler yaşadınız. Görünüşe göre şimdi yolun kenarına atılacaksın. Ve Newton mekaniğinin yasalarını hatırlarsak, kapıya tam anlamıyla bastırıldığın için ^{7 , bu} , sana belirli bir kuvvetin etki ettiği anlamına gelir . ­Genellikle "merkezkaç kuvveti" olarak adlandırılır. Keskin virajlarda nefes kesen merkezkaç kuvveti sayesinde bu kuvvet sizi arabanın kapısına doğru bastırır. (Bu arada Latince centrum (merkez) ve fugus (koşma) kelimelerinden gelen bu terim ­bilimsel kullanıma 1689 yılında Isaac Newton tarafından girmiştir.) “Santrifüj” kelimesi de buradan türemiştir.

Ancak dışarıdan bir gözlemci için işler farklı görünecektir. Araba bir dönüş yaptığında, gözlemci , herhangi bir dış kuvvetten etkilenmeyen herhangi bir cismin ­yapacağı gibi, sizin sadece düz bir çizgide devam etmeye çalıştığınızı varsayacaktır : ve araba ­düz bir çizgiden sapar. Öyle bir gözlemciye öyle görünecek ki, sizi ­arabanın kapısına bastırmıyor, aksine arabanın kapısı size doğru bastırmaya başlıyor.

Tüm gözlemciler bu kuvvetin etkisini görmediğinden, fizikçiler genellikle ­merkezkaç kuvvetinden hayali bir kuvvet veya sözde kuvvet olarak söz ederler . Ancak bana öyle geliyor ­ki böyle bir yorum yanıltıcı olabilir. Ne de olsa, sizi somut bir şekilde araba kapısına doğru bastıran hayali bir güç yoktur. Sadece, ataletle hareket etmeye devam ederken ­, vücudunuz düz bir hareket çizgisini koruma eğilimindeyken, araba ondan sapar ve bu nedenle size baskı uygular.

Merkezkaç kuvvetinin iki tanımının eşdeğerliğini göstermek için biraz matematik yapalım. Bir daire içinde sabit hızla hareket eden bir cisim, sürekli yön değiştirdiği ­için ivme ile hareket ­etmektedir. Bu ivme v ² /r'ye eşittir , burada a hızdır ve r dairenin yarıçapıdır. Buna bağlı olarak, bir daire boyunca hareket eden bir ­^referans çerçevesinde bulunan bir gözlemci , m2 / g'ye eşit bir merkezkaç kuvveti yaşayacaktır .

Şimdi, özetlemek gerekirse, kavisli bir ­yolda hareket eden herhangi bir cisim, ister bir virajdaki bir arabadaki yolcu, ister Tom'un tepesinde döndürdüğü bir ipteki bir fare veya Güneş'in etrafında yörüngede dönen Dünya olsun, ­bir kuvvete maruz kalır. baskı ile. araba kapıları ­, bir ipin çekilmesi veya Güneş'in yerçekimi. Bu kuvvete F diyelim ­. Dönen bir referans çerçevesindeki birinin bakış açısından cisim hareket etmiyor. Bu, iç merkezcil kuvvet F'nin dış merkezkaç kuvveti ile dengelendiği anlamına gelir:

F \u003d tѵ ² / g.

Bununla birlikte, dönen referans çerçevesinin dışındaki bir gözlemcinin bakış açısından , cisim ­harici bir merkezcil kuvvetin etkisi altında merkezcil ivme ile hareket eder . ­Newton'un ikinci yasasına göre bu durumda kuvvet ve ivme arasındaki ilişki F=ma'dır. Bir daire içinde hareket eden bir cismin ivme formülünü bu denklemde yerine koyarsak, şunu elde ederiz:

F - ta ~ tѵ ² /g.

, dönen bir referans çerçevesindeki bir gözlemci için denklemi tam olarak elde etmiş oluyoruz . ­Bu, her iki gözlemcinin de, farklı öncüllerden hareket etmelerine rağmen, etki eden kuvvetin büyüklüğü ile ilgili olarak aynı sonuçlara vardıkları anlamına gelir.

NONINERTIAL REFERANS SİSTEMLERİ VE TOPRAK DÖNÜŞÜ

Böylece, dönen bir sistemdeki bir gözlemcinin bakış açısından ­, Newton yasalarının genel olarak yanlış olacağını fark ettik. Orada, bilinmeyen cisimlerin neden olduğu bir tür dengeleyici merkezkaç kuvveti uygulamak gerekecektir. Bu nedenle, mekaniğin tüm denklemlerinin güvenli bir şekilde uygulanabileceği eylemsiz bir referans çerçevesinden gözlemlemek daha iyidir.

Ancak burada başka bir ilginç soru ortaya çıkıyor. Gezegenimizin Güneş etrafında ve kendi ekseni etrafında döndüğünü biliyoruz. Sonuç olarak, toplam dönme hareketi karmaşıktır. ­Hepimiz merkezkaç kuvvetleri tarafından dolanık ­durumdayız, ancak bazı nedenlerden dolayı Dünya'yı bir dizi problemde atalet referans çerçevesi olarak görüyoruz. Nereden aldık?

Bunu cevaplamak için, Dünya'nın dönüşünün ­yüzeyine yakın nesnelerin hareketi üzerindeki etkisini değerlendirelim. Fizikçi Vasya ekvatorda duruyor ve merkezkaç kuvvetini hesaba katarak ağırlığını tahmin etmeye çalışıyor. Bunu yapmak için gezegenin yüzeyiyle değil, uzak yıldızlarla ilişkili bir referans sistemine geçti. Bu sistemde Vasya, zaten nasıl hesaplayacağını bildiği merkezcil ivmeyle hareket ediyor ve ona bu ivmeyi iki kuvvet sağlıyor: yerçekimi mg ve ­destek reaksiyonu <V, sayısal olarak Vasya'nın ağırlığına eşit. Vasya, Newton'un ikinci yasasını yazıyor:

mg - F~maFr

Sağ taraftaki ivmeyi sayısal olarak hesaplayalım ve g = 9.8 m/s ^{2 ile karşılaştıralım} .

Dünyanın açısal hızı küçüktür: 3600 * 24 ­saniyede 2 l çarpı 1 devir, yani 0,000074 (1 / s) O zaman ekvatordaki merkezcil ivme yaklaşık 0,028 m / s ^{2 olacaktır} . Yüzde yarımdan az g düzeltmesi . Başka bir deyişle, Vasya'nın ağırlığı, Dünya'ya olan çekim gücünden ­yüzde yarımdan daha az farklı olacaktır.

Serbest düşüş ivmesi, yerkabuğunun bileşimine bağlı olarak, Dünya üzerindeki farklı noktalarda yaklaşık yüzde aynı kesirler kadar değişir. Jeologlar, g'deki değişiklikleri doğru bir şekilde ölçebilen aletler kullanarak mineraller ararlar ­. Ancak karasal problemleri çözerken daha ­ciddi etkileri (sürtünme kuvveti, hava direnci) ihmal ediyoruz ve yine de oldukça kabul edilebilir sonuçlar alıyoruz.

Aynı şekilde, Dünya'nın ­Güneş etrafında hareket ettiği merkezcil ivme de tahmin edilebilir. Dünya'nın yörünge hızı (doğrusal) 30 km/s, Dünya'dan Güneş'e olan uzaklığı 150 milyon km'dir. Merkezcil ivme formülünde bu verileri kendiniz değiştirin ve 0,006 m / s'de değerini alın.^{[1] [2] [3] [4] [5] [6]}. Yani düzeltme, Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönmesiyle üretilen düzeltmeden hala dört kat daha küçüktür.

