Dinamika qonunlari va ishqalanish kuchlari Reja

Aim.uz

Dinamika qonunlari va ishqalanish kuchlari

Reja:

1. 
   Nyutonning 1-qonuni. Inertlik, inersial sanoq sistemasi.
   
2. 
   Nyutonning 2-qonuni. Markazga intilma kuch, markazdan qochma kuch. Impuls.
   
3. 
   Nyutonning 3-qonuni
   
4. 
   Ishqalanish va ishqalanish turlari.
   

O’quvchi bilishi kerak:

Nyutonning I-II-III qonunlari. Inertlik, inersial sanoq sistemasi, massa, kuch, harakat miqdori, jism impulsining o’zgarishi,. Inertsiya kuchlari. Ishqalanish kuchlarining namoyon bo’lishi, ishqalanishning turlari, tinchlikdagi ishqalanish kuchi, tayanchning reaksiya kuchi, jismning qiya tekislikdagi harakati, noinersial sanoq sistemasi, noinersial sanoq sistemasida.
Mavzuning maqsadi: O’quvchilarga dinamika qonunlari va ishqalanish kuchlari haqida ma’lumot berish va ularning qo’llanilishnini tushuntirish.
Mavzuning bayoni:

Dinamika jismlarning harakatini u yoki bu xaraktyerdagi harakatlarni yuzaga keltiruvchi sabablar bilan bog’langan holda o’rganadi.

Dinamikaning vazifasi harakatlanayotgan jismga ta’sir etuvchi kuch bilan shu jism massasi orasidagi bog’lanishni aniqlaydi.

1. Nyutonning 1-qonuni. Тezlanishning paydo bo’lish sababini topish uchun tajriba va kuzatishlardan foydalanish kerak. Biroq avvalo jismning qanday sharoitlarda tezlanishsiz harakat qilishini tekshiramiz.

Har qanday jism, harakatda bo’lish yoki tinch turishidan qat’iy nazar, olamda yakka emas. Uning atrofida ko’pgina boshqa jismlar: yaqin va uzoq, katta va kichik, tinch turgan va harakatlanayotgan jismlar bo’ladi. Bu jismlarning ba’zilari, balki hammasi ham, biz tekshirayotgan jismga, uning harakat holatiga qandaydir ta’sir ko’rsatadi. Bu ta’sirning qanday ekanini tajribada kuzatamiz. Quyidagi misolni qarab chiqaylik.

Ipga osilgan sharcha yerga bog’langan sanoq sistemasiga nisbatan tinch turibdi. Sharcha atrofida, turli jismlar bor: sharcha osilgan ip, xonaning devori, undagi va qo’shni xonalardagi ko’pgina buyumlar va Yer ham. Bu jismlarning hammasi ham sharchaga bir xil ta’sir ko’rsatmaydi.

Barcha jismlar Yer ta’sirida pastga tushishni hamma yaxshi biladi. Lekin ip kesilmaguncha sharcha tinch holatda turaveradi. Bu sodda tajriba shuni ko’rsatadiki, sharchaga uning atrofidagi barcha jismlardan faqat ikkitasi: ip va Yer sezilarli ta’sir ko’rsatadi va ularning birgalikdagi ta’siri sharchaning tinch holatda bo’lishini ta’minlaydi. Bu jismlardan birini – ipni yo’qotishimiz bilan tinchlik holati bo’zildi, sharcha tezlanishga ega bo’ladi. Agar biz taranglangan ipning ta’sirini o’zgartirmay, Yerni olib tashlay olsak edi, bu holda ham sharchaning tinchligi buzilgan bo’lar edi: u oldingiga qarama-qarshi tomonga ( yuqoriga) tezlanish bilan harakatlangan bo’lar edi. Bundan biz shunday xulosaga kelamiz. Ip va Yerdan iborat ikki jismning sharchaga ko’rsatadigan ta’siri bir-birini kompensatsiyalaydi.

Biz ko’rib o’tgan misolllardan quyidagi xulosaga kelamiz: agar jismlarning ta’sirlari bir-birini kompensatsiyalasa, jism bu jismlar ta’siri ostida tinch holatda bo’ladi. Bunga o’xshagan ko’p misollar mexanikaning asosiy qonunlaridan biri Nyutonning birinchi qonunini tushunishga yordam qiladi.

Shunday sanoq sistemalari borki, bularga nisbatan ilgarilanma harakatlanuvchi jismga boshqa jismlar ta’sir qilmasa, yoki boshqa jismlarning ta’siri kompensatsiyalansa, jismning tezligi o’zgarmaydi.

