9-mavzu: Vakumda elektr toki

9-mavzu: Vakumda elektr toki.

Kirish

Bo'shliq - bu vakum so'zi lotin tilidan qanday tarjima qilingan. Vakum deganda gaz joylashgan joy deyiladi, uning bosimi yuzlab va ehtimol atmosferadan minglab marta past bo'ladi. Bizning sayyoramizda vakum sun'iy ravishda yaratilgan, chunki tabiiy sharoitda bunday davlatni yaratish mumkin emas.

Vakum turlari

Elektr toki vakumda qanday ishlaydi? Har qanday tok singari, bo'sh zaryadlangan zarrachalar manbai mavjud bo'lganda vakumdagi oqim paydo bo'ladi.

Vakumda qanday zarralar elektr toki hosil qiladi? Har qanday yopiq kemada vakum hosil qilish uchun undan gazni pompalash kerak. Bu ko'pincha vakum pompasi yordamida amalga oshiriladi. Bu tajriba uchun zarur bo'lgan bosimga gaz yoki bug 'chiqarish uchun zarur bo'lgan asbob.

Vakumning to'rt turi mavjud: past vakum, o'rta vakum, yuqori vakum va ultra yuqori vakum.

Shakl 1. Vakum xususiyatlari

Vakumdagi elektr toki

Vakumdagi oqim mustaqil ravishda mavjud bo'lmaydi, chunki vakum izolyatordir. Bunday holda, oqim termion emissiya yordamida yaratilishi mumkin. Termoelektrik emissiya - bu elektronlar qizdirilganda metallardan chiqadigan hodisadir. Bunday elektronlar termoelektronlar deb ataladi va butun vujud emitentdir.

Amerikalik olim Tomas Edison birinchi marta 1879 yilda bu hodisaga e'tibor qaratgan.

Shakl 2. Termionik emissiya

Emissiya quyidagilarga bo'linadi:

ikkilamchi elektron (tez elektronlarni taqillatish);

termionik (issiq katoddan elektronning bug'lanishi);

fotoelektrik (elektronlar yorug'lik bilan taqillatiladi);

elektron (kuchli maydonni taqillatish).

Elektronlar etarli kinetik energiyaga ega bo'lsa, metalldan uchib ketishi mumkin. Bu ma'lum bir metall uchun elektron ish funktsiyasidan ko'proq bo'lishi kerak. Katoddan chiqadigan elektronlar elektron bulutni hosil qiladi. Ularning yarmi asl holatiga qaytadi. Muvozanat holatida chiqadigan elektronlar soni qaytariladiganlar soniga teng. Elektron bulutning zichligi to'g'ridan-to'g'ri haroratga bog'liq (ya'ni harorat oshib borganda, bulutning zichligi oshib boradi).

Elektrodlarni manbaga ulashda ular o'rtasida elektr maydoni paydo bo'ladi. Agar oqim manbaini musbat qutbi anodga (sovuq elektrod), manfiy esa katodga (qizdirilgan elektrod) ulangan bo'lsa, u holda elektr maydoni isitiladigan elektrodga yo'naltiriladi.

Elektr tokini vakumda ishlatish

Vakumdagi elektr oqimi turli xil elektron qurilmalarda qo'llaniladi. Bunday qurilmalardan biri vakumli dioddir

Shakl 3. Vakum diodi

U 2 elektrod - katod va anodni o'z ichiga olgan silindrdan iborat.

Biz nimani bilib oldik?

Vakumdagi elektr oqimi haqida qisqacha, biz ularni ushbu maqoladan bilib oldik. Vakumda mavjud bo'lishi uchun, avvalo, bo'sh zaryadlangan zarralarning mavjudligi zarur. Vakum turlari va ularning xususiyatlari ham hisobga olinadi. O'rganish uchun zarur bo'lgan termion emissiya tushunchasi. Ma'lumot fizika darsi bo'yicha hisobot va hisobot tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin.

Vakumdagi elektr oqimi, agar bo'sh zaryad tashuvchilar joylashtirilgan bo'lsa, o'tishi mumkin. Axir, vakum bu biron bir moddaning yo'qligi. Bu shuni anglatadiki, elektr tokini etkazib beradigan zaryad tashuvchilar yo'q. Vakum tushunchasini shunday aniqlash mumkinki, molekulaning o'rtacha erkin yo'li tomir o'lchamidan kattaroq bo'lganda.

Vakumda tokning qanday o'tishini ta'minlash mumkinligini bilish uchun biz tajriba o'tkazamiz. U uchun bizga elektrometr va vakum lampasi kerak. Ya'ni, ikkita elektrod bo'lgan vakumli shisha idish. Ulardan biri metall plastinka shaklida qilinganligi uning anod deb ataladi. Va refrakter materialdan yasalgan simli spiral shaklida ikkinchisiga uning katodi deyiladi.

Biz chiroqning elektrodlarini elektrometrga ulaymiz, shunda katod elektrometr tanasiga, anod esa rodga ulanadi. Elektrometrning zaryadini xabar qilamiz. Uning zanjiriga musbat zaryad qo'yish orqali. Chiroq borligiga qaramay, zaryad elektrometrda qolishini ko'ramiz. Buning ajablanarli joyi yo'q, chunki chiroq ichidagi elektrodlar o'rtasida zaryad tashuvchilar mavjud emas, ya'ni elektrometr zaryadsizlanishi uchun hech qanday oqim hosil bo'lmaydi.