Bu nedenle, Dünyamız, yüzeyindeki tüm görevler için, büyük bir hassasiyete sahip bir atalet sistemidir. Bu parametreye göre ne kadar kesin ve düşünceli bir şekilde düzenlendiği ortaya çıktı! Dönmesi, tek tip aydınlatma ve ısıtma için kesinlikle gereklidir, ancak bu dönüşün hızı, aşırı merkezkaç kuvvetlerinin bizi etkilememesi için yeterince küçüktür. Daha hızlı bir dönüş, Dünya Okyanusu'nun sularını ekvatora yaklaştıracak ve ­tüm deniz yaşamı için çok gerekli olan sakin gelgitler güçlü akıntılara dönüşecekti. Dünyanın kutuplardan basıklığı daha büyük olur, ekvatordaki ağırlık kutuptaki ağırlıktan farklı olur. ­Şimdikinden çok daha fazla rahatsızlık olurdu. Sonuncusu - insanların mekanik yasalarını kavraması ve bunları nasıl kullanacaklarını öğrenmesi çok daha zor olurdu.

Fizik dersinde bir kereden fazla, Dünyamızın bir mühendislik çözümünün zirvesi olan yüksek düzeyde ayarlanmış bir sistem olduğundan emin olmamız gerekecek. Bunun bir tür tesadüfi olarak birden fazla kez meydana gelmesi fikri size son derece hatalı görünecektir.

7. Bölüm

ENERJİ

TEMEL KURALLAR

İş, kuvvet ve yer değiştirmenin skaler ürününe eşit bir niceliktir ­. A-Fs (genel bir tanımda iş, hareket yönündeki kuvvetin ­kat edilen mesafeyle çarpımıdır).

İşin güç - zaman özelliği:

-------------------------------------- ......... ■ ....................          .......... ~~

. _                    Tamamlanan iş

Güç =....................................                  

Geçen zaman

            -           -                ~   

(genel anlamda güç, birim zamanda yapılan iştir).

Enerji, işin yapıldığı sistemin bir özelliği, bir vücudun veya vücut sisteminin iş yapma yeteneğidir.

Mekanik enerji - vücutların belirli bir konumu ­veya hareketinden kaynaklanan enerji.

Potansiyel enerji, örneğin Dünya'nın yerçekimi alanındaki konumu nedeniyle bir cismin sahip olduğu enerjidir.

Kinetik enerji , şu ifadeyle tanımlanan hareket enerjisidir:

LT                     II

kinetik enerji = -t v

İş ve kinetik enerji arasındaki bağlantı teoremi - vücut üzerinde yapılan iş ­, kinetik enerjisindeki değişime eşittir:

İş = AK _g

Enerjinin korunumu: enerji yaratılamaz veya yok edilemez; ancak bir biçimden diğerine, bir vücuttan diğerine geçebilir ama kapalı bir sistemdeki toplam enerji miktarı asla değişmez.

Bir mekanizma , bir kuvveti artıran (veya azaltan) veya bir kuvvetin yönünü değiştiren kaldıraç, makara, eğik düzlem, kama ve vida gibi bir cihazdır.

Mekanizmalar için enerjinin korunumu: Herhangi bir mekanizma tarafından ­yapılan iş, harcanan işi aşamaz. İdeal mekanizmalarda ­, enerjinin bir kısmının iç enerjiye geçişi olmadığında, harcanan iş = alınan iş: (Pf harcanan = (Pсі) alınan.

Bir kaldıraç, dayanak noktası adı verilen sabit bir nokta üzerinde döndürülen sert bir gövdeden oluşan basit bir mekanizmadır.

Blok - bir halat veya zincir için jant boyunca bir yiv bulunan bir tekerlekten oluşan basit bir mekanizma. Sabit bir blok (ekseni bir duvara veya tavan kirişine sağlam bir şekilde sabitlenmiştir) ve hareketli bir blok (ekseni hareket ettirilebilir) arasında bir ayrım yapılır. Kaldırma cihazları genellikle bir değil, birkaç sabit ­ve hareketli blok kullanır. Taşıma kapasitesini artırmak için tasarlanmış blok ve halat sistemine ­zincirli vinç denir.

Verimlilik (Verimlilik), faydalı işe dönüştürülen harcanan işin yüzdesidir . ­(Daha genel olarak, yararlı çıktı enerjisinin harcanan toplam enerjiye bölümü.)

İŞ

Vücudun hareketindeki değişim parametrelerinin hem kuvvete hem de kuvvetin zamanına bağlı olduğunu zaten biliyoruz. Maruz kalma süresi derken, ­"ne kadar süre" demek istiyoruz. Kuvvetin ürünü ve etki süresine kuvvetin dürtüsü adını verdik. Ancak şu soru yerine: "Kuvvet ne kadar süre hareket etti?" kendimize “ne kadar ameliyat etti?” sorusunu soruyoruz, yani sonuçlardan bahsedelim ­, zorla çalıştırmanın bir özelliğini daha elde etmiş oluyoruz . Mekanikte, ­A işi (Almanca "Arbeit"ten) bir kuvvetin itici hareketini karakterize eden skaler bir niceliktir. Sayısal olarak, kuvvetin ürününe ve kuvvetin etki çizgisi boyunca bir malzeme noktasının yer değiştirmesine eşittir.

İş birimi, kuvvet birimi (N) ve yer değiştirme biriminden (m) türetilir; joule (J) olarak da adlandırılan iş birimini metre başına ⁷ newton (N*m) elde ederiz. ­1 newton'luk bir kuvvet 1 m'lik bir yer değiştirmeye neden olduğunda 1 joule iş üretilir. Daha büyük miktarlar için bir ­kilojoule (kJ, 1000 J'ye eşittir) veya bir megajoule (MJ, bir milyon ­J'ye eşittir) kullanılır.

Dünyanın yerçekimine karşı bir yük kaldırırsak ­iş yapılıyor demektir. Yük ne kadar ağırsa veya kaldırma ne kadar yüksekse, o kadar çok iş ­yapılır. İş yaparken iki şey devreye girer: (1) kuvvet miktarı ve (2) kuvvetten kaynaklanan yer değiştirme miktarı. Kuvvetin sabit olduğu ve hareketin kuvvet yönünde düz bir çizgide olduğu basit durum için, bir cisme uygulanan bu kuvvetin yaptığı işi, kuvvetin ve cismin hareket ettirdiği mesafenin çarpımı olarak tanımlarız. Kısaca:

İş - Güç Mesafesi)

Ben L = .F5~]j

Aynı yüksekliğe iki kat daha fazla yük kaldırırsanız, harcanan iş ­buna göre iki kat daha fazla olacaktır, çünkü iki kat daha fazla ağırlığı kaldırmak için iki kat daha fazla güç gerekir.

Günlük hayatta "iş" kelimesini her zaman fizikçilerle aynı anlamda kullanmayız. İşte bir örnek: 1000 N ağırlığında bir un torbası tutan bir yükleyici, torba üzerinde çalışmaz. Torbayı tutarken çok yorulabilir ama torba yükleyicinin kuvvetiyle hareket etmiyorsa yükleyicinin torba üzerinde iş yaptığını söyleyemeyiz. Ve yükleyici çanta üzerinde çalışmasa da, kasları dönüşümlü olarak ­gerilip kasılarak, ardından gevşeyerek ve esneyerek işi yapar. Bu nedenle, yükleyici yorulur. Ancak ­çantayı kaldırmak tamamen farklı bir konudur.

İş genel olarak iki kategoriye ayrılır. Bunlardan biri başka bir kuvvetin etkisine karşı yapılan iştir. Okçu teti çektiğinde

kur. yayın yay kuvvetinin üstesinden gelme işini yapar. Aynı şekilde, sürücü çekici kaldırdığında, yerçekimi kuvvetini yenmek için çekici kaldırmak için iş yapılır.

de bir cismin hızını değiştirmek için yapılan iştir . ­Bu tür işler, ­araç hızı artırıldığında veya araç frenlendiğinde yapılır ­. Bu çalışmanın başka bir örneği, bir sopanın topa ivme kazandırmak için bir golf topuna vurmasıdır.

