Fan: Fizika Mavzu: Energiya va impuls o'rtasidagi bog'lanish. Ismoilova Nilufarning

Fan: Fizika
Mavzu: Energiya va impuls o'rtasidagi bog'lanish.


Ismoilova Nilufarning

Mustaqil ishi

Tayyorladi: Ismoilova Nilufar

Qabul qildi: Avezmuratov Olloyor

Reja:
1. Energiya haqida ma'lumot.

2. Impuls haqida ma'lumot.

3. Energiya va impuls o'rtasidagi bog'lanish.

1. Energiya (yun.— harakat, faoliyat) — har qanday koʻrinishdagi materiya, xususan,
jism yoki jismlar tizimini tashkil etuvchi zarralar harakatining hamda bu zarralarning oʻzaro
va boshqalar zarralar bilan taʼsirlarining miqdoriy oʻlchovi. Xalqaro birliklar tizimida
energiya xuddi ish kabi joulda; atom fizikasi, yadro fizikasi va elementar zarralar fizikasida
esa elektronvolt on oʻlchanadi. Energiya yoʻqdan bor boʻlmaydi va mavjud energiya
yoʻqolmaydi, faqat u bir turdan ikkinchi turga oʻtadi (qarang Energiyaning saqlanish va
aylanish qonuni). Fizika materiya oʻzaro bogʻlangan modda va maydon shaklida
oʻrganiladi. Materiyaning harakatlariga mos holda energiya shartli ravishda mexanik, ichki,
elektromagnit, kimyoviy va boshqalar turlarga ajratib tekshiriladi. Masalan, kimyoviy
energiya elektronlarning kinetik energiyasi hamda elektronlarning bir-biri va atom yadrolari
bilan oʻzaro taʼsirlari natijasida vujudga kelgan energiyalar yigʻindisiga teng . Muayyan
tizimning holatini ifodalovchi parametrlarga bogʻliq boʻlib, tizimning har bir holatiga aniq
bir energiya qiymati toʻgʻri keladi. Tizim1shng istalgan holatidagi energiya qiymati tizim bu
holatga qanday usul bilan kelganligiga bogʻliq emas. Binobarin, energiya tizim holatining
funksiyasidir. Tutash muhit yoki maydon uchun energiya zichligi va energiya oqimi
tushunchalari qoʻllaniladi. Birlik hajmdagi energiya energiya zichligi va energiya
zichligining uning tarqalish tezligiga koʻpaytmasiga teng kattalik esa energiya oqimi deb
ataladi. Tartibsiz harakatlanuvchi juda koʻp zarralardan iborat tizimlarning , yaʼni
makroskopik jismlarning oʻzaro taʼsirida issiklik miqdori muhim rol oʻynaydi. Tizimning
mexanik harakatlanishi uchun tashqi kinetik energiyasini, boshqa tizimlar bilan
maydonlarning oʻzaro taʼsiri tashqi potensial energiyasini hosil qiladi. Tizimning tashqi
energiyasi tashqi kinetik va tashqi potensial energiyalari yigʻindisiga teng . Makroskopik
harakatsiz, boshqa tizimlar va maydonlar bilan oʻzaro taʼsir qilmagan tizim energiyasi
uning ichki energiyasi boʻladi. Tizimning har qanday holatidagi ichki energiyasi aniq
qiymatga ega, yaʼni ichki energiya holat funksiyasidir. Tizimni tashkil qilgan atomlar va
molekulalarning energiyalari, ular tarkibidagi elektronlar, yadrolarning oʻzaro taʼsir
energiyalari va h.k. ichki energiya tarkibiga kiradi.
Termodinamikada erkin energiya va bogʻlangan energiya tushunchalari qam keng
qoʻllaniladi. Baʼzan energiya turlari ichida issiqlik energiyasi ham mavjud. Tizim
zarralarining betartib harakat energiyasi issiqlik energiyasi deb ataladi. Har qanday jism
yoki elementar zarra energiyaga ega ekan, u massaga ham ega. Ammo shunday zarralar
ham mavjudki, ularning tinch holatdagi massasi nolga teng , binobarin tinch holatdagi
energiyalar ham nolga teng . Fotonlar va neytronlar shular jumlasiga kiradi. Atom yadrosi
nuklonlardan tashkil topgan. Yadroning tinch holatdagi massasi nuklonlarning tinch
holatdagi massalari yigʻindisiga teng emas Bu ikki massa ayirmasi AM yadroning massa
defekti deyiladi. Klassik fizika tushunchalariga asosan har qanday tizimning holatlari
uzluksiz ravishda oʻzgarib, energiyasi uzluksiz qiymatlarga ega boʻlishi mumkin. Ammo
kvant nazariyasiga asosan harakatlari chegaralangan hajmdagi fazoda sodir boʻlayotgan
mikrozarralar har qanday holatlarda boʻla olmaydi, u faqat maxsus holatlardagina boʻlishi
mumkin, binobarin bu holatlarga tegishli energiya uzlukli qiymatlarga ega boʻladi.
Tashqaridan energiya kvantini qabul qilgan tizim koʻproq energiyali holatga oʻtadi.
Energiya kvantini tashqariga chiqarish natijasida tizim kamroq energiyali holatga qaytadi.
Barcha tabiat hodisalari, insonning butun hayoti va faoliyati energiya bilan bogʻliq. Keng
koʻlamli energetika sohasi energiya tushunchasiga asoslangan. Energiya shakllarini oʻzaro
almashtirish, energiyani uzoq masofalarga uzatish, uning maʼlum manbalaridan
foydalanish, yangi energiya manbalarini qidirish kabi masalalar fan va texnika uchun
asosiy muammolardan biri hisoblanadi. Suv, shamol, oʻrmon, koʻmir, neft, gaz kabi
cheklangan yer boyliklaridan katta surʼatlar bilan foydalanilishi natijasida ular tobora
kamayib bormoqda, binobarin kishilik jamiyati oldida turgan dolzarb masala yangi
energiya manbalarini qidirib topish. Hozirgi kunda diqqatga sazovor boʻlgan yangi
energiya manbalari Quyosh (qarang Geliotexnika, Geliofizika) va atom yadrosi hisoblanadi.
Ogʻir element yadrolarining parchalanishidan hosil boʻladigan energiyadan xalq xoʻjaligida
tobora keng foydalanilmoqda (qarang Atom reaktori, Atom elektr stansiyasi). Yengil
element yadrolari qoʻshilishidan ogʻirroq element yadrolari paydo boʻlishida ajralib
chiqadigan energiyadan foydalanish eng muhim masalalardan biri hisoblanadi.
2. Impuls (lot. impulsus — zarba, turt-ki) — 1) mexanikada — mexanik harakat
oʻlchovi; moddiy nuqta deb hisoblanishi mumkin boʻlgan jism massasi t ni uning harakat
tezligi v ga koʻpaytmasiga teng boʻlgan kattalik: R= mv. Har qanday qattiq jismni N ta
moddiy nuqtadan iborat deb qaraladi. Qattiq jismning I.i uni tashkil etuvchi moddiy
nuqtalar I.larining vektor yigʻindisiga teng . Tashqaridan Gʻkuch taʼsir etayotganida jism I. i
ham son qiymati boʻyicha, ham yoʻnalishi boʻyicha oʻzgarishi mumkin. 2) Toʻlqin I. —
elektromagnit toʻlqinlari ham I.ga ega ekanligi, mas, yorugʻlik nurlarining toʻsiqqa bosim
koʻrsatishi orqali namoyon boʻladi. Yorugʻlik zarrasi — fotonning tinchlikdagi massasi ty
boʻlmaydi, yaʼni u tinch holatda mavjud boʻla olmaydi, paydo boʻlgan ondayoq tezlik s bilan
harakatlana boshlaydi. 3) Kuch I.i — kuchning biror vakt ichidagi taʼsir oʻlchami; kuchning
oʻrtacha qiymati Gʻ.r ni shu kuch taʼsir etgan vaqt t ga koʻpaytmasiga teng . 4) Elektr I.i —
tok kuchi yoki kuchlanishining qisqa vaqtli oʻzgarishi.
3. Yangilikni bayon qilishda, avvaldan ma'lum bilimga suyanish kerak.
O'quvchi E=Mc2 formulani biladi deb qabul qilamiz.
Bu formulani Eynshteyn kashf qilgan. Endilikda biz, tezkor zarrachalarning energiyasini
qanday hisoblashni yoki shunchaki yerda yotgan toshda ham, foydalanilmay yotgan
behisob energiya zaxiralari mavjudligini aynan u tufayli bilamiz. U mazkur formula
amaliyotda birinchi marta zarur bo‘lishidan ancha avval (1919-yilda birinchi marta yadroviy
parchalanish qayd etilishidan ancha avval) keltirib chiqargan edi. 1905-yildayoq Eynshteyn,
tezkor zarrachalarning energiyasi va impulsini odatiy formulalar E=mv2/2 yoki P=mv bilan
hisoblab bo‘lmasligini isbotlab bergan edi. U yana ko‘plab narsalarni isbotlab berdi, u
bizning asosiy tushunchalar: zamon, makon, harakat, Yorug‘lik va massalar haqidagi
tasavvurlarimizni tom ma'noda o‘zgartirib yubordi. Lekin biz uchun hozircha uning
energiya va impuls haqida nimalar degani muhimroq.
Eynshteyn kashfiyotinining mohiyatini tahminan shunday bayon qilish mumkin. Olamda
Yorug‘likdan tezkorroq hech narsa yo‘q. Va bir Yorug‘lik boshqasidan tezroq bo‘lishi
mumkin emas. Har qanday Yorug‘lik (bo‘shliqda) domiy bir xilda tezlik bilan harakatlanadi.
Shu tufayli ham Yorug‘lik tezligini birlik uchun qabul qilish qulay. Boshqa har qanday
harakat, masalan biror jismning harakati Yorug‘likning tarqalish tezligidan yuqori bo‘lishi
mumkin emas, ya'ni, har qanday jismning tezligi doimo birdan kichik.
Lekin unda, biror bir kuch ta'sirida juda uzoq vaqt tezlanish berilgan jism bilan nima yuz
beradi? Axir har qanday kuch tezlanishni keltirib chiqaradi, tezlanish esa tezlikni orttiradi,
shunday ekan, tezlanish olayotgan jismning tezligi o‘sha birlikdan ortib ketadigan vaqt
yetib kelmaydimi? Lekin, bu bo‘lishi mumkin emas; demak, tezlikni ortishi bilan tezlanish
ham asta sekin kamayib borishi - shunday tez kamayishi kerakki, tezlanayotgan jism
tezligini birlikdan ortib ketishigaulguradigan holatga yeta olmaydigandarajaga kamayishi
kerak. Lekin doimiy ta'sir etuvchi kuch ta'siri ostida tezlanish kamayadi degani nimasi?
Qanaqasiga bunday bo‘lishi mumkin? Harkatning boshqa xususiyati ma'lum: tezlanish
jismning massasiga teskari proporsional -
Jism qanchalik og‘ir bo‘lsa, unga aynan bir hil kuch bilan tezlanish berish ham shuncha
qiyinroq. Demak, xulosa qilish mumkinki, massa ortayotganligi sababli tezlanish
kamaymoqda. Shunda mulohazalar o‘zaro tutashadi: tezlik ortishi bilan jism og‘irlashib
boradi va endilikda avvalgi kuch unga avvalgiday tezlanish berish uchun yetarli bo‘lmay
qoladi. Tezlanish pasayadib lekin tezlik deyarli o‘zgarmaydi. Eynshteyn jism tezligi v ning
yorug‘lik tezligi ga (birlikka) yaqinlashishi sayin, jismning massasining ortishini ifodalovchi
formulani keltirib chiqardi.
Bu yerda m orqali jismning massasi belgilanga, jism tinch holatdaligidagi v=0. Birlikka
yaqinlashib borayotgan tezlikda, kasrning maxraji borgan sari kichiklashib, kasrning o‘zi
esa kattalashib boradi.
Endi savolga boshqa tarafdan yondoshamiz. Ma'lum vaqt davomida jismga ta'sir etgan
kuchni odam yoki dvigatel sarflashi kerakku. Masalan, dvigatel bo‘la qolsin. U qanchadir
vaqt davomida ishladi, buning uchun yoqilg‘i ishlatdi, energiya sarfladi. Energiya esa o‘z
o‘zidan, izsiz yo‘qolib ketishi mumkin emas. Ko‘rinishidan u, tezlanish olayotgan jismga
uzatiladi va bu jism dvigatel qancha uzoq ishlasa, shuncha ko‘p energiyani o‘ziga singdirib
oladi. Lekin, jismning tezligi baribir birlikdan ortib keta olmasligi ma'lum bo‘lsa, unda jism
shuncha energiyani qayerga singdiradi? Jumboqning yechimi oddiy: ko‘rinib turibdiki,
energiya, jismning massasini ortishi jarayoniga sarflanmoqda. Massaning ortishi -
energiyaning ortishini o‘zida aynan aks ettiradi. Yana barchasi mos kelyapti: kuch jism
ustida ish bajaradi, uning energiyasini orttiradi; energiya yig‘ilib boradi, jismda to‘planadi,
uning massasaini orttiradi. Mashhur E=Mc2 Formula Qayerdan Kelib Chiqishi Mumkinligi
tushunarli bo‘lib qoladi. Biz uni E=M ko‘rinishida yozamiz, chunki biz yorug‘lik tezligini birlik
uchun qabul qildik. Biz E=Mc2 formulani keltirib chiqardik deb o‘ylamang. U umuman
boshqacha mulohazalar orqali keltirib chiqarilgan. Biz uning ma'nosini oddiy usulda
tushuntirdik holos.