1-rasm - zaryadlangan elektrometrga ulangan vakumli chiroq

Endi oqim manbaini simli spiral shaklida katodga ulang. Bunday holda, katod isitiladi. Va biz elektrometrning zaryadi to'liq yo'qolguncha pasayishini ko'ramiz. Qanday qilib bu sodir bo'lishi mumkin, axir, chiroqning elektrodlari orasidagi bo'shliqda elektr tokini ta'minlaydigan zaryad tashuvchilar yo'q edi.

Ko'rinib turibdiki, zaryad tashuvchilar qandaydir tarzda paydo bo'ldi. Va bu sodir bo'ldi, chunki katod qizdirilganda, katod sirtidan elektrodlar orasidagi bo'shliqqa elektronlar chiqarildi. Ma'lumki, metallar erkin o'tkazuvchanlik elektroniga ega. Panelning tugunlari orasidagi metall hajmida harakat qilish imkoniyatiga ega bo'lganlar. Ammo metallni qoldirish uchun ularda energiya etishmayapti. Ular kulon tortishish kuchi tomonidan musbat panjara ionlari va elektronlar o'rtasida joylashganligi sababli.

Elektronlar o'tkazgich bo'ylab harakatlanib, tartibsiz termal harakatni amalga oshiradilar. Musbat ionlari bo'lmagan metall chegaraga yaqinlashganda, ular sekinlashadi va oxir-oqibat ikki qarama-qarshi zaryadlarni keltirib chiqaradigan Koulomb kuchining ta'siri ostida ichkariga qaytadilar. Ammo agar metall qizdirilsa, u holda termal harakat kuchayadi va elektron metall yuzasini tark etish uchun etarli energiya oladi.

Bunday holda, katod atrofida elektron bulut deb ataladi. Bular Supero'tkazuvchilar yuzasida paydo bo'lgan elektronlardir va tashqi elektr maydoni bo'lmagan taqdirda ular unga qaytadilar. Chunki elektronni yo'qotib, o'tkazgich musbat zaryad oladi. Agar biz avval katodni qizdirsak va elektrometr zaryadsizlangan bo'lsa, bu shunday bo'ladi. Ichkarida maydon yo'q edi.

Ammo elektrometrda zaryad borligi sababli, u elektronlarni harakatga keltiradigan maydon hosil qiladi. Anodda biz uchun ijobiy zaryad borligini eslang va elektronlar maydon ta'sirida bo'ladi. Shunday qilib, vakumda elektr toki kuzatiladi.

17-mavzu: Yerning tortishish maydonida jismlarning harakati

REJA:

1.Butun olam tortish qonuni.Gravatatsion doimiy

2.Ogirlik kuchi, vazn va vaznsizlik

3. Kosmik tezliklar

Yer sirti yaqinidagi jismlarning Yer bilan o’zaro tortishish kuchi ta’sirida o’zgarmas erkin tushish tezlanish bilan harakatlanishi birinchi marta Galiley tomonidan aniqlangan edi. XVII asrga qadar Yer faqat o’z sirti yaqinidagi jismlar bilangina o’zaro tortishish xususiyatiga ega deb hisoblanar edi. Quyosh sistemasidagi sayyoralar harakatini va jismlarning Yerga tushish qonunlarini analiz qilgan Nyuton fazodagi hamma jismlar o’rtasida o’zaro tortishish kuchi mavjud, degan xulosaga keldi. Nyuton aniqlagan bu tortishish kuchi butun olam tortishish kuchi yoki gravitatsion kuchlar deyiladi. Nyuton o’zaro ta’sir etuvchi jismlar o’rtasidagi tortishish kuchi ikkala jismning massasiga bog’liq ekanligini va bu kuch o’zaro ta’sir etuvchi jismlarning massasi ancha katta bo’lgan holdagina sezilarli bo’lishini ko’rsatishga muyassar bo’ldi. Nyuton bu kuch jismlar orasidagi masofaga bog’liq bo’lsa kerak, deb taxmin qildi. Тajribadan ma’lumki, Yer yaqinida erkin tushish tezlanishi 9,8 m/s² teng va u 1,10 va 100 m balandlikdan tushuvchi jismlar uchun bir xil, ya’ni jism bilan Yer o’rtasidagi masofaga bog’liq emas. Nyuton bu masofani Yer sirtidan emas, balki Yer markazidan boshlab hisoblash kerak., deb hisoblaydi. Shuning uchun Yer sirti ustidagi bir necha o’n yoki yuz hatto ming metr masofa erkin tushish tezlanishining qiymatiga sezilarli ta’sir ko’rsatmaydi. Ammo Yer sirtidan bir necha ming km balandlikdagi jismlarning erkin tushishini kuzatish va o’rganish qiyin. Bunday maqsadda Yerning tabiiy yo’ldoshi Oydan foydalaniladi. Agar Yer bilan Oy orasidagi tortishish kuchi ular orasidagi masofaga bogliq bolmasa edi, Oyning markazga intilma tezlanishi xuddi Yer sirtiga yaqin joylarda erkin tushayotgan jismning tezlanishidek bo’lar edi. Haqiqatda esa Oyning markazga intilma tezlanishi 0,0027 m/s². Bu son esa Yer sirti yaqinidagi erkin tushish tezlanishidagi 3 600 marta kichik. Ma’lumki, Yer va Oy markazlari oralig’i 384 000 km. Bu oraliq Yer radiusidan 60 marta katta. Tortishuvchi jismlar orasidagi masofa 60 marta ortganda tezlanish 602 marta kamayadi. Jismlar bir-birini o’zlarining massalari ko’paytmasiga to’g’ri proporsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proporsional kuch bilan tortadi. Nyutonning butun olam tortishish qonunini ifodalovchi formulaga G doimiy kiradi. Gravitatsion doimiy son jihatdan har birining massasi 1kg va oralaridagi masofa 1m bo’lgan ikki jism orasidagi tortishish kuchiga teng. Birligi 1N*m2 / kg2G. Doimiyning son qiymati juda kichik son bo’lgani tufayli biz atrofimizdagi jismlar o’rtasida tortishishni, o’zimiz ham ularga tortilishimizni sezmaymiz. Gravitatsion doimiyning fizik ma’nosini aniqlash uchun G ni topib olamiz. Agar r=1m, kg deb olsak G son jihatdan tortishish kuchi F ga teng bo’lib qolishini ko’ramiz. Gravitatsion doimiy G son jihatdan massalari 1 kg dan, oralaridagi masofa 1 m bo’lgan ikkita moddiy nuqta orasidagi tortishish kuchiga tengdir. Yerdagi jismlar orasida tortishish kuchlarining mavjudligini va gravitatsion doimiyning qiymatini birinchi bo’lib aniqlagan kishi ingliz fizigi Kavendish hisoblanadi.