GÜÇ

yürütülmesi için harcanan zamanda yapılan iş miktarına eşittir :­

Tamamlanmış iş

Güç =                                                                                ben

Bu iş için harcanan zaman j

Arabalar örneğinde gücün ne olduğunu açıklayalım. Bir motorun gücünün iki katına çıkarılması, motorun ­aynı anda iki kat daha fazla iş yapabileceği veya aynı miktarda işi yarı sürede yapabileceği anlamına gelir. Güçlü bir motor, bir arabayı daha az güçlü bir motordan daha kısa sürede hızlandırabilir.

Bu arada, kalbiniz 1 watt'tan biraz daha fazla güç kullanır - bu, vücudunuza kan pompalamanın gücüdür.

Güç birimleri J/saniye (J/s), watt olarak da bilinir (18. yüzyılda buhar motorlarının mucidi James Watt'tan sonra). Saniyede 1 J iş yapmak için bir watt (W) güç gerekir. Buna göre 1 kilovat ­(kW) 1000 vata eşittir. Bir megavat (MW) 1 milyon vata eşittir . ­Metrik ölçü sisteminde. Araç gücü kilovat cinsinden ölçülür . ­(Genellikle eski usul, güç beygir gücüyle ölçülür. Bir beygir gücü 3/4 kilovata eşittir, yani 134 beygir gücündeki bir motor yaklaşık 100 kW güce sahiptir.)

MEKANİK ENERJİ

Yay çekmede okçu tarafından iş yapıldığında, oka hız kazandırılarak kavisli yaya iş yapma fırsatı verilir. Ağır kazık çakma makinesini kaldırarak iş bittiğinde, kazığı yere çakma işini çekiç ­alır ­. Bir yay mekanizmasını kurmak için çalışma yapıldığında, yaya bir saati başlatmak, bir zili çalmak veya bir alarm çalmak için karmaşık mekanizma üzerinde çalışma fırsatı verilir.

Her durumda, nesne belirli bir işi yapma fırsatı elde eder. Nesnenin malzemesindeki atomların basıncı ­, katılan cisimlerin fiziksel olarak ayrılması, maddenin moleküllerindeki elektriksel parçacıkların yükü olarak ifade edilebilecek şey nedir? Bir cismin iş yapabilme yeteneği gibi bir "olguya" enerji denir. İş gibi enerji de aynı birimlere sahiptir - joule. Enerji birçok biçimde gelir, ancak şimdilik mekanik enerjinin en yaygın iki biçimine bakacağız - ­bir cismin konumu veya hareketinden kaynaklanan enerjiler. Mekanik enerji, potansiyel ­enerji, kinetik enerji veya her ikisinin toplamı şeklinde olabilir. İş yaparken ­vücudun mekanik enerjisi daima değişir.

POTANSİYEL ENERJİ

Vücut konumu nedeniyle enerji depolayabilir. Biriken ­enerjiye potansiyel enerji (PE) denir çünkü birikmiş ­durumda iş yapma potansiyeline (fırsatına) sahiptir. Yay çekildiğinde, enerji yay tarafından depolanacaktır. Yay ateşlendiğinde çalışabilir . ­Gerilmiş bir lastik şeridin potansiyel enerjisi vardır ­. Örneğin, bir lastik şerit bir sapanın parçasıysa, bu işi de yapabilir.

Yakıtın kimyasal enerjisi de potansiyel enerjidir. Bu aslında moleküllerdeki atomların konumlarının enerjisidir. Bu enerji, ­moleküllerdeki atomların konumları ve moleküllerin kendileri ­değiştiğinde, yani kimyasal reaksiyonlar meydana geldiğinde açığa çıkar.

Kimyasal tepkimelerde iş yapabilen her maddenin potansiyel enerjisi vardır. Fosil yakıtlar, galvanik piller ve hatta yediğimiz yiyecekler bile potansiyel enerjiye sahiptir.­

Vücudu kaldırmak, Dünya'nın yerçekimi kuvvetinin üstesinden gelmek için iş yapmak gerekir. Cismin belirli bir yükseklikteki konumundan kaynaklanan ­potansiyel enerjiye yerçekimi potansiyel enerjisi denir. Belirli bir yüksekliğe yükseltilmiş bir tanktaki su ve kaldırılmış bir hindistancevizi çekici ­yerçekimi potansiyel enerjisine sahiptir. İş yaparken enerjide her zaman bir değişiklik vardır.

Yüksekliğe kaldırılan bir cismin yerçekimi potansiyel enerjisinin değeri, yüksekliğe kaldırıldığında yerçekimini yenmek için yapılan işe eşittir ­. Yapılan iş, cismi yukarı kaldırmak için gereken kuvvet ile cismin ­dikey yer değiştirmesinin çarpımına eşittir (hatırlayın: A^Fs). Sabit bir hızla hareket etmek için gereken yukarı doğru kuvvet, cismin ağırlığına mg eşittir, bu da cismi h yüksekliğine çıkarmak için yapılan işin mgh'ye eşit olacağı anlamına gelir.

Yerçekimi potansiyel enerjisi = ağırlık x boy

E~mgh

Unutmayın, potansiyel enerji, mgh, yalnızca mg ve h'ye bağlıdır. Kaldırılan bir topun potansiyel ­enerjisi, yüksekliğe kaldırıldığı yola bağlı değildir.

Bu önerme kesin olarak kanıtlanabilir. Bir a açısına sahip eğik bir düzlem üzerinde sürtünmesiz bir yükü h yüksekliğine kaldırdığımızı varsayalım . kuvvet uygulamamız gerekecek ­mi? yükseliş düzlemindeki izdüşümde mgsina'ya eşit olan yerçekimi bileşenine karşı ve bu kuvvetin etkisi altında vücudun aldığı yol, bir dik üçgenin hipotenüsü olarak tamamen geometrik olarak bulunur, h ve eşittir ile:     

günah •

Kuvveti yer değiştirmeyle çarparak açının sinüsünü azaltırız ve yine mgh elde ederiz.

Herhangi bir yol, ne kadar karmaşık olursa olsun, zihinsel olarak "eğimli düzlemlerin" düz bölümlerine bölünebilir ve her biri için ­, yerçekimi işinin yolun uzunluğuna ve şekline bağlı olmadığı tekrar elde edilebilir. Sadece boy ve vücut ağırlığı farkına bağlıdır. Başka bir şey de, sürtünme kuvvetlerinin işini hesaba katmamız gerekirse ­, o zaman bu iş esas olarak yolun uzunluğuna ve şekline, her noktadaki sürtünme katsayısına bağlıdır. Ancak yerçekimi işi ­kat edilen mesafeye bağlı değildir.

Ve tam da bu nedenle, yani yerçekimi işi yolun şekline bağlı olmadığı için, potansiyel enerji gibi bir nicelikten bahsetmek mantıklıdır. L yüksekliğine kaldırılan bir cisim bu yükseklikten sürtünme olmadan kayarsa , o zaman yine mgh'ye eşit ve ­mgh'den bağımsız iş yapabilir (örneğin, bitiş çizgisinde bir yayı sıkıştırmak veya bir şeyi kırmak vb.) aşağı yönlü yörüngesi.

