жасауы керек екендігін өлшеп аламыз. Мұндай жағдайда катоктардың алатын центрге тартқыш үдеулерін мынадай формулалармен өрнектеуге болады

жасауы керек екендігін өлшеп аламыз. Мұндай жағдайда катоктардың алатын центрге тартқыш үдеулерін мынадай формулалармен өрнектеуге болады:

, ,

мұндағы -катоктың айналу осінен қашықтығы. Бұл қашықтықты сызғышпен өлшеп алып, және үдеулерін оңай есептеп табамыз.

Олай болса, дене массасы мен үдеу модулінің көбейтіндісі қарастырылған денелер үшін бірдей:

Сонымен, бірдей күш әсер еткенде барлық денелер үшін шамасы бірдей болып шықты, оны күш әсерінің өлшемі ретінде қабылдауға болады:

Тәжірибеден күш пен үдеудің бағыттары бірдей екендігі өзінен өзі анық, сондықтан, теңдікті векторлық түрде былай жаза аламыз:

Алынған бұл формула Ньютонның екенші заңы болып табылады. Экспреименттен алынған бұл қорытындыны мына түрде айтуға болады: белгілі күш әр түрлі денелерге әсер етіп үдеу бергенде, барлық денелер үшін көбейтіндісі бірдей.

Сонымен Ньютонның екінші заңы күш ұғымының сапалық анықтамасын толықтырады және оның сандық өлшемін тұрақтандыру үшін қолданылады: күш – берілген денеге басқа дененің әсерін сипаттайтын, бағыты дененің алатын үдеуімен бағыттас векторлық шама; ол дененің массасы мен алатын үдеуінің көбейтіндісіне тең. Үдеудің әсер етуші күшке пропорционалдығы енді Ньютонның екінші заңынан шығатын салдар ғана болып қалады.

Ньютонның үшінші заңы

Ньютонның екінші заңында біз белгілі денеге басқа дененің әсерін қарастырдық та, ал сол белгілі дененің екінші басқа денеге жасайтын әсері жөнінде әңгіме қозғағамыз жоқ. Ньютонның үшінші заңында өзара әсерлесетін екі дене де қарастырылады.

Масса ұғымын енгізу үшін екі арбашаның өзара әсерлесуін зерттеп, мынадай қатынасты жазған болатынбыз:

.

Түрлендірсек: . Арбашалардың өзара әсерлесу нәтижесінде алатын үдеулерінің бағыттарының қарама-қарсы екендігін ескеріп, мынадай теңдік жаза аламыз: .

Ньютонның екінші заңы бойынша , , мұндағы мен -бірінші және екінші арбашаларға әсер жасайтын күштер. Олай болса: . Бұдан біз бірінші дене екінші денеге күшпен әсер етсе, екінші дене де бірінші денеге күшпен әсер жасайтындығын, ол күштердің модульдерінің теі екендігін және бағыттарының қарама-қарсы болатындығын көріп отырмыз. Бұл табиғи заң, ол былай айтылады: әсерлесу кезінде денелер бір-біріне бір түзудің бойымен бағытталған, модулі жағынан өзара тең және бағыттары қарама-қарсы болатын күштермен әсер жасайды.

Осы заң Ньютонның үшінші заңы деп аталады. Заңның түсіндірілуі бойынша табиғатта тек әсер ғана емес, онымен бірге қарсы әсер бірге пайда болатындығына оқушылардың назарын аудару керек. Сол себепті Ньютонның үшінші заңы әртүрлі айтылады: «Екі дененің бір-біріне әсерінің модульдері тең, бағыттары қарам-қарсы», «әсер қарсы әсерге тең», т.с.с. Әсерлесетін екі дененің қайсысын «әсер жасаушы», қайсысын «қарсы әсер жасаушы» деп есептеудің бара-бар екендігі түсіндіріледі.

Осы арада тәжірибелер көрсетуге болады. Ньютонның үшінші заңын түсіндіретін тәжірибелер көп-ақ, бірнешеуін ғана келтірейік:

1)екі табақша динамосетрді жалғастырып, қолмен екі жағынан тартып, олардың бірдей күш көрсететіндігін демонстрациялауға болады; тақтаға екі оқушы шығарып та тәжірибені жалғастырамыз, екі жаққа екеуі тартқанда да немесе біреуі тартса да динамометрдің көрсетуі бірдей болатындығын түсіндіреміз.

2)өте аз үйкеліспен қозғалатын екі платформаға екі оқушыны шығарып, бір-бірін жіппен тартқызамыз, жіпті екеуі тартқанд да немесе жеке-жеке тартқанда да платформалардың бірдей қозғалатындығын көреміз.

