Кіріспе. Зерттеу тақырыбының өзектілігі
§ 3. Инерциалдық индукция заңы
жүктеу/скачать 450 Kb.
|
stud.kz-16742
| § 3. Инерциалдық индукция заңы.
Дененің қандай қасиеті инерция күшінің әсеріне сезімтал болады? деген сұрақ қоялық. Анықтама бойынша дененің мұндай қасиеті болып, дененің инерттік массасы алынады. Бұл анықтама Ньютонның II-заңынан шығатынын білеміз. Бұл сұрақты қоя отырып, біз жаңа проблемаға кездесеміз. Біз білетін электр зарядының әсерлесуі сол зарядтың өзінің айналасындағы өрісіне байланысты. Екінші жағынан , зарядтың басқа денеге әсер күші оның зарядына байланысты. Сонымен заряд екі роль атқарады. актив пассив. Осы сияқты инерттік масса да екі роль атқарады, яғни . Сонымен инерция күшінің көзі инертті масса болу керек. Электр зарядының әсерлесу ұқсастығын пайдалана отырып, олардың салыстырмалы қозғалысының инерция күштеріне тәуелділігін анықтауға болады. Егер заряд бір-біріне қатысты салыстырмалы қозғалатын болса, олардың әсерлесу күштері күрделі болады. Қозғалыстың себебінен пайда болатын эффектілер тек жылдамдыққа емес, сонымен қатар үдеуге де байланысты. Үдеуге байланысты эффектілер үдеудің шамасына пропорционал. . Біз осыған басым көңіл аударамыз, себебі жоғарыда айтқандай денеге әсер ететін инерция күші , жұлдыздар осы денеге қатысты үдемелі қозғалғанда пайда болады екен. Сонымен, инерциалды әсерлесу жұлдыздардың орнына немесе жылдамдығына тәуелді болатын қандай болмасын мүшесі болса, онда осы мүшесі қорытындысында ноль болуын талап етеміз. Себебі жұлдыздар, біздің айналамызда симметриялы болып, орналасқан. Жоғарыдағы ұқсастықты инерциалды әсерлесуде үдеуге тәуелді деп, формуланы осылай жазамыз. Электр зарядының ұқсастығын тағы да қарастырсақ, екі зарядтың әсерлесу күші Кулон заңы бойынша қашықтықтың квадратына кері пропорционал. Ал, әсерлесу күші үдеуге байланысты арақашықтықтың бірінші дәрежесіне кері пропорционал болады . Осындай тәуелділікті инерция күшінде жазсақ, онда болады. Бұл формуланы түсіну үшін сапалық талқылама жасаймыз. Ондағы бірінші қадам, жақын дененің әсерінен болатын инерция күшінің жоғарғы шегін анықтау. Ньютон тәжірибесінің сезгіштігі, яғни дәлдігі онша жоғары болған жоқ. Оған қарағанда 1896 жылы Фридлендер ағайындылары тәжірибе жасаған. Ол центрден тепкіш және Кориолис күштерін өте тез айналатын ауыр дөңгелектің бетінде орналастырып, анықтауға тырысты. Бірақ, оның тәжірибесі іске асырылмады. Одан да сезімтал тәсіл, бұл Күннің Жерді айнала жылдамдық қозғалысын бақылау болды. Егер Күн инерцияның негізгі көзі болып саналса, онда Фуко маятнигінің жазықтығы Күннен өтетін жазықтық бойында тербелген болар еді. Сонда Жерге қатысты маятник тербелген жазықтық 1-жыл периодпен айналған болатын еді. Ал, Фуко маятнигі олай айналмайды. Локалдық айналмайтын санақ жүйесі жұлдыздармен қоса, 1 секундтық дәлдікке дейінгі жұлдыздармен айналады. Сондықтан, күштік әсерлесуді таңдап алғанда инерция күшіне Күннің үлесі мына шамадан кіші болады. немесе 4*10-8; Бірінші қашықтықтың квадратына кері пропорционал заңды қарастырайық. Күннің радиусынан өте кіші болатындықтан, бұл заң теріске шығарылады. Егер жұлдыздар кеңістікте бірқалыпты орналасса, шындығында қашықтықтағы сфералық қабықтағы жұлдыздар саны пропорционал. Олай болса, әрбір қабықтың тартылыс өрісінің әсері бірдей болады. Егер жұлдыздар кеңістік аумағының бөлігінде орналасса, онда бірқалыпты бөлінуден ауытқулары компенсацияланады. Сонда жұлдыздардың толық әсері пропорционал болады. немесе ; Мұндағы - көлем бірлігіндегі жұлдыздар саны және - жұлдыздың орташа массасы. Осы қорытындыны Күннің әсерімен салыстырсақ, Күннің массасы орташа жұлдыздың массасындай демек, онда оның тартылысы -қа пропорционал. Мұндағы а- Жер мен Күннің арашықтығы. Осы екі шаманың қатынасы -қа тең. Осы шама артық болуды талап етеміз. Осы шаманы есепеу үшін және білу керек. - бұл жұлдыздардың шоғырланған аймағының радиусы, біздің күнделікті көзімізге көрінетін жұлдыздар Құс жолына жатады. Ал, бақыланған әлем көптеген галактиканың жиынтығы болып табылады. Бізге басқа да галактикалардың әсерін ескермеуге болмайды. Қазіргі кезде әлем негізінен сутегіден тұрады деп саналады. Сондықтан жеке жағдайда инерция күшінің көзі ретінде жұлдызды, галактиканы емес, сутегі атомын алған ыңғайлы. Сонда Күннің құрамындағы сутегі атомының толық массасы 2*1033г, ал сутегі атомының өзінің массасы 1,7*10-24г. Олай болса, Күннің ішінде 1057 сутегі атомы бар. Олай болса, барлық әлемнің әсері Күннің әсерінен мынадай есе артық болады. Мұндағы: - бірлік көлемдегі атомдар саны; - Әлем радиусы; Бір қарағанда бұл формула күмәнді көрінеді. Себебі, әлемнің радиусы шексіз, яғни әлем шектелмеген. Бірақ, галактикалар бізден үздіксіз қашықтауда. Мұндай құбылысты спектрдегі қызыл ығысу дәлелдейді. Егер қызыл ығысуды Доплер эффектісі түрінде түсінсек, онда галактиканың бір-бірінен алыстау жылдамдығы, олардың қашықтығына пропорционал. Мұндай тәуелділік - Хаббла заңы деп аталады және мына түрде жазылады: ; Мұндағы: - Хаббла тұрақтысы, бақылаулардан алынған мәліметтер бойынша 1010 жылға тең. Өте үлкен қашықтықта жылдамдығы жарық жылдамдығына жуықтағанда, релятивтік эффектінің әсерінен Хаббл тұрақтысының түрі өзгереді. Соның негізінде күрделі зерттеу жүргізбей-ақ, әлемнің эффективті радиусы Хаббл заңындағы жылдамдық жарық жылдамдығына тең болатын шартына сәйкес радиус -ға тең дер едік. Біздің есептеулерімізде әлемнің әсерінде галактиканың бірінен-бірінің қашықтығын ескермеді. Егер бұл қашықтық алыстағы галактиканың үлесін азайтатын болса, онда бұл әлсіреу артығырақ болады. Егер де галактика тезірек қашықтаса, яғни олар неғұрлым алыс болса, онда барлық галактиканың тартылысқа үлесін есептеуді күрделендіреді. Бірақ жуықтап, мұндай әлсірреу әлемнің радиусы қашықтығында болмайды деп санасақ, онда 1028 см және см болады. Сонда =109атом/см3. Егер әлемдегі галактика затын бірқалыпты бүкіл әлемге бөлсек, онда сутегінің концентрациясы 10-7-10-6атом/см3 аралықта жатады. жүктеу/скачать 450 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|