Potansiyel yerçekimi enerjisi veya başka bir tür, yalnızca işin yapıldığı veya enerji türünün değiştiği durumlarda önemlidir. Örneğin, bir top yüksekliğinden düşerse ve iniş sırasında ZODj'ye eşit iş yaparsa, o zaman 30 J potansiyel enerji kaybeder. Bir cismin potansiyel enerjisi, diğer cisimlere göre konumuna bağlıdır. Ana fiziksel anlam, potansiyel enerjinin kendisinin değeri değil, değişimidir. Potansiyel ­enerji (konum enerjisi) bir tür mekanik enerjidir, ancak hareket enerjisi veya kinetik enerji de olabilir.

KİNETİK ENERJİ

Başlangıçta hareketsiz olan ve iş yapan bir cismi iterseniz, cismi harekete geçirirsiniz. Hareket eden cisim durarak ­iş yapabilir. Bu durumda, hareket enerjisinden bahsediyoruz. Bu enerjiye kinetik enerji (KE) denir. Bir cismin kinetik enerjisi kütlesine ve hızına bağlıdır. Hızın karesi ve 'L' katsayısı ile çarpılan kütleye eşittir.

| --------------- —-------                      i

Kinetik Enerji = -Kütle"Hız ²

E. \u003d - sh "v"

II .2J|

Bu kesinlikle kanıtlanabilir. Diyelim ki m kütleli bir cisim var. / süresi boyunca sadece bir F kuvveti etki etmiştir . ­Soru: Bu kuvvetin yaptığı iş nedir?

A - F'ler

F ta - Newton'un ikinci yasası,

ѵ

a-—- ivmenin belirlenmesi, ѵ - son hız

~

s~— - düzgün hızlandırılmış hareket ve sıfır başlangıç hızı ile yolun belirlenmesi .­

İfademizde F ve l'yi değiştirin, a hariç :

hız kazandırmak için üzerinde çalışıyorsunuz . ­Hareket halindeki bir top, başka bir cisim üzerinde iş yaparken başka bir cisme çarpabilir veya onu itebilir. Hareket eden bir cismin kinetik enerjisi, cismin ­hızını dinlenme durumuna düşürmek için harcanan işe veya bu cismin hızı sıfıra düştüğünde yapabileceği işe eşittir:

eşdeğer kuvvet "Hareketli = Kinetik enerji

ben                                   - -                                             - --- ---------------------------------------           . -                                     . - ■ ■----------------------------------------------------- ---------- J

veya bir denklem biçiminde,

| G    1JI

| ben 2 II

Hareket eden bir cismin yavaşlama sırasında iş yapabilme yeteneğinin ­(biz buna kinetik enerji adını verdik) sadece cismin kütlesine ve hızına bağlı olduğuna dikkat edin. Örneğin yavaşlama süresine, fren ­mesafesine, hız vektörünün yönüne (enerji ve iş skaler niceliklerdir) bağlı değildir. Bütün bunlar problem çözmede hem ilginç hem de önemlidir. Momentumun korunumu problemlerinde olduğu gibi, burada bazı karmaşık hareketlerin veya cisimlerin etkileşiminin sonucunu değerlendirebiliriz ­, çünkü her an maddi bir noktanın hareketinin ayrıntılarına bağlı olmayan bir nicelik bulmayı başardık. Ve bizim için önemli olan nihai sonuç olduğunda, enerji gibi bir değeri kullanabiliriz. Bunun örneklerini birazdan göreceksiniz.

Hızın karesinin, bir cismin hızını iki katına çıkarırsanız kinetik enerjisinin dört kat artacağı anlamına geldiğini unutmayın (2 kare - 4). Buna göre hızı ikiye katlamak 4 kat daha fazla iş gerektirecektir . ­İş yaparken, enerjide her zaman bir değişiklik vardır.

İŞ VE ENERJİ İLİŞKİSİ TEOREMİ

Böylece, bir yükü belirli bir yüksekliğe kaldırmak için yerçekiminin yaptığı iş için formüller türettik ve bu işin sadece yükseklik farkına ve yükün ağırlığına bağlı olduğunu bulduk. Sonra kuvvetin maddi noktamızı hızlandırmak için yaptığı işi bulduk ve bu işin sadece bu noktanın kütlesine ve son hızına bağlı olduğunu gördük. Şimdi başka bir basit problemi ele alalım.

Kütlesi m olan bir cisim h yüksekliğinden herhangi bir sürtünme ve hava direnci olmaksızın ve ayrıca başlangıç hızı olmadan, yalnızca yerçekiminin etkisi altında ( ­serbest düşüş) düştü. Bu vücudun son hızı ne olacak?

Kinematik bölümünde bu soruna zaten değinmiştik. G ivmesi ile eşit ­ivmeli bir hareketimiz var. Bu hareket sırasındaki ortalama hız ­, son hızın yarısına eşittir. Düşme zamanı / diyelim. Ardından, düzgün hızlandırılmış hareketle, son hız şöyle olacaktır:

ѵ ~ gr,

ve hareket süresi, ortalama hız ( ­son hızın yarısı) boyunca olan mesafe ile ilişkilidir:

L „h

ben ------------------------------------------------------ = 2 -

Ardından, önceki ifadede t'yi değiştirerek şunu elde ederiz:

h

v = g/ = 2g-

^veya :

—-gh

2

Şimdi denklemin her iki tarafını da cismin kütlesi ile çarpıyoruz:

tѵ"

---- = yönetim

İlginç ifade! Solda - düşen cismin kinetik enerjisi ve sağda - düşmeden önceki potansiyel enerjisi. Ve sonuç, bizim tarafımızdan tamamen biçimsel olarak, yalnızca düzgün hızlandırılmış ­hareketin kinematiğinin değerlendirilmesinden elde edildi. Ama o doğal. Eşitliğin her iki kısmı da kendi tarzında aynı şeyi ifade eder: yerçekimi işi. Sadece solda bu kuvvetin ­cismi v hızına çıkarmadaki işi ve sağda aynı kuvvetin sadece ters yönde hareket ederken yaptığı iş var - vücut h yüksekliğine kaldırıldığında.

Bu çalışmanın, yukarıda kanıtladığımız gibi, cismin izlediği yolun şekline bağlı olmadığı göz önünde bulundurulursa, son hızı da cismin iniş şekline bağlı olmayacaktır. Sürtünme kuvvetleri ve hava direnci araya girmedikçe, ister eğimli bir oluk boyunca ister sarmal bir hat boyunca kaymış olsun ­, nihai hız için hiçbir fark olmayacaktır.

Sonuç olarak, sürtünme kuvvetlerinin yokluğunda cismin mekanik enerjisinin korunduğunu gösterdik: cismin potansiyel enerjisi, örneğimizde olduğu gibi kinetik enerjiye dönüştürülebilir. Ve ters dönüşüm de meydana gelebilir. Uçuşun sonunda düşen elastik bir top, yüzeye mutlak elastik bir darbe ile çarparsa, ­düştüğü yüksekliğe yükselecektir. Ve toplam mekanik ­enerji korunur. Ancak kesinlikle elastik darbeler olmaz, er ya da geç zıplayan topumuzun enerjisi dağılır, ­iç enerjiye geçer. Potansiyel enerjinin kinetik enerjiye geçişi çok daha iyi (ideale daha yakın), ­sıradan bir sarkaç örneğiyle gösterilir - ince, ağırlıksız ve uzamayan bir iplik üzerinde salınan bir yük.

BİR SARKAÇ ÖRNEĞİ İLE POTANSİYEL ENERJİNİN KİNETİĞE GEÇİŞİ VE GERİ DÖNÜŞÜ

Potansiyel enerji, potansiyel enerji + kinetik enerjiye dönüşür ­- sonra - kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşür - ­sonra ters döngü tekrar eder. Sarkacın uçuşunun her noktasında potansiyel ve kinetik enerjisinin toplamı sabit bir değere eşittir. Bu ­değer /?? "■ /?, burada h, sarkacın en yüksek noktası ile hareketinin en alçak noktası arasındaki yükseklik farkıdır .­

Böylece, sürtünme kuvvetlerinin yokluğunda bir cismin (veya sistemin) potansiyel ve kinetik enerjilerinin oranı arasında bir ilişki türettik. Potansiyel ­ve kinetik enerjilerin toplamı sabit çıktı. Bu ilişki, ­daha genel bir enerjinin korunumu yasasının biçimlerinden biri olarak adlandırılabilir: Sürtünme olmadığında sistemin mekanik enerjisi sabittir.