3)табақша динамометрлер және магниттер көмегімен көрсетілетін тәжірибе өте көрнекі және нанымды (сурет). Бір динамометрдің жоғарғы алаңшасына бір магнитті орналастырып, екінші динамометрге екінші магнитті суретте көрсетілгендей етіп ілеміз. Магниттердің полюстері қарама-қарсы орналасуы тиіс. Магниттер өзара тең және бағыттары қарама-қарсы күштермен әсерлеседі. Оқушыларға әсер күші мен қарсы әсер күші бір мезгілде пайда болып, бір мезгілде жоғалатындығын, біреуі өзгерсе екіншісінің де сонша өзгеретіндігін айтып түсіндіру қажет. Бұрынғы көрсетілген тәжірибелер мен келтірілген мысалдарға сүйене отырып, әсер және қарсы әсер күштерінің табиғатының бірдей болатындығына ерекше тоқталып өткен жөн. Ешқашан табиғатта, мысалы, әсер күші ауырлық күші болып, ал қарсы әсер күшінің серпімділік күші күші болуы мүмкін емес. Егер бірінші дене екінші денеге серпімділік күшімен әсер етсе, онда екінші дене де бірінші денеге серпімділік күшімен қарсы әсер етеді.

Тағы бір ескеретін жайт - өзара әсерлесу кезінде пайда болатын күштер бір денеге емес, әртүрлі денеге түседі, сондықтан олар бірін-бірі теңгере алмайды. Тек бір денеге әсер жасаушы күштер ғана бір-бірін теңгеруі мүмкін.

Ньютонның үшінші заңын түсіруге арқан тарту, арба немесе шанаға жегілген ат қозғалысы, трактор мен тепловоз қозғалысы сияқты дәстүрлі болып кеткен мысалдарды талдау үлкен көмегін тигізеді.
Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша тест тапсырмалары және сұрақтар

Өзін өзі бақылау сұрақтары:

1. Кәсіптік мектепте механика бөлімін оқыту әдістемесі жайында баянда.

1. 
   Кіріспе. Молекулалық физика тарауының мазмүны.
   

3. МКТ-ның негізгі қағидалары. Молекулалардың өлшемдері. Броундық қозғалыс.

4. Идеал газ.

5. Газ заңдарын оқыту әдістемесі.

6.Газ заңдарын оқьггу әдістемесінің ерекшеліктері.
Дәрістің қысқаша мазмұны:

«Молекулалық физика» бөлімін оқып-үйренудің үлкен білім аларлық маңызы бар. Оқушылардың негізгі мектептің 7-9 сыныптарда алған бастапқы қарапайым мәліметтері (заттың құрылысы және қасиеттері, жылулық қүбылыстары және т.б.) бағдарлы мектепте бөлімді оқыту кезінде қайталанады және оқушылар үшін жаңа мәліметтермен толықтырылады. Бұл бөлімде қарастырылтан негізгі ұғымдар мен шамалар молекуланың өлшемін, жылдамдығын, массасын өлшеудегі әдістер, заттың мөлшері және мольдік масса, оның өлшем бірлігі, бөлшектің концентрациясы, бөлшектің орташа квадратгық жылдамдығы, бөлшектің орташа кинетикалық энергиясы, термодинамикалық жүйе, жылулық тепе-теңдік, күй параметрлері, қысым, көлем, температура, жұмыс, жылу мөлшері, ішкі энергия. Негізінен жоғарғы сыныптағы молекулалық физика бөлімінде газдардың молекула-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуімен, термодинамикамен (жылулық құбылыстарды макроскопиялық деңгейде түсіндіретін) және төменгі сыныптарға қарағанда тереңірек газдардың, сүйықтардың және қатты денелердің қасиеттерімен танысады. Молекулалық физика бөліміндегі қүбылыстар: диффузия, жылу сыйымдылық, тұтқырлық, броундық қозғалыс, жылулық тепе-теңдік, заттың агрегаттық күйлерінің өзгеруі. Механика бөлімінен кейін молекулалық физика бөлімін оқудың өзінде үлкен бір мән жатыр. Өйткені бұл бөлімде оқушылар механикадағы қозғалыстан ерекше қозғалыспен танысады.