Yerning atrofida ham tortishish maydoni mavjud va unga kiritilgan har qanday jismga og’irlik kuchi ta’sir etadi. Nyutonning ikkinchi qonuniga muvofiq bu kuch ta’sirida jism g tezlanish oladi. Demak Yer bilan bog’liq sanoq sistemasiga kiritilgan har qanday m massali jismgaog’irlik kuchi ta’sir etadi. g ga erkin tushish tezlanish deyiladi. Uning qiymatig= 9,81 m/sga teng. Demak Yerning sirtidan uzoqlashgan sari og’irlik kuchi kamaya boradi. Jismning vazni deb Yerga tortilishi natijasida vujudga keladigan va uni erkin tushishdan saqlab turgan tayanchga yoki ilgakka ko’rsatadigan bosim kuchiga aytiladi. Jismning vazni u erkin tushish tezlanishidan farqli tezlanish bilan haraktlangandagina, ya’ni unga og’irlik kuchidan tashqari boshqa kuchlar ham ta’sir etgandagina namoyon bo’ladi. Boshqa hollarda esa u og’irlik kuchiga teng bo’ladi. Jismning vaznsizlik holati deb uning faqatgina og’irlik kuchi ta’siridagi harakat holatiga aytiladi. Yerga bog’langan sanoq sistemasida og’irlik kuchi doimo ta’sir ko’rsatadi, vazn esa jismga og’irlik kuchidan tashqari boshqa kuchlar ham ta’sir etgandagina namoyon bo’ladi. Bu kuchlar ta’sirida jism g ga teng bo’lmagan tezlanish bilan harakat qiladi. Yerning tortish maydonida jism tezlanish bilan harakatlanayotgan bo’lsa unga og’irlik kuchidan tashqari yana biror kuch ham ta’sir etadi. Nyutonning ikkinchi qonuniga muvofiq jism aynan shu kuchlar yig’indisi ta’sirida tezlanishni oladi. Jism vaznining ortishi va kamayishi.Liftda pastga tushayotgan kishi lift tezlanish bilan harakatlangan dastlabki lahzada, aynan vaznining kamayishi natijasida go’yoki o’zini yengillashgandek sezadi.Liftda yuqoriga ko’tarilayotgan kishi esa lift tezlanish bilan harakatlangan dastlabki lahzada, aynan vaznning ortishi natijasida go’yoki o’zini og’irlashgandek sezadi.