Örneğin, bir cismi sürtünme kuvvetinin etkisi altında iterseniz, o zaman ­kinetik enerjideki değişiklik ortaya çıkan ­kuvvetin yaptığı işe eşit olacaktır ve bu da sırasıyla sizin gücünüz arasındaki farka eşit olacaktır.

eller ve sürtünme kuvveti. Bu durumda yaptığınız toplam işin sadece bir kısmı vücudun kinetik enerjisini değiştirecektir. Diğer kısım ise sürtünme kuvvetinin üstesinden gelmek için harcanacak ve iç enerjiye dönüştürülecektir. Sürtünme kuvveti, eyleminizin kuvvetine değer olarak eşit ve zıt yönde ise, o zaman cismin bileşke kuvveti buna uygun olarak sıfıra eşit olacaktır, bu da bileşke işinin sıfıra eşit olacağı anlamına gelir. Bu durumda cismin kinetik enerjisinde sıfır değişiklik elde ederiz. İş-enerji bağlantı teoremi, hızdaki bu düşüşün nedenlerini yansıtır. Buz üzerinde kayan bir disk asfalt bir yola uçarsa, pist disk üzerinde iş yaparak onu durdurur. Bu iş, sürtünme kuvvetinin sürtünme kuvvetinin etki ettiği yer değiştirme ile çarpımına eşit olacaktır.

Sürtünme kuvvetlerinin işi hesaplanabilir. Vücudun aldığı iç enerji ile karşılaştırmak mümkündü. Moleküler fizik, mekanik enerji kayıplarının aynı miktarda iç enerjiye dönüştüğünü gösterir. Sistemin mekanik enerjisi ile iç enerjisinin ( ­sürtünme kuvvetlerinin yaptığı işe eşit) toplamı yine sabittir.

İş-enerji bağlantı teoremi sadece kinetik enerjideki değişimler için geçerli değildir. İş , termal sistemlerdeki termal enerji veya elektrikli cihazlardaki elektrik enerjisi gibi mekanik cihazların potansiyel enerjisini değiştirebilir . ­İş bir enerji şekli değildir, enerjiyi bir vücuttan diğerine, bir yerden ­başka bir yere veya bir biçimden diğerine aktarmanın bir yoludur.

enerji, atom enerjisi ve ses veya ışık enerjisi gibi diğer enerji türlerinin temelidir .­

sıcaklığa bağlıdır ; ­elektrik yüklerinin potansiyel enerjisi, yüklerin büyüklüğüne ve aralarındaki mesafeye bağlıdır. Işığın enerjisi bile atomların içindeki elektronların hareketinden gelir . ­Her enerji formu başka herhangi bir forma dönüşebilir.

ENERJİ TASARRUFU

Enerjinin bir cismin iş yapma yeteneği olduğunu daha önce söylemiştik. Aynı zamanda, enerjinin özünün doğru bir tanımını vermek zordur. Ve şimdilik bizim için enerjinin ne olduğunu tanımlamamız değil, davranışını - nasıl değiştiğini anlamamız daha önemli. Doğada meydana gelen değişiklikleri ve anlamlarını, enerji değişimi - bir biçimden diğerine geçiş veya bir vücuttan diğerine geçiş - açısından incelersek daha iyi anlayabiliriz .­

Enerji, maddenin hareketinin bir ölçüsü ve maddenin hareketinin bir biçimden diğerine geçişinin bir ölçüsü olan skaler bir fiziksel niceliktir. Enerji kavramının tanıtılması uygundur çünkü fiziksel sistem kapalıysa, o zaman enerjisi zamanla korunur. Bu ifadeye ­enerjinin korunumu yasası denir. "Enerji" kavramı ilk kez Aristoteles tarafından "Fizik" incelemesinde tanıtıldı.

Şekildeki darbe sürücüsünün çalışması sırasında enerjideki değişiklikleri göz önünde bulundurun .

İş, çekiç kaldırıldığında yapılır ve ­ona potansiyel enerji verilir; çekiç düştüğünde kinetik enerji alır. Bu enerji darbe sırasında yığına aktarılır. Darbe sırasında çekicin hareketinin ürünü ve darbenin ortalama kuvveti, ­çekicin başlangıçtaki potansiyel enerjisine neredeyse eşittir. "Neredeyse" diyoruz çünkü enerjinin bir kısmı yığını ve çekici ısıtmaya gidiyor ­

. Mekanik enerjinin bir kısmının iç enerjiye transferini dikkate alarak, ­kayıp veya büyüme olmadan tam bir enerji transferi buluyoruz .­

Çeşitli enerji biçimlerinin incelenmesi ve bir biçimden diğerine geçişi, bizi en büyük fizik yasalarından birine götürür - enerjinin korunumu yasası:

yaratılamaz veya yok edilemez ; ­bir vücuttan diğerine ve bir türden diğerine geçebilir, ancak ­kapalı bir sistemdeki toplam enerji miktarı ­sabit kalır.

İster basit bir sallanan sarkaç, ister bir süpernova patlaması olsun, herhangi bir sistemi ele aldığımızda, alınan enerjinin harcanan kısmına her zaman eşit olacaktır. Enerji form değiştirebilir veya bir vücuttan diğerine aktarılabilir, ancak toplam enerji miktarı aynı kalır.

çoğu gerçek problemde enerji kayıplarını tahmin etmek neredeyse imkansız olduğundan , enerjinin korunumu yasasını tam olarak ­mekanik problemlere uygulamak oldukça zordur . ­Mekanik enerjinin korunumu yasasının iyi çalıştığı tek bir alan vardır - bu kesinlikle esnek büyük harflerdir. ­Dahası, böyle bir çarpışmayı sağlayan kuvvetlerin doğası bizim için tamamen kayıtsız olabilir: bunlar elastik kuvvetler mi yoksa ­eşit yüklü iki parçacığın elektrostatik itme kuvvetleri mi - hiçbir fark yok. Ana şey, böyle bir etkileşimde mekanik enerjinin korunmasıdır.

KLASİK ÇARPIŞMA SORUNU

İşte bu türden en basit görev.

Bilardo masasının üzerinde bir top duruyor. Aynı kütleye sahip başka bir top ona v hızıyla çarpıyor. ­Çarpma merkezidir, yani topların hareketi ­birinci topun hız vektörü tarafından verilen bir çizgi boyunca devam eder. Topların son hızlarının bulunması gerekmektedir.

Nihai hızları v ve vy ve topların kütlesini m gösterelim. O zaman momentumun korunumu yasası ­bize aşağıdaki denklemi verecektir (çarpışmadan sonraki momentum, çarpışmadan önceki momentuma eşittir):

tѵ + tѵ, = tѵ,

ve kinetik enerjinin korunumu yasası şu şekilde ifade edilir:

m(v,)'               _ mѵ ²

2                  2               2

İki bilinmeyenli iki denklemli bir sistem elde ettik. Baştan ifade edelim:

g. ~ g - g, ben

ve paydadaki kütleleri ve ikilileri azaltarak ikinci denklemde yerine koyun. Cebirsel işlemleri kendiniz yapın ve şunları görün:

y, = y ve y. - 0.