Молекулалық физика бөлімін оқытуда мұғалімнің негізгі мақсаты жылулық қозғалыстың механикалық қозғалыстан айырмашылығын түсіндіру кезінде динамика заңдарының қолдану шегін айқындау және де оқушыларды жылулық құбылыстар мен процестерді қарастаратын статистикалық және термодинамикалық әдістермен таныстыру. Бұл екі әдіс бір дененің күйін әр түрлі жолмен түсіндіргендіктен бірін-бірі толықтырады. Осыған байланысты мұғалім температура, ішкі энергия, идеал газ т.б. ұғымдарды термодинамикалық және статистикалық тұрғыдан олардың мазмұнын аша білуі керек. Физиканың қазіргі бағдарламасына сәйкес "Молекулалық физика" тарауын бағдарлы мектепте оқытуға берілген сағат мөлшері 5-кестеде көрсетілген. Кестеде міндетті түрде өткізілетін зертханалық жұмыстар мен көрсетілімдер берілген.

4-кесте

1. 
   Молекула-кинетикалық теорияның негізгі қағидалары. Молекулалардыд өлшемдері. Броуңдық қозғалыс.
   

Зат құрылысының МКТ негізі ретінде әрқайсысы тәжірибе жүзінде дәлелденген үш қағида алынады: 1) зат ұсақ бөлшектерден тұрады; 2) бұл бөлшектер бір-бірімен өзара әсерлеседі; 3) бөлшектер үнемі қозғалыста болады.

XIX ғасырдың аяғында көптеген ғалымдар молекула мен атомның нақты бар екеніне күмән келтіреді. Мысалы, Людвиг Оствальдбылайдейді: «Атом мен молекула тек кітапханашаңдарындағанаболады».

Бөлшектердіңекітүрін молекула (корпускула) мен атом (элемент) анықтағаналғашқығалымМ.В.Ломоносов (1711-1765ж.) екенін оқушылардың есіне түсіріп айта кеткен жөн. Оның болжамы бойынша корпускула біртектіжәнеәртектіболыпбөлінеді. Және де М.В.Ломоносовжылудызатты құрап тұрғанбөлшектердіңайнымалықозғалысыретінде қарастырады.

МКТ негіздерітақырыбындағынегізгіұғым молекула ұғымы оны оқушылардыңтүсінуініңқиындығысонда бұл бар нәрсе, бірақ оны қарапайымтүрдебақылауғаболмайды. Сондықтан да мұғалімоқушыларға бар екенін, оны таныпбілугеболатынындәлелдепшығуытиіс.

Негізінен молекулалардың бар болуының шындығына көз жеткізу үшін оларды ңөлшемдерін анықтайтын жән еолардың қозғалыста болатынын дәлелдейтін классикалық тәжірибелерге көбірек көңіл бөліп оқытқан жөн.

1) Молекулалардың өлшемін ең алғаш рет Рэллейдің жасаған тәжірибесіі-іен көруге болады: Мұнда үлкен ыдысқа құйылған зәйтүн майының жайылуын қарастырып молекуланың диаметрі анықталады.
см

2) Молекулалардың массасыи француз ғалымы Ж.Пэрреннің (1870 -1943 ж.) жасаған тәжірибесінен анықтауға болады (суда шайыр тамшысы ауадағы молекулар сияқты қозғалыста болады). Перрен 0, 0001 см эмульсия қабатындағы шайыр тамшыларының санынмикроскоп арқылы санаған м биіктікте ыдыс түбімен салыстырғанда тамшылар саны екі есеге азайған. Осы заңдылықты ауадағы оттегі молекулаларына қолданып, оттегі молекуласының массасын анықтады.

Мұнда кг шайырдың бір тамшысының массасы. Н =5 км атмосфераның биіктігі. Шамалардың мәндерінде оттегімолекуласының массасы кг екендігін есептеп тапқан.

Қазіргі кезде молекулаиың массасы өте дәлдікпен анықталған. Мысалы, оттегі молекуласының массасы , сутегі молекуласыньщ массасы кг.

3) Молекуланың жылдамдығын Штерн 1920 жылы анықтаған Молекула 1 секундта 500 метр жер жүреді. Штерн тәжірибесініі: үлгісін "Айналмалы диск" арқылы көрсетуге болады.

4) Зат мөлшері үғымдары енгізіліп,формуласы беріледі.;

және; - мольдік масса. БХБЖ зат мөлшері мольмен өрнектеледі. Бір моль бұл массасы 0,012 кг көміртегіндегі қанша атом болса, сонша молекуласы немесе атомы бар заттың мөлшері. Кез келген заттың 1 моліндегі атомдар, иондар немесе молекулалар саны бірдей. Бір молдегі атомдар саны N_А деп белгілейді және оны итальян ғалымы (XIX ғасыр) құрметіне Авагадро тұрақтысы деп аталады және N_Амол^-1 тең.

5) Заттың молдік массасы деп бір мольдің мөлшерінде алынған

заттыңмассасынайтамыз. Ал - заттың массасы.