Kosmik tezliklar. Jismning Yer sirti yaqinida aylana bo’ylab harakatlanishi uchun zarur bo’lgan v1 gorizontal tezlikka birinchi kosmik tezlik deyiladi. Jism Yer atrofida v1 birinchi kosmik tezlik bilan harakatlangani uchun, uning markazga intilma tezlanishi erkin tushish tezlanishidan iboratdir. Har qanday jismga birinchi kosmik tezlik berilsa, u Yerning sun’iy yo’ldoshi bo’lib qoladi. Yo’ldoshlar Yer atrofida faqat bitta kuch butun olam tortishish kuchi ta’sirida harakat qiladi. Bu kuch yo’ldoshga va uning ichidagi barcha buyumlarga bir xil tezlanish beradi. Jismning Yerning tortish sferasidan chiqib ketib, Quyoshning sun’iy yo’ldoshi bo’lib, harakatlana olishi uchun zarur bo’lgan boshlang’ich 11,2 tezlikka ikkinchi kosmik tezlik deyiladi. Hisoblardan ma’lumki, ikkinchi kosmik tezlik birinchi kosmik tezlikdan 2 marta kata son qiymatini hisoblasak.Jismning Quyoshning tortish sferasini tashlab chiqib ketishi va Galaktikaning sun’iy yo’ldoshi bo’lib harakatlanishi uchun zarur bo’lgan boshlang’ich tezligiga uchinchi kosmik tezlik deyiladi. Uning harakat traektoriyasi parabola ko’rinishiida bo’ladi.Birinchi kosmik tezlik 7,9 km/s. Ikkinchi kosmik tezlik 11,2 km/s. Jismlarning yerga tushishiga sabab yer sharining tortish kuchi ekanligi haqidagi fikr yangilik bo‘lmagan: buni qadimgilar ham, masalan Platon bilgan. Lekin bu tortishishning kuchini qanday o‘lchash kerak? Yer sharining hamma joyida u kuch bir xilmi? - ushbu savollar, Butun olam tortishish qonuni muallifi Nyutongacha bo‘lgan olim va faylasuflarni birdek ajablantirib, o‘ylantirib va shubhaga solib kelgan. Kepler o‘zining uchinchi qonunini ochganida shunday ahvolga tushdiki, u o‘zining to‘g‘ri fikrlayotganidan shubhalanib qoldi. 1619-yilda Kepler e'lon qilgan o‘zining mashhur "Olam tuzilishi garmoniyasi" asarida mazkur savollarga javobni qisman bergan va muhim qonunni ochishga juda yaqin kelgan edi. Lekin u o‘zi qilgan mulohazalardan to‘liq ratsional xulosa chiqara olmadi. Bundan tashqari Kepler sayyoralar harakatini qandaydir o‘zaro tortishish kuchlariga bog‘ladi, va "kvadrat proporsiyalar" (ya'ni, ta'sir, masofalar kvadratiga teskari proporsionalligi) qonunini qabul qilishga ham tayyor edi. Lekin u ko‘p o‘tmay, bu qonundan voz kechdi va uning o‘rniga tortishish kuchi sayyoralar orasidagi masofa kvadratiga emas, balki masofaning o‘ziga teskari proporsional degan xulosaga keldi. Keplerga sayyorlar harakatining mexanik asoslariga taalluqli, o‘zi ochgan qonuniyatlarni ilmiy asoslash nasib etmadi. Nyutonning bu boradagi bevosita o‘tmishdoshi uning hamyurtlari - Jilbert va ayniqsa Guk bo‘lishgan. 1660-yilda Jilbert "Magnit haqida" nomli kitobini nashr ettirdi. Unda Jilbert magnitning xossalarini Oy va Yer o‘rtasidagi tortishish hodisalariga o‘xshatishlar bilan ifodalaydi. Jilbertning vafotidan so‘ng chop etilgan boshqa bir asarida Oy va Yer bir biriga xuddi ikkita magnit singari ta'sir o‘tkazishini hamda bu ta'sir ularning massalariga proporsional ekanligini qayd etadi. Lekin, ilmiy haqiqatga hammadan ham yaqin kelgan Nyutonning zamondoshi va ilmiy faoliyatdagi raqibi - Robert Guk bo‘ldi. 1666-yilning 21- martida, ya'ni, Nyuton birinchi marta osmon mexanikasi sirlariga chuqur sho‘ng‘ishidan bir oz avval, Robert Guk o‘zining "Qulayotgan jism og‘irlik kuchining yer markaziga nisbatan masofaga bog‘liq holda o‘zgarishi" haqidagi o‘z tadqiqotlari haqida Londondagi qirollik jamiyati yig‘ilishida ma'ruza qildi. o‘zining dastlabki tadqiqotlari natijalarining qoniqarsiz ekanligini anglagan holda Guk, o‘g‘irlik kuchini mayatnik tebranishi vositasida aniqlashga qaror qildi. Bu g‘oya yuqori darajadagi zakovat bilan qilingan zehnli fikr mahsuli bo‘lib, ilmiy samarasi ham shu miqyosda edi. Ikki oydan so‘ng Guk o‘sha majlisidagi boshqa bir nutqida, sayyoralarning o‘z orbitasida ushlab turuvchi kuch, mayatnikning aylanma harakatini keltirib chiqaruvchi kuchga o‘xshash bo‘lishi kerakligi haqida fikr bildiradi. Ancha keyinroq, Nyuton o‘zining buyuk ilmiy ishini nashrga tayyorlayotgan vaqtida Guk undan mustaqil ravishda "Sayyorlar harakatini boshqarib turuvchi kuch, masofaga qandaydir bog‘liq holda o‘lchanishi kerakligi haqidagi fikrga keladi hamda, "Butun olam harakat qonuni"ning yaxlit manzarasini tasvirlab beradi. Lekin shu yerda iste'dod