İlk top ikincinin yerinde duracak ve ikincisi birincinin hızında yuvarlanacaktır. Bir bilardo masasında deney yapmayı deneyin. Net bir merkezi vuruş elde edin ve sorunu doğru bir şekilde çözdüğümüze ikna olacaksınız.

Ama şimdi farklı bir şey deneyin. İlk denklemden ifade edin

ѵ, - y - y,

-J _                            

ve ikinci denklemde yerine koyun. Sonunda:

y, \u003d y ve r, - O

Peki doğru çözüm nedir? Cebirsel olarak, eşitliğin her iki tarafını da birinci durumda ve ikinci durumda r'ye böldüğünüz bir anınız oldu (ve sıfıra bölmediğinizi hesaba katmak zorundaydınız ve büyük olasılıkla bunu şart koşmayı unuttunuz, ama şimdilik sorun yok). Denklemimiz ikinci dereceden, iki bağımsız ­çözümü var. Onları bulduk. Ve ikisi de doğru!

İkinci çözüm, aynı çarpışmanın tersine filme alınmasını ifade eder ­. Açıktır ki, bir duvardan elastik olarak yansıyan ikinci top tekrar birinciye çarparsa, o zaman birinci top aynı başlangıç hızı v ile geri yuvarlanacaktır. Böylece ­hız, enerji ve momentumda değişeceklerdir. Önümüzde şaşırtıcı, ­doğası gereği çok nadir, tersine çevrilebilir bir süreç var. Video kasetine ileri ve geri baktığınızda, doğa kanunlarının ihlal edildiğini bulamazsınız. Topların "orada" hareketi ile "geri" hareketini ayırt edemeyeceksiniz. "Orada" ve "geri" arasındaki fark koşulludur. Ve bu tam olarak mekanik enerjinin ­tamamen mekanik bir biçimde korunmasından kaynaklanmaktadır. Ancak çarpışma esnek değilse (fincan masadan yere düşüp kırıldı), o zaman ters yöndeki böyle bir çarpışmanın video kaydını (fincan parçaları birbirine yapışır ve masanın üzerine sıçrar) bir çarpışma olarak tanırsınız. kesinlikle imkansız olay. Bu , termodinamik bölümünde tartışacağımız geri dönüşü olmayan bir süreç olacaktır. İçinde mekanik ­enerji artık depolanmaz, başka biçimlere ve nihayetinde iç enerjiye geçer.

Bu arada, görevin karmaşık olabileceğini de ekleyelim. Topların kütleleri farklıysa ­, o zaman her iki top da sıfır olmayan hızları koruyacaktır (ve her ikisi de ­ilk hız yönünde olmak zorunda değildir). Darbe merkezi değilse (gerçek bir bilardo oyuncusu, merkezi olmayan iyi nişan alma yeteneği ile ayırt edilir), o zaman toplar farklı yönlerde yuvarlanır ve ardından vektör momentum koruma denklemi, projeksiyonlarda iki denkleme ayrılır. . Bu durumda, üç denklem başına dört hız projeksiyonunuz olacak ve etkinin "merkezi olmama" derecesini bir şekilde tahmin etmeyi başarana kadar sorun genellikle çözülemez olacaktır. İyi şanslar, bu tür çarpışma problemlerini çözün! En azından bazı basit ­durumlarda, momentum ve enerjinin korunumu yasaları temelinde tamamen çözülebilirler. Mekanik enerjinin mekanik formundaki korunumu yasasının her zaman uygulanamayacağını, yalnızca elastik çarpışmalarda uygulanabileceğini unutmayın.

MEKANİZMALAR

Bir mekanizma, kuvveti sayısal değer ve/veya yönde değiştirmek için bir cihazdır. Herhangi bir mekanizmanın işleyişinin altında yatan ilke ­, enerjinin korunumu yasasıdır. En basit mekanizmalardan birini düşünün - kaldıraç.

Aynı zamanda. Biz kaldıracın bir ucuyla çalışırken diğer ucu da yükü kaldırma işini yapıyor. Kuvvetin yönünün değiştiğini görüyoruz: eğer aşağı doğru bastırırsak ağırlık artar. ­Sürtünme kuvvetinin yaptığı iş ihmal edilecek kadar küçükse, harcanan iş alınan işe eşit olacaktır.

Harcanan iş - Alınan iş

Ve iş, kuvvet çarpı yer değiştirmeye eşit olduğundan, o zaman

Uygulanan Kuvvet • Gerçekleştirilen Yer Değiştirme =

= Alınan kuvvet • Alınan yer değiştirme.

(Kuvvet • Yer Değiştirme) = (Kuvvet • Yer Değiştirme)

¹                                                                                                      'Harcanan \                             g                / alınan

Kolun etrafında döndüğü noktaya dayanak noktası denir. Dayanak noktası yüke yeterince yakınsa, bu durumda ­kaldıracın uzun ucuna uygulanan küçük bir kuvvet, yüke uygulanan kuvvetin büyük bir değerini verecektir. Bunun nedeni, uygulanan kuvvetin ­kaldıracın uzun ucunda büyük bir harekete neden olurken, yükün ­çok daha küçük bir mesafe hareket ettirilmesidir.

Kaldıracın çalışma prensibi, MÖ 3. yüzyılda Arşimet için bile açıktı. Sözler ona aittir: "Bana bir dayanak noktası verin, Dünya'yı hareket ettireceğim."

Bugün, bir çocuk bile bir arabayı krikoyla kaldırmak için kaldıraç prensibini kullanabilir. Önemli bir yer değiştirmeye sahip küçük bir kuvvetin etkisi altında, küçük bir yer değiştirmeye ­etki eden büyük bir kuvvet yaratılır.

Güçte kaç kez kazanırız, ­mesafeden kaç kez kaybederiz ­- ­Arşimet zamanında mekaniğin "altın kuralı" bu şekilde formüle edildi ve ­enerjinin korunumu yasasını tam olarak ifade etti .­

başka örnek ­de blok sistemidir. Bana blok sisteminin hareketinin kaldıraçtan nasıl farklı olduğunu söyleyebilir misiniz ? ­Şekil (a)'ya bakarsak , bu sistemde sadece ­kuvvetin yönünün değiştiğini görürüz; ancak şekil (b) uygulanan kuvvetin nasıl ikiye katlanabileceğini göstermektedir. Kuvvet arttığında, yer değiştirme buna bağlı olarak azalır. Ne zaman

hareket. Ancak boğduklarından daha fazla enerji verebilecek hiçbir mekanizma veya cihaz yoktur. Enerji üreten makineler veya mekanizmalar yoktur; ancak onu ­bir biçimden başka bir biçime dönüştürmek, bir vücuttan diğerine aktarmak mümkündür.

VERİMLİLİK (COP)

Önceki üç örnek, ideal mekanizmaları tasvir ediyordu; % 100 ­iş girdisi, %100 iş çıktısıyla sonuçlandı. İdeal ­makine ve mekanizmalar %300 verimle çalışır. Pratikte bu olmaz ve asla böyle bir verimlilik bekleyemeyiz. Çoklu ­dönüşümlerde, enerjinin bir kısmı moleküllerin kinetik enerjisine - iç enerjiye dönüştürülür. Bu, mekanizmanın veya makinenin ­ısınmasına ve ayrıca ortamın ısınmasına neden olur.

Bir dayanak noktası kullanarak bir yükü kaldıran bir kaldıraç bile, giriş kuvvetinin bir kısmını sürtünme nedeniyle termal enerjiye dönüştürür. 100 J iş harcayabiliriz, ancak örneğin yalnızca 98 J elde ederiz. Bu, kaldıracın% 98 verimliliğe (Performans Katsayısı) sahip olduğu anlamına gelir ve ­harcanan iş için 2 J kaybederiz, bu da iç enerjiye dönüşür .

Blok sisteminde harcanan enerjinin belirli bir oranı ­iç enerjiye dönüştürülür. 100 J iş yaparsak ­, ip blokların içinden geçerken etki eden sürtünme kuvveti, örneğin 60 J enerjiyi iç enerjiye dönüştürür. Bu durumda elde edilen iş sadece 40 J olacak ve blok sistem %40 verim alacaktır. Mekanizmanın verimliliğindeki bir azalma ­, enerjinin daha büyük bir yüzdesinin iç enerjiye dönüştürülmesine yol açar.

Verimlilik şu şekilde ifade edilebilir:

Verimlilik = faydalı çıkış enerjisi / toplam giriş enerjisi

(Dişliler gücü ^{7 artırabilir} , ancak enerjiyi asla artıramaz!)

Sürekli hareket makineleri (enerji tüketmeden çalışan cihazlar) imkansızdır. Ancak vücut kendi kendine sürekli hareket edebilir. Biz ­de. ve örneğin elektronlar, yıldızlar ve gezegenler sürekli ­hareket halindedir - hiçbir şey onlara müdahale etmediği sürece ve olmadığı sürece! Sürekli hareket, şeylerin doğal düzenidir. Ancak bu şekilde hareket eden bir cisim sonsuza kadar (hatta yeterince uzun bir süre) herhangi bir mekanik iş yapamaz .­

bir yakıtın kimyasal enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren bir mekanizmadır . ­Petrol yakıtlarındaki moleküller arasındaki bağlar, yakıt yandığında kırılır.

Yakıttaki karbon ve hidrojen atomları havadaki oksijenle birleşerek karbondioksiti oluşturur ve enerji açığa çıkar. Tüm bu enerji yararlı mekanik enerjiye dönüştürülebilseydi, yani %100 verimliliğe (COP) sahip bir motora sahip olabilseydik ne harika olurdu . ­Ancak bu her durumda mümkün değildir, çünkü enerjinin bir kısmı iç enerjiye dönüştürülür, bunun küçük bir kısmı kışın yolcuları ısıtmak için kullanılabilir, ancak çoğu israf edilir. Enerjinin bir kısmı çok sıcak egzoz gazlarına, bir kısmı da soğutma sisteminden veya doğrudan motorun sıcak parçalarından havaya karışır.

Dönüşümün neden olduğu enerjiyi kullanmanın verimsizliğine başka bir açıdan bakın: herhangi bir enerji dönüşümünde ­olası yararlı enerji israfı vardır. Kullanılabilir enerji miktarı, tüm enerji kaybolana kadar her dönüşümde azalır, ancak sıcaklıktaki artış olarak ifade edilen iç enerji hala vardır.

Termodinamiği incelediğimizde, bir cismin iç enerjisinin bu cisim tarafından iş yapmak için daha az verimli olduğunu göreceğiz, çünkü cismin iç enerjisi ancak daha düşük bir ortam sıcaklığında faydalı işe dönüştürülebilir. Vücut sıcaklığı ortam sıcaklığına ulaşır ulaşmaz, vücudun iç enerjisi artık kullanılamaz.

DÜNYADAKİ ENERJİ KAYNAKLARI

Güneşin ısısı, daha sonra yağmur olarak düşen suyu buharlaştırır; Yağmur suları, türbin jeneratörlerine yönlendirildiği ­barajlar tarafından oluşturulan nehirlere ve rezervuarlara akar . ­Sonra denize döner ve döngü ­yenilenir. Güneş, dünyadaki neredeyse tüm enerjinin kaynağıdır (nükleer enerji hariç). Petrol, kömür, doğal gaz ve odun yakarak elde ettiğimiz enerji bile aslen güneşten gelir. Bu yakıtlar ­, bitkilerin güneş enerjisini emdiği ve dokularında depoladığı süreç olan fotosentez tarafından yaratıldığı için.

Solar fotovoltaik hücreler güneş ışığını elektriğe dönüştürür ­. Güneş enerjili hesap makinelerinde bize daha tanıdık geliyorlar.

Güneş enerjisinin kullanımı fotovoltaik ile sınırlı değildir. Güneş ışığı, özel kulelerde bulunan su dolu kazanlara aynalar aracılığıyla yansıtılabilmektedir. Binlerce aynadaki güneş ışığı konsantrasyonu, ­suyu yüksek basınçta ısıtabilir ve ­elektrik üretmek için türbinleri çalıştırmak için aşırı sıcak buhar üretebilir.

Dünya yüzeyinin eşit olmayan şekilde ısınmasının neden olduğu rüzgar bile bir güneş enerjisi biçimidir. Rüzgar enerjisi, rüzgar türbinlerini çalıştırmak için kullanılabilir.

Kıyıya çarpan okyanus dalgalarının enerjisi, ­dubanın yüzeydeki hareketiyle kullanılır ve bu da jeneratörün dönmesine neden olur.

Nehrin ağzı boyunca veya nehrin su kütlelerine karıştığı yerlerdeki tesisler, azgın okyanus dalgalarının kullanılması, hidroelektrik santrallerinin türbinlerini döndürür.

Ve okyanus dalgalarının hareketinin enerjisi, yine dönüştürülmüş güneş enerjisidir.

Yararlı bir enerji kaynağının en büyük konsantrasyonu nükleer yakıtta - uranyum veya plütonyumda depolanır. Aynı ağırlıktaki yakıt için bir nükleer ­reaksiyon, yakıtın kimyasal enerjisinden 1 milyon kat daha fazla enerji üretir.

KORUMA YASALARI VE DİNİ VE FELSEFİ SONUÇLARI

Bilim adamları yeni keşifler yaparlar. Bu keşiflerin bir sonucu olarak eski fikirlerin bir kısmı reddedilir. ­Bilim böyle gelişir. Ancak fizikte, hiçbir istisnasını bilmediğimiz temel yasalar vardır. Bu temel yasalardan biri de enerjinin korunumu yasasıdır. Atom altı parçacıklardan ­kozmik ölçeklere kadar sayısız deneyle doğrulanmıştır. Aynı zamanda, bu yasayı "aldatmak" için bu kadar çok girişimin olduğu başka bir fizik alanı yoktur. Hiç yoktan enerji elde etmek, sürekli hareket eden bir makineye, aldığından daha fazla enerji veren makinelere sahip olmak elbette harika olurdu . ­Ancak korunduğu sürece, enerjiler ­sahip olduğumuz en sağlam bilgidir.

Aynısı, ­problem çözerken mekanik formda kullandığımız momentumun korunumu yasası için de geçerlidir. Yani dünyada sürekli olarak korunan belirli matematiksel özellikler vardır. Hareket bazı kapalı çerçevelere yerleştirilmiştir. Dünya koruma yasalarının pençesinde. Ve biz kendimiz sürekli olarak iki elimizle bu koruma yasalarına güveniyoruz, aksi takdirde hiçbir şey tasarlayamazdık.

Taş bir duvar inşa etmek ister misin? Daha sonra ona güvenebilmek için ­, mühendis önce korunum yasalarına daha da güvenilir bir şekilde güvenmelidir ­(hatırladığımız gibi, Newton yasalarını tersten türetebiliriz). İşte mekanikteki tüm insan faaliyetlerinin gerçek taş duvarı, sadece içinde değil! Taşlardan ve duvarlardan daha güçlü olan fikirler , üzerine ­duvarların inşa edildiği fikirlerdir. Duvarlar bir gün yıkılacak, ancak inşa edildikleri yasalar ­sarsılmaz kalacak.

Dünyamız büyük bir Plan ile başladı. Madde onun ifadelerinden sadece biridir ­. Ve bu arada, hangi eski kitapta benzer bir fikirle karşılaştığınızı hatırlamıyor musunuz?