Молекулалардың қозғалыста болатынын Броунның (ағылшын ботанигі) бақылауларын айта отырып түсіндіру керек. Ол кезде Броундық қозғалысқа дұрыс түсініктеме берілмеген еді, тек 80 жылдан кейін А.Эйнштейн (1905 ж.) және М. Смолуховский (1909 ж.) теория жүзінде түсіндірді, ал Ж. Перрен эксперимент жүзінде дәлелдеп берді.

Броундық қозғалысты бақылаудан шығатын қорытындылар:

а) қалқыған броундық бөлшектердің қозғалысы молекулалардың соқтағысқанынан пайда болады;

ә) броундық бөлшектердің қозғалысы үздіксіз және бейберекет қозғалыста болады, ол сол заттың қасиеттеріне тәуелді;

б) қалқыған бөлшектердің броундық қозгалысы молекулалардың қозғалысын көрсетеді;

в) бөлшектердің броуңдық қозғалысы молекулалардың бар екенін, олардың үнемі бей-берекет қозғалыста болатынын дәлелдейді.

Қазіргі кезде молекулалардың бар екеніне ешкім күдік тудырмайды. Техниканың өсіп жетілуіне байланысты, электрондық микроскоптар ірі молекулаларды бақылауға мүмкіндік туғызды.

Идеал газ.Реал газдарды танып, оқып білу үшін идеал газ үлгісін қарастырамыз. Негізінен физикада идеал газдың екі анықтамасы бар: термодинамика және молекула-кинетикалық.

Термодинамикадағы анықтамасы бойынша идеал газ дегеніміз температура тұрақты болғанда, белгілі массада газдың қысымы оның көлеміне кері пропорциоиал болатын газ.

Молекула-кинетикалық көзқарас бойынша идеал газ деп молекулалары материялық нүкте болып табылатын, өзара әсерлесетін, соқтығысқан кезде абсолют серпімді соқтығыс болатьш газды айтады. Газ молекулаларының арасында жылулық тепе-тендік орнағанда ғана идеал газ деп айтуға болатынын оқушыларға ескерту қажет.

Идеал газ үлгісінің қодцанылу шегі - өте жоғарғы қысымда және өте төменгі температурада қолдануға болмайды.

Егер газ сығылса, оның тығыздығы артады және молекулалардың арасындағы қашықтық кішірейеді, олардың соқтығысуы көбейеді, әрі бір-бірімен әсерлесуі артады. Мұндай жағдайда молекулалардың өлшемін ескермеуге болмайды. Ал газдың қысымы тек молекулалардың соқтығысуынан ғана емес, олардың өзара әсерлесуіне де байланысты. Егерде газдың қысымы 10⁸ Па-дан артса, онда Бойль-Мариот заңынан көп ауытқу болатыны эксперименттен белгілі. Өте төменгі температурада осындай жағдайлар болады.

Идеал газ үғымын қалыптастыруға қайталау сабақтарында жалпы жоспарды пайдалануға болады.

5-кесте

Нысанның жалпы сипаттамасы.	Молекулалар арасындағы өзара әсер өлшеусіз өте аз және молекулалардың кинетикалық энергиясы өзара әсерлесудің потенциалдық энергиясынан әлдеқайда көпболатын газ.
Қандай басқа нысаналарға кіреді	Ауасы сиретілген барлық физикалық құралдарға кіреді.
Қандай нысаналардан тұрады	Бір-бірінен алшақ орналасқан молекулалар немесе атомдардан тұрады.
Пайда болу шарттары	Нақты газды сирету арқылы аламыз.
Нысананың физикалық қасиеттері	1. Сиретілген газды идеал газ ретінде тек жылулық тепе-теңдік болғанда ғана қарастыруға болады. 2. Идеал газ ретінде аз қысымдағы, қалыпты температурадағы газды алуға болады.
Сапалық сипаттамалары	1. Идеал газ молекулалары немесе атомдары бір-біріиен алшақ орналасады. 2. Идеал газдың молекулалары немесе атимдары өзара әсерлеспейді. 3. Олар соқтығысқан кезде деформацияланбайды.
Үлгі	Газ бей-берекет қозғалыста болатын материялық нүктелерден тұрады, соқтығысқан кезде серпімді шаралар сияқты әсерлеседі.
Нысананы сипаттайтын негізгі
Оның мүмкін күйлері	Т=const болғандаР V =const Р =const болғанда=const V=const болғанда=const
Онымен өтетін құбылыстар	Изопроцестер: изотермдік, изобарлық, изохорлық.
Практикада қолданылуы	1. Реал газдардағы өтетін әртүрлі процестерді және оның макро-микро параметрлерін өзара байланыстыру үшін идеал газ қолданылады. 2. Ішінен ауасы сорылған физикалық құралдарда пайдаланылады.