Лекциялар жинағы Физика 1 бөлімі бойынша 050704 мамандығының қазақ бөлімінде сырттай оқитын студенттерге арналған



жүктеу/скачать 2,93 Mb.
бет6/27
Дата21.10.2019
өлшемі2,93 Mb.
#50323
түріЛекция
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27
Байланысты:
Лекция Физика 1-каз


лекция




  1. ДИНАМИКА


2.1 Ньютонның бірінші заңы. Дене салмағы. Инерттілік. Зат тығыздығы.
Дене салмағы – физикалық шама, материяның инерттілік (инертті масса) және гравитациялық (гравитациялық масса) қасиеттерін анықтайтын негізгі сипаттамаларының бірі болып табылады. Инертті және гравитациялық массалар бір-біріне пропорционал екендігі нақты тәжірбие негізінде дәлелденген. Пропорционалдық коэффициенті бірге тең болатындай өлшем бірлік таңдай отырып, инерттілік және гравитациялық массалары бір-біріне тең болатындығын көреміз. Сондықтан ары қарай тек дене массасы жайында ғана айтамыз.
Масса дене инерттілігінің өлшемі болып табылады, дене массасы артқан сайын оның инерттілігі де артады.
Заттың орташа тығыздығы – бұл заттың бірлік көлеміндегі массасы ретінде анықталатын шама (немесе массаның көлемге қатынасы)

m .

V

Өлшем бірлігі: [ ]=1 кг/м3.


Кинематика дене қозғалысын, оның туу себептерін қарастырмай оқытатын бөлім. Динамика дене қозғалысы заңдарын және оның пайда болуы мен өзгеру себептерін қарастырады. Динамика механиканың негізгі бөлімі болып табылады, және оның негізіне Ньютонның заңдары жатады.
Ньютонның бірінші заңы: кез келгген дене оған басқа денелер әсер етіп оны осы күйден шығарғанша өзінің алғашқы салыстырмалы тыныштығын немесе түзу сызықты және бірқалыпты қозғалысын сақтап қалады.

Дененің оған басқа денелерден әсері жоқ кезінде тыныштық қалпын немесе бір қалыпты түзу сызықты қозғалысын сақтау қасиеті инерция деп аталады. Сондықтан Ньютонның бірінші заңы инерция заңы деп те аталады.


Механикалық қозғалыс салыстырмалы, оның сипаттамасы санақ жүйесіне

тәуелді. Ньютонның бірінші заңы барлық санақ жүйелерінде орындалмайды,


ал ол орындалатын жүйелер инерциалық санақ жүйелері деп аталады. Инерциялық санақ жүйесі ретінде басқа инерциялық жүйеге қатысты тыныштықта, немесе бірқалыпты және түзу сызықты қозғалатын жүйе саналады.
Өте жоғары дәрежелі дәлдікпен гелиоцентрлік (жұлдызды) санақ жүйесін инерциялық деп санауға болады (координаталар басы Күн центрінде орналасады, ал өстер белгіленген жұлдыздар бағытында жүргізілген). Жермен байланысты санақ жүйесі инерциялы емес, бірақ инерциялы еместігімен байланысты эффектілер салыстырмалы аз (Жер өз өсінен айнала және Күнді айнала қозғалады), сондықтан көптеген есептеулерді шешу кезінде оны инерциялы деп санауға болады.
2.2 Ньютонның екінші заңы. Күш және үдеу.
Әртүрлі денелерге бірдей күшпен әсер еткенде, олардың қозғалыс жылдамдықтары бірдей өзгермейтіндіктері тәжірбие жүзінде анықталған. Яғни, басқаша айтқанда, әртүрлі үдеу қабылдайды. Үдеу әсер шамасынан ғана емес, сол деннің қасиеттеріне де (оның массасына) тәуелді.
Күш деп бір дененің екінші денеге механикалық әсерін сипаттайтын және осы әсердің өлшемі болатын векторлық физикалық шаманы айтады.
Ньютонның екінші заңы – динамиканың ілгерлемелі қозғалысының негізгі заңы – ол күш әсер еткен кездегі материялық нүктенің (дененің) механикалық қозғалысының өзгеруін қарастырады.
F a k


m

Бұл қатынас Ньютонның екінші заңын сипаттайды:


материялық нүкте (дене) үдеуі осы денеге әсер еткен күшпен бағыттас және бұл күштің материялық нүкте массасына қатынасына тең.
Ньютонның екінші заңы тек инерциалы санақ жүйесінде орындалады. Ньютонның бірінші заңы оның екінші заңының дербес бір жағдайы болып саналады. Тең әсерлі күштер нөлге тең болғанда үдеу де нөлге тең болады (денеге басқа күштер әсер етпегенде). Халықаралық бірліктер жүйесінде пропорционалдық коэффициенті k = 1. Бұдан







F

a







.




m

Дене массасын (материялық нүкте) классикалық механикада тұрақты шама екендігін ескере отырып оны туынды белгісінің астына енгізуге болады:










m




F ma m










или F t m

t

t












Сан жағынан материялық нүкте массасының оның жылдамдығына көбейтіндісіне тең және осы жылдамдықпен бағыттас p m векторлық шама материялық нүктенің қозғалыс мөлшері (импульс) деп аталады.



Мәндерді орындарына қоя отырып мынандай өрнекті аламыз:
F t p ,
мұндағы I F t – күш импульсі.
денеге әсер етуші күш импульсі дене импульсінің өзгерісіне тең. Күштің өлшем бірлігі ретінде масса бірлігіне бірге тең үдеу беретін күш
алынған. Күштің өлшем бірлігі – ньютон (Н): күш бірлігі ретінде массасы 1 кг денеге 1 м/с2 үдеу беретін күш алынады:

  1. Н = 1 кг м/с2.

Механикада күш әсерінің тәуелсіз принціпі үлкен орын алады:
егер материялық нүктеге бір мезгілде бірнеше күш әсер етсе, онда материялық нүктеге әсер етуші күштердің әрқайсысы (басқа күштер болмағандай) Ньютонның екінші заңына сәйкес келетін үдеу береді. Бұл принципке байланысты күш пен үдеуді құраушылар деп қарастыруға болады.
2.3 Ньютонның үшінші заңы.
Материялық нүктелердің (денелердің) әсерлесу сипаты Ньютонның үшінші заңымен анықталады:
Өзара әсерлесуші денелердің бір-біріне әсер ететін күштері бір түзудің бойымен бағытталады да, модульдері жағынан тең, ал бағыттары қарама-қарсы болады:

F12 F21 ,
мұндағы F12 – екінші материялық нүкте тарапынан бірінші денеге әсер етуші күш; F21 – бірінші материалық нүкте тарапынан екінші денеге әсер етуші күш. Бұл заң табиғатта бір дененің екінші денеге тигізетін біржақты әсері болмайды, болуы да мүмкін емес, тек қана өзара әсерлесу ғана бар деген қағиданы білдіреді. Әсер және қарсы әсер күштері бір мезгілде қосарлана пайда болады.


2.4 Бүкіләлемдік тартылыс заңы.


Кеплер заңдары.
И. Кеплер дат астрономы Т.Брагенің көптеген тұжырымдарын сараптай және нақтылай келе планеталардың қозғалыс заңын ұсынды:

  1. Әр планета эллипс бойымен қозғалады, олардың фокустарының бірі Күнде орналасады.




  1. Планетаның радиус-векторы бірдей уақыт аралығында бірдей ауданды айналады.




  1. Күн айналасындағы планеталардың айналу периодының квадраты олардың орбиталарының үлкен жарты өстерінің кубтары ретінде қарастырылады.

И. Ньютон Кеплер заңдары негізіндегі аспан денелерінің қозғалысын меңгере отырып, бүкіләлемдік тартылыс заңын ашты:


Барлық денелердің бір-бірімен тартылатын күші модулі жағынан олардың массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал, ал ара қашықтығының квадратына кері пропорционал болады:


  1. G m1m2 , r 2

Бұл күш гравитациялық немесе бүкіләлемдік тартылыс күші деп аталады. G=6,6720 10–11 Н м2/кг2 - пропорционалдық коэффициенті гравитациялық тұрақтысы деп аталады.