va daho o‘rtasidagi farq ko‘zga tashlanadi. Gukning xulosalari kurtak ochgan holicha qolib ketdi va unga o‘z g‘oya va gipotezalari bilan oxirigacha ishlash nasib etmadi. Buyuk ochilish muallifligi Nyutonga nasib qildi. Isaak Nyuton (1642-1726) Linkolnshir grafligidagi Vulstorp qishlog‘ida tavallud topdi. Uning otasi Nyuton tug‘ilgunicha vafot etib ketgan edi. Erining vafotidan qattiq ruhiy zarbaga uchragan onasi, iztiroblar girdobida erta to‘lg‘oq tutgani va Nyutonni oyi yetmasdan dunyoga keltirgani haqida manbalarda qayd etilgan. Muddatidan ertaroq tug‘ilgan Nyuton chaqaloqligida nihoyatda jismonan kichkina va zaif bo‘lgan ekan. Shunga qaramay, Nyuton mustahkam salomatlik bilan, uzoq umr ko‘rdi va faqat ba'zi-ba'zidagi qisqa muddatli xastaliklar bilan hayot kechirdi. Iqtisodiy holatiga ko‘ra Nyutonlar oilasi o‘rta sinf vakillaridan bo‘lib, fermerlik bilan shug‘ullanishgan. Isaak o‘smirlik yoshiga yetganda uni boshlang‘ich maktabga o‘qishga berishadi. 12 yoshga yetganda Nyuton Gantemedagi umumiy maktabga qatnay boshladi. U o‘qish vaqtida 6 yil mahalliy dorixonachi Klark xonadonida yashadi va aynan o‘sha yerda Nyutondagi kimyo ilmlariga bo‘lgan rag‘bat paydo bo‘ldi. 1660-yil 5iyunda, Nyuton hali 18 yoshga ham to‘lmagan chog‘ida Trinti kollejiga o‘qishga qabul qilindi. Kembrij universiteti o‘sha vaqtlardayoq Yevropadagi eng nufuzli ilm maskanlaridan biri bo‘lib, bu yerda filologiya va matematika fanlari o‘qitilishi bir xilda, yuksak ravishda ravnaq topgan edi. Nyuton asosiy e'tiborni matematikaga qaratdi. Lekin u bir vaqtning o‘zida, 1665 yilda "Nafis san'at" (tilshunoslikka oid fanlar) bo‘yicha bakalavr darajasi diplomini qo‘lga kiritdi. Uning birinchi ilmiy tadqiqotlari yorug‘likni tadqiq qilish bilan bog‘liq. Olim, prizma yordamida oq rangni uni tashkil qiluvchi ranglar dastasiga sochib ko‘rsatish mumkinligini isbotladi. Yupqa plyonkalarda yorug‘likning sinishi hodisasini kuzatib, "Nyuton halqasi" nomi bilan ataluvchi difraksion manzarani kuzatdi. 1666-yilda Kembrijda qandaydir epidemiya tarqaldi. o‘sha vaqtlardagi tushunchaga ko‘ra bu epidemiyani o‘lat deb o‘ylashdi, ijtimoiy parokandalik yuzaga kelib, odamlar orasida vahima tarqaldi va Nyuton o‘zining tug‘ilib o‘sgan qishlog‘i - Vulstorpga vaqtincha qaytib ketishga majbur bo‘ldi. U qishloq sharoitida, hech qanday adabiyot va asbob uskunalarga ega bo‘lmagan holatda, deyarli tarki dunyochilik sharoitida hayot kechirdi. 24 yoshli Nyuton bu vaqtda butunlay falsafiy va mantiqiy tafakkur ummoniga g‘arq bo‘ldi. Ko‘p vaqtini olam sir asrorlari, koinot, zamin, vaqt, ruhiyat haqidagi falsafiy mushohadalar bilan o‘tkazdi. Ushbu tafakkur va mulohazalarning eng yirik mahsuli - uning eng katta kashfiyoti - Butun olam tortishish qonunining ochilishi bo‘ldi. Yoz kuni edi. Nyuton bog‘da, ochiq havoda o‘tirib fikrlashni yaxshi ko‘rardi. Hammamizga maktab fizika kursidan ma'lum va mashhur voqea - yetilib pishgan olma mevasining bandidan uzilib, Isaak Nyutonning boshiga tushishi aynan o‘shanda sodir bo‘lgan. Mazkur g‘oyaga qanot bergan olma daraxti uzoq yillar Nyutonlar oilasining faxr - iftixor ramzi sifatida avloddan - avlodga o‘tib, qadriyat sifatida saqlanib kelgan. Vaqti - soati yetib, qurib qolgach, kesib olinib, uning yog‘ochidan kursi ko‘rinishidagi tarixiy yodgorlik yasalgan. Nyuton anchadan buyon jismlarning yerga tushishi jarayonining qonuniyatlari haqida mulohaza yuritib kelardi, boshiga tushgan olma esa uni bu mulohaza ustida yanada chuqurroq tafakkur qilishga undagan. U mazkur hodisa tufayli, o‘z oldiga endi yangi savol qo‘ydi: jismlar yerga tushishi yer sharining barcha joyida bir xilmi? Ya'ni, jism baland tog‘larda ham xuddi chuqur shaxtalardagi kabi tezlik bilan yerga qulaydi deb tasdiqlash mumkinmi? Lekin, olmaning tushishi orqali rag‘bat topgan bu fundamental qonuniyatni Nyuton qanday yo‘l bilan ochgan ekan? Nyutonning ancha yil keyin yozgan fikrlaridan birida, tortishish qonunini matematik ifodalovchi formulani u Keplerning mashhur qonunlaridan keltirib chiqargan ekan. Xuddi shuningdek, bu borada Nyutonning ilmiy tadqiqotlarining samaradorligini, Optika sohasida uning shaxsan o‘zi olib borgan "yorug‘lik kuchi", yoki, "yoritilganlik darajasi" yo‘nalishlaridagi tadqiqotlari muhim ahamiyat kasb etgan. "Yorug‘lik kuchi", yoki, "yoritilganlik darajasi"ni ifodalovchi fizik qonunning matematik formulasi, tortishish qonuni formulasiga juda o‘xshash. Oddiy geometrik tushunchalar hamda to‘g‘ridan to‘g‘ri tajriba shuni ko‘rsatmoqdaki, masalan, sham yorug‘ligiga tutilgan qog‘oz parchasini, masofaning ikkilanganiga uzoqlashtirsak, qog‘oz parchasining yuzasining yoritilganlik darajasi ikki marotaba emas, balki to‘rt marotabaga kamayadi, agar uch marta uzoqlashtirsak, yoritilganlik to‘qqiz karra kamayadi va shu tartibda kamayish davom etadi. Bu Nyuton zamonida "kvadrat proporsiya" deb nomlangan qonun bo‘lib, soddaroq aytganda, yorug‘lik kuchi masofa kvadratiga teskari proporsional ekanligini ifodalaydi. Nyuton bu qonuniyatni hali gipoteza holatida bo‘lgan butun olam tortishish nazariyasi uchun qo‘llab ko‘radi. U, Oyning yerga tortishishi, tabiiy yo‘ldoshning yer atrofida aylanishiga sabab bo‘lsa, demak sayyoralarning ham Quyosh atrofidagi harakatiga shunga o‘xshash kuch sabab bo‘lishi lozim degan gipotezaga keldi. Lekin u shunchaki gipotezalar bilan cheklanib qolmasdan, ularning matematik ifodalarini, fizik qonuniyatlarini hisob - kitob qilishga kirishdi. Hisoblashlar mashhur "Butun olam tortishish qonuni" holatiga kelgunicha, o‘n yillar kerak bo‘ldi. Shuni ta'kidlash joizki, mazkur hisob kitoblarda Nyutonning, o‘z davri uchun ham yangilik bo‘lgan, hozirda differensial va integral hisob nomi bilan ataluvchi qudratli matematik usuli bo‘lmaganda, mazkur muhim fizik qonunni mukammalashtira olmagan va balki uning uchun gipoteza shaklida qolib ketgan bo‘lardi. Adolat yuzasidan, Robert Gukning ham xizmatlarini e'tirof etish joiz. Ya'ni, sinchkov Guk, Nyutonning ilmiy xulosalari bilan tanishib, unga, tushayotgan jism shunchaki sharqqa tomon emas, balki, janubiy - sharqqa og‘ishi kerakligini tushuntirdi. Amaliy tajriba Guk mulohazasini tasdiqladi. Guk Nyutonning boshqa bir xatosiga ham tuzatish kiritdi: Nyuton, tushayotgan jismning harakat trayektoriyasi, yerning o‘z o‘qi atrofidagi aylanma harakatining ta'sirida vintsimon - burama chiziq chizadi deb o‘ylardi. Guk esa, vintsimon - burama chiziq faqat havoning qarshiligini e'tiborga olgandagina hosil bo‘lishini, bo‘shliqda esa, elliptik, ya'ni, agar mazkur tushishni biz yerdan tashqaridan turib kuzatishimiz mumkin bo‘lgandagi haqiqiy harakat yo‘nalishida bo‘lishi joizligini aytdi. Gukning tavsiyalarini tekshirib chiqib, Nyuton, yetarli tezlik bilan tashlangan jismlar bir vaqtning o‘zida yerning tortish kuchining ta'sirida, haqiqatan ham elliptik trayektoriya hosil qilar ekan. Bu mulohaza ustida bosh qotirib, Nyuton, mashhur teoremani kashf etdi: yerning tortish kuchiga o‘xshash kuch ta'siri ostidagi jism doimo qandaydir konus kesimlardan birini (ellips, giperbola, parabola, xususiy holatlarda esa aylana va to‘g‘ri chiziq) chizadi. Bundan tashqari Nyuton harakatdagi jismga ta'sir qiluvchi tortishish kuchlari markazi, ya'ni, barcha tortishuvchi kuchlarning to‘planish joyi qaralayotgan egri chiziqning fokusida joylashishini aniqladi. Ya'ni, Quyoshning markazi sayyoralar orbitalari chizayotgan egri chiziq - ellipslarning umumiy fokusida joylashadi. Bunday natijalar erishib, Nyuton, o‘zini Keplerning sayyoralarning orbitasi fazoda ellips chizishishini, ushbu ellips fokusida esa Quyoshning markazi turishini uqtiruvchi qonunlardan birini nazariy jihatdan qayta keltirib chiqarganini fahmladi. Lekin nazariyot va kuzatuvning bunday mos kelishining o‘zi Nyutonni qanaotlantiradi. U, mazkur nazariya bo‘yicha, sayyorlar orbitasining elementlarini hisoblash mumkinmi, ya'ni, sayyoralar harakatining barcha tafsilotlarini aniqlash imkoni bo‘ladimi - yo‘qmi, amin bo‘lmoqchi edi. Dastlabki paytlarda unga omad kelmay turdi. Bu haqda Jon Konduitt shunday yozadi: "1666-yilda u onasini ko‘rib kelish uchun yana Kembrijdan Linkolnshirga ketdi...o‘sha vaqtda u yana o‘sha bog‘da tafakkur qilib o‘tirar ekan, fikriga olmaning yerga qulashga majbur qiluvchi kuch yerdan qandaydir masofa bilan chegaralanmagan, balki, o‘ylanganidan ko‘ra ancha olis masofalarda ham ta'sir kuchini saqlab qolishi haqidagi g‘oya kelib qoldi. Nima uchun bu (olmani yerga tushishga majbur qiluvchi) kuchning ta'siri, masalan Oygacha yetib bormasligi kerak ekan? - deb o‘z o‘ziga savol berdi Nyuton. Agar shunday bo‘lsa, u oyning harakatiga ta'sir ko‘rsatishi, va uni o‘z orbitasida tutib turishi kerak bo‘lgan kuch aynan shu bo‘lishi kerak. Mazkur fikr yuzasidan u, bunday ta'sirning qanday qiymatga ega ekanligini hisoblashga kirishdi. U o‘z hisoblashlari uchun zarur bo‘lgan, yer o‘lchamlari haqida aniq tasavvur beruvchi adabiyotlarga ega emasdi. Shu tufayli, afkor omma orasida keng tarqalgan, yer sirtining bir gradus kengligida 60 mil mavjud deb qaraladigan, Norvudning yer o‘lchashlarigacha bo‘lgan qiymatlar asosida ish ko‘rdi. Hisob natijalari nazariy qarashlarga muvofiq kelmadi va o‘g‘irlik kuchidan tashqari Oyga ta'sir qiluvchi yana qandaydir uyurmali kuch mavjud degan taxmin bilan qanoatlanishga majbur bo‘ldi..." Elliptik harakat qonunlarini o‘rganib chiqish Nyutonning tadqiqotlarini bir muncha ilgarilashiga omil bo‘lib xizmat qildi. Lekin baribir Nyuton nazariyotda nazardan chetda qolgan biror bir omil yoki xatolik manbai borligini doimiy taxmin qilib yurardi. Hisobkitoblar kuzatish natijalari bilan muvofiqlashtirilmagunicha Nyutonda ichki shubha saqlanib qolaverdi. Faqat 1682-yilga kelib, Nyuton farang olimi Pikar tomonidan qayd etilgan, Yer meridiani uzunligining aniqroq darajadagi qiymatlaridan foydalanishga muvaffaq bo‘ldi. Meridian uzunligini bilgan holda olim, Yer sharining diametrini hisoblab topdi va o‘zining hisoblashlarida yangi natijalarga erishdi. Olim o‘zining avvalgi barcha ilmiy qarashlari aniq tasdiqlanganidan boshi osmonga yetgan edi. Olmani yerga tushishga majbur qilgan kuch, Oyning harakatini boshqaruvchi kuch bilan teppa-teng edi. Bu natija Nyuton uchun uning ko‘p yillik chuqur ilmiy farazlari hamda, hisob -kitoblarining samarasi o‘laroq buyuk fundamental fizik qonuniyatning ochilishi bilan tantana qildi. Olimning hisob - kitoblari aniq bo‘lib chiqdi. Farazlari tasdiqlandi. Vanihoyat endi u Butun olam tuzilishi haqidagi ilmiy mulohazalarining haqiqat ekanligiga qat'iyat bilan ishonch hosil qildi. Oy va sayyoralarning, hattoki, koinotda darbadar kezuvchi deb hisoblanadigan kometalarning ham harakat qonunlari uning uchun to‘liq tushunarli bo‘ldi. Quyosh tizimidagi barcha osmon jismlarining, balki Quyoshning o‘zini ham va hattoki yulduzlar va yulduzlar tizimlarining ham harakati ilmiy tahlil va bashorat qilish imkoniyati paydo bo‘ldi. 1683-yilning oxirida Nyuton Qirollik jamiyatiga o‘zining Butun olam harakat qonunlari haqidagi ta'limotini, sayyoralar harakatiga oid qator teoremalar ko‘rinishida bayon qildi. g‘oya shunchalik dohiyona ediki, u orqali keladigan mashhurlik va obro‘ - e'tiborni baham ko‘rish maqsadidagilar, uni o‘zlashtirib olishga urinuvchi yoki, hasad qiluvchilar umuman topilmadi. Chunki, bu ta'limotning mohiyatini anglovchilarning o‘zi nihoyatda sanoqli edi. Shubhasizki, Nyutondan avval ham bir necha ingliz olimlari mazkur muammoning yechimiga yaqin kelishgan edi. Lekin, savolning qiyinligini anglash, uni yechishni ham bilish degani emas. Ba'zilarining xulosalari bilan tanishamiz: Mashhur me'mor Kristofer Ren, sayyorlarning harakatlanishini, ularning Quyoshga intilishi (yoki unga qulashi) jarayoni bilan izohlab, buni, dastlabki qandaydir harakatning natijasi deb baholaydi. Astronom Galley esa, Kepler qonunlaridagi kuch masofaning kvadratiga teskari proporsional deb qaraydi, lekin bu narsani isbotlay olmagan. Guk esa Qirollik jamiyati a'zolarini "Asoslar"da keltirilgan barcha g‘oyalar ularga yuz martalab taklif etilganligini, va ularning ertaroq e'tirof etilmaganligini katta xato ekanligiga ishontiradi. Gyuygens esa, zarralarning va umuman jismlarning o‘zaro tortishishi g‘oyasini butunlay va qat'iy ravishda inkor qildi va u, faqat jismlarning tashkil qiluvchi zarrachalargina o‘zaro tortishishi mumkin deb ta'kidladi. Leybnits esa sayyorlarni to‘g‘ri chiziqli harakatdan og‘dirib, aylana yo‘nalishida harakatga keltiruvchi kuch faqat koinotni to‘ldirgan qandaydir efirsimon uyurmali suyuqlikning ta'siri bo‘lishi mumkin deb o‘ylardi. Bernulli va Kassini ham mazkur fikrga qat'iy ravishda qo‘shilishardi. Lekin asta sekinlik bilan barcha shovqin tindi. Buyuk kashfiyot barcha ilmiy doiralarda amaliy tasdiqlandi. Olimning fan oldidagi xizmatlari e'tirof etildi. Nyuton - Butun olam harakat sirlarini ochgan buyuk daho sifatida insoniyat tarixida o‘chmas iz qoldirdi..

Foydalanilgan adabiyotlar :

1.Abdurazzoqov A.A Nazirov E.N. “Yosh fizik ensiklopedik lugat”i TOSHKENT-1989.

2.’’ O’ZBEKISTON MILLIY ENSIKLOPEDIYASI ’’ 2000-2005

3. A.Qosimov, A.Safarov,X.Joraqulov.”Fizika kursi 1 Mexanika”.

Toshkent.” O’zbekiston”1994-yil

4.Tarasov L. V.Tabiatdagi fizika Moskva:” Ta’lim “ nashiryoti,1998 Intrnet manbalari: www.ziyonet.uz , www.uzvip.uz

20-mavzu: : Lorens almashtirishlari va uning natijalari

Reja :

1. Relyativistik mexanikada tezliklarni qo’shish qonuni

2. Relyativistik massa va relyativistik impuls

3. Enshteyn postulatlari. Lorens almashirishlari

Koordinatalar uchun Lorens almashtirishlari;koordinatalar uchun Lorens almashtirishlaridan chiqadigan xulosalar; uzunlikning nisbiyligi; vaqt intervalining nisbiyligi; vaqt intervali nisbiyligining natijalari.Koordinatalar uchun Lorens almashtirishlari. Istalgan K ¢ inersial sanoq sistemasida ro‘y bergan hodisaning koordinatalari (x ¢ , y¢ , z¢ , t ¢) lar orqali shu voqeaning K sistemadagi koor-

dinatalari (x, y, z, t) larni topish kerak bo‘lsin. K ¢ sistema K ga nisbatan x o‘qi yo‘nalishida u = const tezlik bilan harakatlanmoqda. Bu masala klassik mexanikada Galiley almashtirishlari (15.3) yordamida yechiladi.Ammo (15.3) ifoda yorug‘lik signali cheksiz katta tezlik bilan tarqaladi, degan mulohaza asosida hosil qilingan. Maxsus nisbiylik nazariyasida yorug‘lik tezligi chekli ekanligi qayd etilgandan so‘ng koordinatalar uchun yangi almashtirish formulalarini yozishga to‘g‘ri keldi. Bu formulalar koordinatalar uchun Lorens almashtirishlari deyiladi va ular quyidagi ko‘rinishga ega. Al-mashtirishlar ularni yozgan niderlandiyalik fizik X. Lorens (1853 —1928) sharafiga shunday nomlangan:

Koordinatalar uchun Lorens almashtirishlaridan kelib chiqadigan xulosalar. Jadvalda keltirilgan Galiley va Lorens almashtirishlarini taqqoslab quyidagi xulosalarni chiqarish mumkin:

1) u << c (b » 0) da Lorens almashtirishlari Galiley almashtirishlariga o‘tadi, ya’ni maxsus nisbiylik nazariyasi klassik mexanikani inkor etmaydi, balki uni kichik tezliklar u << c uchun xususiy hol sifatida e’tirof etadi;

2) Lorens almashtirishlarining ko‘rsatishicha, u yorug‘lik tezligi c ga teng ham, undan katta ham bo‘lishi mumkin emas.Aks holda ildiz ostidagi ifoda nolga teng bo‘lib qoladi. u > c da esa u manfiy son bo‘lib, Lorens almashtirishlari o‘z ma’nosini yo‘qotadi. Shuning uchun ham yorug‘likning vakuumdagi tezligi eng katta tezlik va unga erishish mumkin emas deb e’tirof etiladi;


3) Galiley almashtirishlari uchun absolut hisoblangan vaqt oralig‘i va masofa relativistik mexanikada bunday xususiyatini yo‘qotadi. Boshqacha aytganda, klassik mexanikada ikkita voqea orasidagi masofa va ular orasidagi vaqt bir inersial sanoq sistemasidan boshqasiga o‘tganda o‘zgarmay qolsa, relativistik mexanikada bu qoida buziladi. Bunday xulosa chiqarishimizga sabab,koordinatani topish formulasida vaqt, vaqtni topish formulasida esa koordinataning ishtirok etayotganligidir. x ni topish formulasidat ¢, t ni topish formulasida esa x¢ ishtirok etgan. Shunday qilib,Eynshteyn nazariyasi, uch o‘lchamli fazo va unga qo‘shilgan

Òezlik va tezlanishni almr ashtirish. Moddiy nuqtaning birsanoq sistemasidagi tezligi v ¢ ni bilgan holda uning ikkinchi sanoq sistemasidagi tezligi rv ni aniqlash muhim ahamiyatga egar bo‘ladi. Masalan, u tezlik bilan harakatlanayotgan poyezd ichida v ¢ tezlik bilan yurayotgan odamning vokzaldagi kuzatuvchiga nisbatan tezligi rv quyidagicha aniqlanadi (I-qism, 3.6 ga qarang)r v = v ¢ + u. (15.4)

Bu ifoda klassik mexanikada tezliklarni qo‘shish qoidasini ifodalaydi.Shuningdek, A nuqtaning har ikkala sanoq sistemasidagi tezlanishi bir-biriga teng:rr a = a ¢.

Shunday qilib, agar K sistemada A nuqtaga hech qanday kuch ta’sir etmasa (a = 0 ), unda K¢ sistemada ham unga hech qanday kuch ta’sir etmaydi (a = a ¢ = 0).

Klassik mexanikada invariant kattaliklar. Invariant so‘zi lotincha bo‘lib, invariantis — o‘zgarmaydigan degan ma’noni anglatadi. Klassik mexanikada qanday kattaliklar bir sanoq sistemasidan ikkinchisiga o‘tganda o‘zgarmaydi? munosa-

batning ko‘rsatishicha: bir sanoq sistemasidan ikkinchisiga o‘tganda klassik dinamika tenglamalari o‘zgarmaydi, ya’ni ular koordinatalar o‘zgarishiga nisbatan invariantdir.Demak, ifoda mexanikada nisbiylik prinsiðining isboti bo‘lib, mexanik jarayonlar barcha inersial sanoq sistemalarida bir xilda ro‘y berishini ko‘rsatadi. Galiley iborasi bilan aytganda, inersial sanoq sistemasining ichida o‘tkazilgan hech

qanday mexanik tajriba uning tinch yoki to‘g‘ri chiziqli tekis harakat qilayotganligini aniqlashga imkon bermaydi. Misol uchun to‘g‘ri chiziqli tekis harakat qilayotgan poyezd kupesida turib, derazadan nigoh tashlamaguncha, poyezdning tinch turganligi yoki harakat qilayotganligini aniqlay olmaymiz.