1.    Kuvvet işi nedir?

2. Bu zeminde kaymadan yürüdüğünüzde ayaklarınızın yere sürtünme kuvvetinin yaptığı iş nedir? (bu arada sadece bu güçle ilerleyebilirsiniz ­ve inanmıyorsanız pürüzsüz buz üzerinde yürüyün)

3. Diyelim ki kaba bir zeminde bir kutuyu itiyorsunuz. Kutu düzgün ­bir şekilde V hızıyla hareket ediyor ve ona bir F kuvveti uyguluyorsunuz. Ne kadar güç geliştirirsiniz?

4.                                                                                                                                   Mekanik enerjinin korunumu yasasını eşitlik biçiminde ­gerçek problemlerde çok nadiren uygulamak neden mümkün?

hakkında. Bir maddi noktanın kinetik ve potansiyel enerjisi hangi niceliklere bağlıdır ve neye bağlı değildir?­

6. Sarkaç bir iplik üzerinde asılıdır ve küçük salınımlar yapar. Sarkacın bir sallanması sırasında ipin geriliminin yaptığı iş nedir?

İÇERİK

Önsöz. Ebeveynlere Duyuru                               3

Bölüm 1. Aristoteles'ten Newton'a.

Newton'un birinci yasası - atalet yasası   5

Doğa bilimlerinin konusu ve özellikle fizik                     6

Aristo. Biyografi                                                            7

Aristoteles'in Metafiziği                                                7

Kopernik. Biyografi                                                       11

Kopernik ve Dünyanın Hareketi                                   11

Galileo. Biyografi                                                         .13

13'ün tepesindeki deneyler                                        

Eğimli yüzeylerle deneyler                                           14

Newton. Biyografi                                                        1 6

Newton'un birinci hareket yasası                                 17

Vücut ataletinin gösterilmesi                                       18

Mekanikte tanımsız kavramlar ve aksiyomlar              20

Bölüm 2 Doğrusal Hareket                                 22

22'ye göre hareket                                                     

Referans sistemi                                                           23

Yörünge. Yol. Hareketli                                                24

Hız                                                                                26

Anında Hız                                                                   27

Hız vektörü                                                                   27

Sabit hız vektörü                                                          28

Değişken hız vektörü                                                    29

Hızlanma                                                                      29

Eğimli bir düzlemde ivme Galileo                                32

Serbest düşüş. Ne kadar hızlı?                                      33

Mesafe nedir?                                                             34

Güz Zamanı                                                                 35

Bölüm 3 Newton'un İkinci Yasası                       37

Kuvvet ivmeye neden olur                                          38

ağırlık                                                                           39

Bir kuvvetin etkisi altında bir maddi noktanın hareketi ............................................... 40

Zaman, uzunluk ve kütle birimleri                                 41

Güç ölçümü. Güç ünitesi                                            41

Kuvvetler eklenebilir                                                    42

Şimdi biraz metafizik                                                    42

Newton'un ikinci yasası                                               43

Doğrudan (temel) dinamik problemi                          44

yerçekimi                                                                     45

Esnek kuvvetler                                                            47

Vücut ağırlığı. Toplam ve kısmi ağırlıksızlık                    48

Sürtünme kuvveti                                                         49

Hava direnci ile düşen gövde                                     51

Dinamiğin temel problemini çözmeye bir örnek         53

Sürtünme katsayısı için başka bir görev                       54

Bölüm 4. Newton'un Üçüncü Yasası                   56

Kuvvetler ve kuvvete tepki. (Etki ve tepki kuvvetleri)   56

Newton'un üçüncü yasası                                           57

Sistem tanımı                                                                58

Farklı cisimlere uygulanan etki ve tepki                       59

Küçük egzersiz                                                              60

Şalgam sorunu                                                             61

Newton'un üç yasasını özetleyelim                              61

Bölüm 5. Dürtü                                                    63

Dürtü                                                                            63

Kuvvet Darbesi                                                             64

Kuvvet dürtüsü vücudun momentumunu değiştirir      64

Durum 1: momentumda artış                                       65

Durum 2: Momentum Azalması                                    65

Ribaund                                                                       66

Momentumun korunumu                                             66

Koruma yasaları                                                           67

Çarpışma                                                                     68

Momentumun korunumu yasasının kullanımına bir örnek .......................................... 68

Daha zor çarpışmalar                                                  69

Bölüm                                                                 6

Kutupsal koordinatlar                                                   71

Döner hızlar                                                                  72

Açısal ve doğrusal hız arasındaki ilişki                          73

Bir daire boyunca bir noktanın düzensiz hareketi        74

Merkezcil ivme                                                             75

Dönme dinamikleri                                                      76

Tom Sawyer'ın Konik Sarkaç Problemi                          76

İlk uzay hızı                                                                    78

Merkezcil kuvvetin işi                                                    78

Merkezkaç kuvveti                                                       79

Ataletsel olmayan referans çerçeveleri ve Dünya'nın dönüşü .................................. 80

Bölüm 7 Enerji                                                     82

iş                                                                                   83

Güç                                                                              84

Mekanik enerji                                                             84

Potansiyel enerji                                                           85

kinetik enerji                                                                 86

İş-enerji bağlantı teoremi                                             88

Potansiyel enerjinin kinetik enerjiye geçişi ve sarkaç örneğinde geri dönüş ............................ 89

Enerji tasarrufu                                                              90

Klasik çarpışma problemi                                             91

Mekanizmalar                                                              93

Verimlilik (verimlilik)                                                      94

Yeryüzündeki enerji kaynakları                                     95

Koruma Kanunları ve Dini-Felsefi Sonuçları                  96

İlk görüş

Andriy Goryainov

TANRI'NIN
YARATMASININ FİZİĞİ

(Rus madeni)

Christian Science and Apologetics Center'ın
yayınları
ve satın alma koşulları hakkında bilgi

Bu kitap diğerleri gibi değil.

Tüm fizik kılavuzları dünyanın nasıl çalıştığını açıklar.

Bunda, kimin ve neden böyle düzenlendiğini de ortaya koyuyor.

"Bulmacaları çözmek eğlencelidir.

Dünyamız inanılmaz bir yapboz.

Bu kılavuzun amacı,

doğal fenomenlerin ötesini görmeye yardımcı olur

sağduyu ve amaç."

Kutsal Timofey Alferov

"Birçoğu doğa biliminden korkar

materyalist inançların bir şefi olarak;

ama bu sadece gerçeğe karşı zayıf yürekli bir güvensizlik

ve kaynağı - doğanın ve insan ruhunun Yaratıcısı.

KD Ushinsky. Pedagojik antropoloji

[1]  Açısal yer değiştirmeyi, açısal hızı ve açısal ­ivmeyi tanımlayın.

[2]  Dönen bir disk üzerindeki hangi noktanın asla doğrusal bir hızı yoktur?

[3]  Bir santrifüj neden ıslak çamaşırları döndürme özelliğine sahiptir?

[4] Bir astronot neden bir santrifüjde uzun süreli aşırı yüklere dayanacak şekilde eğitilir? Dönme ekseninden bir metre uzaklıktaki bir kişinin ­3 boyutlu bir aşırı yük hissetmesi için santrifüj hangi açısal hızla döndürülmelidir ?­

[5] Düzgün ve yavaş dönen bir atlıkarınca üzerinde duruyorsunuz. Hangi fiziksel kuvvet size merkezcil ivme verir? Atlıkarınca hızlanmaya başlarsa, dengenizi korumak için hangi yöne eğilmek veya geri adım atmak istersiniz ?­

[6] "merkezkaç kuvvetinin" özel etkisini hissetmiyorlar ? Neden ­g ivmesi ile geminin dış duvarına bastırılmıyorlar ? ­Sonuçta bu ivme ile hareket ediyorlar.

Benzer Yazılar