2.5 Дененің ауырлық күшінің әсерінен қозғалуы. Ғарыштық жылдамдықтар.
Бірінші ғарыштық жылдамдық дегеніміз горизонталь лақтырылған дененің Жерді, оның бетіне жақынырақ қашықтықта шеңбер бойымен айнала қозғалатын 1 жылдамдық.
1 жылдамдық - атмосфералық кедергі жоқ кезіндегі және тек тартылыс күші әсерінен Жерді дөңгелек орбита бойымен айнала қозғалатын Жердің жасанды серігінің жылдамдығына тең.
Егер m - дене массасы, r - орбитаның радиусы болса, онда Ньютонның екінші заңы бойынша,





m 2

Mm










G

M







1




G




,

бұдан







,







r2







r




1










r

немесе





































m 2





































mg




gr













1































r







1
























































мұндағы М – Жер массасы


Бірінші ғарыштық жылдамдық, мынаған тең: 1=7,9 км/с.
Екінші ғарыштық жылдамдық деп, ол көмекші күштердің әсерінсіз Жердің тартылыс күшін жеңіп Күннің жасанды серігіне айналу үшін денеге берілетін ең аз 2 жылдамдықты айтады
Бұл жылдамдықты параболалық жылдамдық дейді, өйткені ол атмосфера кедергісі әсер етпеген кездегі дененің Жерге тартылу өрісіндегі параболалық траекториясына сәйкес келеді. Механикалық энергияның сақталу заңы бойынша 2 жылдамдықты табайық:

WК WП W const .
Жер бетінен үлкен қашықтықта потенциалдық және кинетикалық энергиялар нөлге тең, сондықтан

m 22 G mM 0 ,


  1. r

мұндағы r – Жер центрінен спутниктің ұшырылған орынына дейінгі арақашықтық. Бұдан, мынаны аламыз:






2GM













.




2

2

2gr
















r

1





































Жер бетінен ұшырғандағы екінші ғарыштық

жылдамдық




2=11,2 тең км/с.

2.6 Серпімділік күші. Қатты дененің деформациялану түрлері.
Серпімділік модульі. Гук заңы. Үйкеліс күші.
Табиғатта абсолют қатты дене болмайды, барлық нақты денелер күштің әсерінен деформацияланады, яғни өзінің пішінін және өлшемін өзгертеді.

Қатты дененің деформация түрлері: сығылу деформациясы (созылу), бұралу деформациясы, иілу деформациясы.


Егер сыртқы күштердің әсері тоқтағаннан кейін дене өзінің бұрынғы күйіне қайтып келсе, деформация серпімді -деформациялану деп аталады.
Сыртқы күштердің әсері тоқтағаннан кейін дене өзінің бұрынғы қалпына қайта келмесе, онда ондай деформацияны пластикалық деформация деп атайды.
Деформацияланатын дененің көлденең қимасының бірлік ауданына әсер

ететін күш кернеу деп аталады: F .




S

Егер күш бетке нормаль бойымен бағытталса, кернеу нормаль кернеу деп аталады, ал егер бетке жанама бойымен бағытталса – тангенциалдық деп аталады.
Деформациялану дәрежесінің сандық сипаттамасы салыстырмалы деформация, яғни стержін ұзындығының салыстырмалы өзгеруі болып табылады (көлденең деформация)
l , l

салыстырмалы көлденең созылу (сығылу)


' d , d

мұндағы d – стержіннің диаметрі.

Ағылшын физигі Р.Гук, кішігірім деформациялану үшін салыстырмалы ұзындығы мен кернеуі бір-біріне пропорционал екенін тәжірибие жүзінде дәлелдеді:

E ,
мұндағы Е пропорционалдық коэффициенті, Юнг модульі деп аталады. мен анықтамасынан:

l F

,

немесе




  1. ES l k l немесе F k x , l

мұндағы k – серпімділік коэффициенті, «–» таңбасы серпімділік күшінің деформациялануға қарама-қарсы бағытталғанын көрсетеді.


[k]=1 Н/м, [E]=1 Н/м2.
жүктеу/скачать 2,93 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   27



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет