Физика кафедраси физика фанидан маърузалар

УЗБЕКИСТОН РЕСПУБЛИКАСИ ПОЧТА ВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ АГЕНТЛИГИ ТОШКЕНТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА АЛОКА ОЛИЙГОŸИ Физика кафедраси ФИЗИКА ФАНИДАН МАЪРУЗАЛАР МАТНЛАРИ. ТОШКЕНТ 2000

1 – маъруза.

Кириш.

Физика материянинг турли шаклларини, уларнинг тузилиши, ¯аракат œонунлари ва уларнинг боšланишини ¢рганади. Физика œонунлари техникада œ¢лланилади, шунинг учун физика техниканинг асосидир.
Физик œонунларни яратиш учун табиат ¯одисалари кузатилади, физик катталикларнинг муносабати ¯исобга олинади.
Физик катталикларнинг к¢п турлари мавжуд. Улардан баъзилари ¢згармас электромагнит т¢лœинларининг вакуумдаги тезлиги, Планк доимийси, электроннинг заряд ва массаси, электр ва магнит доимийлари ва бошœалар. Бошœалари предметнинг ¸ки фазанинг турли саноœли хоссаларини характерлайди : масса, ¯арорат, жисмнинг зичлиги, электр заряд, магнит майдон кучланганлиги ва бошœалар. Улар ¢згаришлари мумкин.
Физик катталиклар махсус танланган ¢лчамларда ¯исобланади. Улардан баъзилари к¢пинча бу узунлик, ваœт ва масса асосий деб œабул œилинган б¢либ, œолганлари улар орœали ифодаланади. Кабул œилинганлари асосий ¢лчов бирликлари, улар орœали олингалари ¯осилавий бирликлар дейилади. Бу табиатда б¢ладиган ¯одисаларни кузатишда œулайдир.
¡лчамлик œуйидагича белгиланади, масалан, иш ¢лчов бирлиги:

[А]=[F]* [S] = 1 н * 1 м = 1 нм = 1 нс

Табиат ¯одисаларини сунъий ¯осил œилиб ¯ам кузатиш мумкин, яъни тажриба ¢тказиш й¢ли билан. Бу табиийга нисбатан жуда œулайдир.
Биринчидан, ¯одисани œулай ваœтда ¢тказиш мумкин, иккинчидан, табиий ¯одисалар жуда мураккаб, чунки бу ерда турли омиллар ¯аракат œилади, уларнинг бири кучли, бошœаси кучсиз, тажрибада асосий б¢лмаган таъсирларни й¢œ œилиб, фаœатгина асосий таъсирнинг ¢зини олиш мумкин. Масалан, жисмнинг оšирлик кучи таъсиридаги ¯аракатини ¢рганишда жисмни ¯авоси с¢риб олинган вертикал трубадан мажбуран тушириб, ¯авонинг œаршилик кучини й¢œотиш мумкин .
Биз бунда ¢рганиш осон б¢лган, ихчамлашган ¯одисанинг моде-лини оламиз. Бундай схематик ¯одисалар асосида олинган œонунлар жуда соддадир.
Лекин техниканинг яхши ривожланмаганлиги сабабли табиатдаги ¯одисаларнинг ¯аммасини хам масалан, юлдузларда мавжуд б¢ладиган жуда юœори ¯арорат ва босим ¸ки космик заррачалар ¯аракатидаги катта тезликларни тажрибада кузатиб б¢лмайди.
Бундай ¯олларда схематик моделларни кузатишда мантиœий хулосалар ¸ки табиий ¯одисаларни кузатишда мавжуд œонунлар орœали œонунлар ¯осил œилинади.
Физик жисмлар соддалаштирилган моделининг кенг тарœалган к¢риниши моддий нуœта ва абсолют œаттиœ жисмдир. Жисмларнинг ¯аракатини маълум масофада ¢рганишда масофа катта б¢лса, жисмнинг ¢лчамлари ва шаклини эътиборга олмаса ¯ам б¢лади. Бундай жисмлар моддий нуœталар дейилади, лекин унинг физик хусусияти б¢либ, бу унинг массасидир. Бу таœœослашни катта жисмлар учун ¯ам к¢риш, масалан, ›у¸ш атрофида айлана¸тган планеталарнинг ¯аракатида ¯ам кузатиш мумкин.
Шундай œилиб жисмларнинг ¯олати ва ¯аракати кузатилганда к¢п ¯олларда биз моддий нуœтанинг ¯аракат œонунларидан, бошœа ¯олларда эса ( айланма ¯аракатда) мутлаœ œаттиœ жисм тушунчасидан фойдала-намиз.
Мутлаœ œаттиœ жисм тушунчасига олий узоœ таъсир назарияси билан боšлиœ, бунга биноан жисмнинг ¯амма нуœтасида ташœи кучларнинг таъсири бирдек ва бир ваœтда б¢лади. Демак, жисмнинг барча нуœталари бир ваœтда ¯аракатга келади, агар бунда яна бир хил тезликлар билан б¢лса, жисм мутлоœ œаттиœ ¯аракат œилади.
Агар кучлар таъсири тезлик билан таœалади деб ¯исобланса, бунда у жисмнинг турли нуœталарига турли ваœтларда етиб боради ва бу нуœта-лар ¯ам турли бир ваœтда ¯аракатга келади. Жисм деформацияланади, лекин куч таъсири тугагач, ¢з шаклига келиши мумкин. Бу ¯олатни тавсифлаш учун бир œанча янада мураккаб модель мутлаœ эластик жисм œ¢лланилади. У, масалан, жисм орœали т¢лœинларнинг тарœалишини тадœиœ этишга ¸рдам беради.
Оддий механикада к¢пинча модий нуœта ¸ки мутлаœ œатиœ жисм ¯аракатини ¢рганиш билан чекланади. Таъсир узатилишининг охирги тезлиги яœин таъсир назарияси билан боšлик : таъсир майдон ¯осил б¢ладиган оралиœ фазодаги нуœта орœали узатилади. Майдон нуœталарида šала¸нланиш ¯осил б¢либ, у аста – секин нуœтадан – нуœтага чегаравий тезлик билан узатилади. Бунда оралиœ му¯ит бир жисм ¯аракатининг бошœасига узатилишида биринчи даражали œийматга эга. Атомлардан тузилган модда ва майдон материянинг иккита асосий к¢ринишидир.
Тажриба ¢тказиш жара¸нида физик катталикларни ¢лчаш улар ¢ртасидаги математик алоœани топишга имкон беради, яъни физик œонунларни формула к¢ринишида ифодалаш мумкин. Оддий ¸ки дифференциал œонунлар физик катталикларнинг чексиз кичик ¢зга-ришлари ¢ртасидаги алоœани ифодалайди. Дифференциал œонунларнинг турли катталиклар ¢ртасидаги боšлиœлик к¢пинча пропорционал ¯исоб-ланади. Катталикларнинг охирги ¢згаришларини боšлайдиган œонунлар дифференционал œонунлар йиšиндиси ¸ки интеграл билан олинади. Булар интеграл œонунлар дейилади. Олинган боšланишлар формула ¸ки график шаклида ифодаланади.
Физик œонунларни ифодалайдиган формулалар аниœ физик маъ-нога эга. Уларни с¢з билан ¢œиш керак. Масалан, Р = пк Т формула-си шундай ¢œилади :
«Идеал газ босими унинг ¯ажм бирлигидан молекулалар сонининг Больцман доимийси ва кельвинлардан газ ¯арорати к¢пайтмасига тенг» .
Физик œонунлар шу маънода мутлаœки, улар турли ¯одисалар ¢ртасидаги объектив алоœани акс эттиради, лекин шу билан бирга улар нисбийдир, чунки уларнинг к¢пчилиги маълум шароитлардагина т¢šридир. Масалан, идеал газнинг ¯олати тенгламаси тахминан газлар учун фаœат паст босимларда ва œи¸сан юœори ¯ароратлардагина ¢зини оœлайди. Ÿарорат ва босим к¢рсатилган чегаралардан четга чиœиши биланоœ улар нот¢šри б¢либ œолади.
Физик жисмлар ва уларда содир б¢ладигон ¯одисаларни ¢рганиш-нинг иккита асосий усули мавжуд.
Биринчиси – макроскопик ( термодинамик ¸ки феноменологик) усул. Бу ерда жисм яхлит ¯олда, унинг майда тузилишига ва кичик заррачаларининг ¯аракатига эътибор бермасдан ¢рганилади. Бу жисм одатда 10^-8 ва ундан катта ¢лчамда б¢либ, заррачаларининг сони жуда каттадир.
Иккинчиси – микроскопик ¸ки молекуляр – кинетик усулдир. Бу ерда жисимдаги 10^-10 ва ундан кичик ¢лчамдаги айрим заррачаларнинг ¯аракати к¢риб чиœилади. Уларнинг ¯аракати ва ¢заро таъсиридан жисм б¢йсинадиган œонунлар чиœарилади. Бунда албатта, катта миœдордаги заррачаларнинг ¯ар бирига оддий механика œонунларини œ¢ллаш имконияти й¢œ. Бундай ¯олларда статистик усулдан фойдаланилади, у оддий к¢ринишда œуйидагичадир, ¯ар бир заррача учун уларнинг барчасига бир хил б¢лган баъзи бир ¢ртача хоссалар олинади, кейин заррачалар сонини ¯исобга олиб, умумий œонунлар чиœарилади. Молекуляр – кинетик, электрон назарияси, œаттиœ жисм физикаси ва физиканинг бошœа б¢лимларида шундай œилинади.
Макроскопик назарияда жисмнинг тузилиши узлуксиздир ва бу шундай жисмлар учун дифференциал ¯исоблаш формулаларини œ¢ллаш-га имкон беради, деб ¯исобланади. Лекин физикада чексиз кичик деб жисмнинг тахминан шундай œисми олинадики, бунда у ¯ам деганда айрим молекула ¸ки атомлар ¢лчамидан 100 баравар катта, шу билан бир ваœтда бу œисмлар жисмнинг ¢з катталигига œараганда кичикдир.
Оддий ¸ки классик механика чегарали œ¢лланиш со¯асига эга. Улар вакуумдаги С нур тезлиги С га œи¸с œилгандаги кичик тезликдаги жисмлар учунгина т¢šри б¢либ, бу жисм массаси айрим атом ва молекулалар массасига нисбатан каттадир ( m << 10 ^–25 кг). Тажрибада бундай тезлик ва массалар билан доимо иш к¢рилади.
Агар С га œи¸слаганда ¯аракат тезлиги сезиларли б¢лса, классик механика формуласи нуœсонга й¢л œ¢яди, унинг ¢рнига релятивистик механика ( нисбийлик механикаси) формуларидан фойдаланиш зарур, агар жисм массаси к¢рсатилганидек ¸ки ундан хам кичик миœдорга эга б¢лса, бунда квант – механикасидан фойдаланиш керак. Униси ¯ам, буниси ¯ам бир ваœтда б¢лган ¯олларда (яъни катта т¢лик ва кичик масса) релятивистик квант механикаси œонунларидан фойдаланиш зарур, лекин улар ¯али унча ишлаб чиœилмаган.
С

1. 
   -расм барча механикалар турларининг œ¢лланиш со¯асини к¢рсатади.
   

( m - жисм массаси, V- унинг тезлиги). Классик механика кичик тезлик ва катта массаларга жавоб беради, катта тезлик учун ( лекин С дан катта эмас) релятивистик механика, кичик тезликлар ва кичик массалар учун эса квант механика, катта тезлик ва кичик массалар учун релятивистик – квант механика жавоб беради.