Biz keltirgan misollarda bunday sanoq sistemalari Yerga bog’langan sanoq sistemasi va Yerga nisbatan to’g’ri chiziq bo’ylab tekis harakat qiladigan sistemalar edi.

Jism tezligining o’zgarmas bo’lib saqlanish hodisasining o’zi inersiya hodisasi deb ataladi. Shuning uchun jismlarga ko’rsatiladigan tashqi ta’sirlar muvozanatlanganda jismlar o’zgarmas tezlik bilan harakat qiladigan sanoq sistemalari inersial sanoq sistemalari deb, Nyutonning birinchi qonuni esa inersiya qonuni deb ataladi.

Inertlik deb – jismning tinch yoki to’g’ri chiziqli tekis harakat holatini saqlashga intilish xususiyatiga aytiladi.

Nyuton qonulari bajarilmaydigan har qanday sanoq sistemasiga noinersial sanoq sistemasi deyiladi

Boshqa sanoq sistemalari ham bor. Lekin inersial sanoq sistemalari deb hisoblab bo’lmaydigan sanoq sistemalari ham bor ekanligini nazarda tutish kerak. Bular inersial sanoq sistemalariga nisbatan tezlanish bilan harakat qiladigan sistemalardir. Masalan, muzda Yerga nisbatan tezlanish bilan harakatlanayotgan hokkeychiga bog’langan sanoq sistemasini inersial sistema deb hisoblanmaydi. Chunki muz ustida tinch yotgan shayba bu hokkeychiga nisbatan tezlanish bilan harakat qiladigan bunday sanoq sistemalari noinersial sanoq sistemalari deb ataladi.

Biror bir jismning tezlanishi har doim unga boshqa jism ta’sir etganda, ya’ni o’zaro ta’sirlashuvchi jismning ta’siridan hosil bo’lishini ko’rdik.

Fizikada bir jismning boshqa jismga ko’rsatadigan, natijada unga tezlanish beradigan ta’siri kuch deb ataladi. Kuchni – tezlanish olish sababi deb ham aytish mumkin. Kuchni I.Nyuton xuddi ana shunday qilib ta’riflagan: «qo’yilgan kuch jismning tinch holatini yoki to’g’ri chiziqli tekis harakat holatini o’zgartirish uchun qilingan ta’sirdir». Bu ta’sirni boshqa bir jism beradi. Agar, masalan, erkin tushayotgan jism tezlanish bilan harakat qilsa, tezlanish bu jismga Yer ko’rsatayotgan ta’sir orqali paydo bo’ladi. Ammo endi biz tushayotgan jismning tezlanishini unga qo’yilgan kuch hosil qiladi, deb ayta olamiz. Bu kuch og’irlik kuchi deb ataladi.

2. Kuch bir jismning boshqa jismga ko’rsatadigan ta’sirini bildiribgina qolmaydi, F kuch son bilan ifodalanishi mumkin bo’lgan fizik kattalik hamdir. Bir kuch jismga katta tezlanish bera oladi, boshqasi kichik tezlanish bera oladi.

Kuch vektor kattalikdir.

Jismga ta’sir etuvchi kuch jismning massasi bilan uning shu kuch ta’sirida olgan tezlanishi ko’paytmasiga teng.

Matematik tomondan bu qonun F=ma formula bilan ifoda qilinadi, bu yerda F-kuchning moduli. F kuch va a tezlanish vektor kattaliklar bo’lgani uchun Nyutonning ikkinchi qonunini ifodalovchi qonunni vektor shaklida yozish lozim:

F=ma

Kuch jismga (nuqtaga) bergan tezlanish.

a=

formula bilan aniqlanadi.

Jismga qo’yilgan kuchlarning geometrik yig’indisiga teng bo’lgan kuch teng ta’sir etuvchi kuch yoki natijalovchi kuch deb ataladi.

Nyutonning ikkinchi qonunning F=ma formulasidagi F kuchni ayni o’sha natijalovchi kuch deb tushunish lozim.

Jismlarning bir-biriga ko’rsatadigan ta’siri o’zaro ta’sir bo’ladi. Jismlardan har biri boshqasiga ta’sir qiladi va unga tezlanish beradi, o’zaro ta’sirlashuvchi jismlar tezlanishlari modullarning nisbati ular massalarining teskari nisbatiga teng: yoki

m₁ a₁= m₂ a₂.

3. Jismlar bir-biriga moduli bo’yicha teng va qarama-qarshi yo’nalgan kuchlar bilan ta’sir qiladi.

Nyutonning uchinchi qonuni jismlarning o’zaro ta’sir qilishi tufayli kuchlar hamisha ikkita-ikkita paydo bo’lishini ko’rsatadi. Biror jismga kuch ta’sir qilar ekan, muqarrar ravishda boshqa bir jism bo’ladiki, unga birinchi jism absolyut qiymati xuddi shunday, lekin qarama-qarshi tomonga yo’nalgan kuch bilan ta’sir qiladi.

Jism aylana bo’ylab harakatlanganda jismning tezlanishi aylana markaziga tomon yo’nalgan. Shuning uchun bu tezlanish markazga intilma tezlanish deyiladi. Biroq tezlanishni kuch yuzaga keltiradi. Aylana bo’ylab harakatlanayotgan jismga aylana markaziga yo’nalgan kuch ta’sir qiladi. Bu kuch markazga intilma kuch deb ataladi.

Nyutonning 2- qonuniga ko’ra

F_mi = ma_mi, a_mi =

F_mi= m yoki F_mi= m²R

F_mi ga aks ta’sir bo’lgan F kuch markazdan qochma kuch deb ataladi. Bu ikkala kuchning yo’nalishlari qarama-qarshi, lekin miqdorlari teng:

F_mi= F_mq= m yoki F_mq= m²R

Bu formulada:

 - chiziqli tezlik

 - burchak tezlik

R -aylana radiusi

4. Stolning ustida turgan kitobni itarib yuboraylik. Kitob stolning gorizontal sirtida harakatga keladi va boshqa ta’sir ko’rsatilmasa, o’z harakatini sekinlashtirib ma’lum vaqtdan keyin to’xtaydi. Bunga sabab uning stol ustida sirpanishiga tuskinlik qiluvchi va bir-biriga tegib turgan sirtlar orasida vujudga kelgan ishqalanish kuchidir. Yuqoridagi misol asosida, ishqkalanish kuchi jismlarning bir-birlariga nisbatan tezliklariga bog’liq ekanligiga ishonch hosil qilamiz.

Odatda ishqalanishni tashki va ichki ishqalanishlarga ajratishadi. Tashki ishqalanish deb – bir-biriga tegib turgan jismlarning biri ikkinchisining sirtida harakatlanganda sirtlar orasida vujudga keladigan ishqalanishga aytiladi.

Yuqoridagi misolda, kitob va stolning bir-biriga tegib turgan sirtlari orasidagi ishqalanish tashki ishqalanish buladi.

Agar jismlar bir-biriga nisbatan harakatsiz bulsa tinchlikdagi ishqalanish, sirpansa-sirpanish ishqalanish va harakat turiga qarab aylanma, tebranma harakatdagi ishqalanishlarga ajratiladi.

Ichki ishqalanish deb bir jismning turli qismlari orasida vujudga keladigan ishqalanishga aytiladi. Odatda ichki ishqalanish suyuqliklar va gazlarda mavjud bo’lib biz ularga keyinrok tuxtalamiz. 

Tashki ishqalanishni vujudga keltiradigan asosiy sabab bir-biriga tegib turgan sirtlarning notekisligi, ya’ni gadir-budirligidir. Agar sirtlar juda sillik bulsa ishqalanish turli jismlar molekulalari orasidagi tortishish kuchlari natijasida vujudga keladi.

Bir sirtning boshqa sirt bilan ta’sirlanishi ishqalanish deyiladi. Ishqalanishlar 3 xil bo’ladi

1.Tinchlikdagi ishqalanish

2. Sirpanish ishqalanish

3. Dumalanish ishqalanish

Tinchlikdagi ishqalanish kuchi. Jismni harakatlantirish uchun unga F kuch quyilgan. F ning ma’lum qiymatlarigacha jism harakatsiz qoladi. ya’ni jism va stol sirtlari orasida vujudga keladigan kuch jismning stol ustida harakatlanishiga tusqinlik qiladi. Jismlar bir-biriga nisbatan harakatlanmaganda ham ularning bir-birlariga tegib turgan sirtlari orasida vujudga keladigan bunday kuchga tinchlikdagi ishqalanish kuchi deyiladi.

F ning kattaligi _ishq ning kattaligiga teng bo`lganda stol ustidagi jism harakatlana boshlaydi. Demak _ishq

Lekin, shu bilan birga bu kuchlar qarama-karshi yo`nalgandir.

_ishq

 Sirpanish ishqalanish kuchi _ishq bir jism ikkinchi jismga ko’rsatadigan normal bosim kuchi (tayanchning reaksiya kuchi) N ga proportsionaldir, ya’ni F_ishqqμ· N

Bu yerda μ - sirpanish ishqalanish koeffitsienti deyilib, jismlarning bir-biriga tegib turgan sirtlarining xossalariga bog’liqdir.

 Gorizontal holatda yotgan jism uchun tayanchning reaksiya kuchi va jismning stol sirtiga ko’rsatadigan bosim kuchi (ogirlik kuchi) larning kattaliklari teng, yo`nalishlari esa qarama-qarshidir, ya’ni

Qiyalik burchagi ga teng bo`lgan kiya tekislikdagi jismning harakatini kuraylik. Jism harakatga kelishi uchun

F=F_ishq

 Bo`lishi kerakligi bizga ma’lum. Endi burchakning sinusi va kosinusini aniqlaymiz

sin₌; yoki F=P sin cosq; yoki N=Pcos

Psin₌ μ· N=μPcos yoki μ=tg

ning biror ₀ qiymatidan boshlab jism harakatga keladi va

unga jism harakati boshlanadigan chegaraviy burchak deyiladi.

 Ishqalanishning tabiatda va texnikada ahamiyati katta. Ishqalanish bo`lmaganda odamlar va transport vositalari harakatlana olmas edilar. Bu harakatlarni ta’minlovchi omil odam oyoqlari va yer sirti, mashina balonlari va yer sirti orasidagi ishqalanish kuchlarining mavjudligidir. Ba’zi hollarda ishqalanish zarar keltirishi ham mumkin va bu xollarda uni kamaytirish zarur. SHu maqsadda ishqalanuvchi sirtlarga turli yog`lar surtiladi, yoki podshibniklarga o`xshash texnik moslamalardan foydalaniladi.

Inertsial sanoq sistemalariga nisbatan tezlanish bilan harakatlanadigan sanoq sistemalariga noinertsial sanoq sistemalari deyiladi. Bunday sistemalarda Nyuton qonunlari umuman olganda bajarilmaydi. Lekin bu qonunlarni noinertsial sanoq sistemalariga moslash mumkin. Buning uchun esa noinertsial sanoq sistemalariga xos bo`lgan inertsiya kuchlari deyilguvchi kuchlarni hisobga olmoq darkor.

 1. Sanoq sitemasining tezlanish bilan ilgarilanma harakat qilishi natijasida vujudga keladigan inertsiya kuchi.

 2. Aylanma harakat qilayotgan sanoq sitemasida tinch turgan jismga ta’sir etadigan inertsiya kuchi.

Markazidan o`tgan o`q atrofida o`zgarmas ω burchak tezlik bilan tekis aylanayotgan disk bilan tajriba utkazaylik. Disk markazidan R masofada m massali sharcha kuyilgan. Disk harakatlanayotganligi sababli sharchaga

inertsiya kuchi ta’sir etadi. Bu kuchga markazdan kochma inertsiya kuchi deyiladi. Bu kuch ta’sirida jism diskdan otilib ketadi.

 3. Aylanma harakat qilayotgan sanoq sitemasida harakatlanayotgan jismga ta’sir etadigan inertsiya kuchi. 

Oldingi tajribada sharcha radius buylab tezlik bilan harakatlanayotgan xolni kuraylik, ya’ni . Unda sharchaga

koriolis inertsiya kuchi ta’sir etadi.

Xulosalar: Dinamika jismlarning harakatini u yoki bu xaraktyerdagi harakatlarni yuzaga keltiruvchi sabablar bilan bog’langan holda o’rganadi. Dinamikaning vazifasi harakatlanayotgan jismga ta’sir etuvchi kuch bilan shu jism massasi orasidagi bog’lanishni aniqlaydi. Inertlik deb – jismning tinch yoki to’g’ri chiziqli tekis harakat holatini saqlashga intilish xususiyatiga aytiladi.

Uyga vazifa: O’tilgan mavzuni o’qish, ko’rgazmali qurollar tarqatma materiallar (referat, boshqotirma, modellar yasash, plakatlar) tayyorlash:
Mavzuga oid didaktik va texnik vositalar, foydalanilgan jihozlar:

Kodoskop, slaydlar,turli massali aravachalar, plakat, kartochkalar, Nyuton qonunularini namoyish etuvchi qurilma

O’qitish uslublari:

Suhbat, namoyish qilish, ko’rsatish metodi, “Aqliy hujum” metodi

Adabiyotlar:

A.G’.G’aniev, A.K. Avliyoqulov, G.A. Almardonova “Fizika” I –qism 34-43 bet

X.Axmedov, M.Doniyev,Z.Husanov.Fizikadan ma’ruza matni 2004 yil

Sinov savollari:

1. 
   Dinamika bo’limida nimalar o’rganiladi?
   
2. 
   Dinamikaning vazifasi nimadan iborat?
   
3. 
   Nyutonning 1- qonunini ta’riflang.
   
4. 
   Inertsial sanoq sistemalar deb nimaga aytiladi?
   

5. Markazga intilma va markazdan qochma kuchlar.

Aim.uz