Физика маърузалари

Саволлар:

1. 
   Бутун Олам тортишиш šонунини айтиб беринг.
   
2. 
   Нима учун лаборатория шароитида жисмларнинг ўзаро тортишиш кучларини ўлчаб бўлмайди?
   
3. 
   "Инерт" масса ва "Гравитацион" массанинг фарšини тушунтиринг.
   
4. 
   Кеплер šонунлари ва Бутун Олам тортишиш šонуни орасида šандай бођланиш бор?
   

13-маъруза
Тортишиш майдони ва унинг кучланганлиги
Маъруза режаси
Жисмнинг ођирлиги. Ођирлик маркази, вазнсизлик. Эквивалентлик принципи. Тортиш майдони ва унинг кучланганлиги. Космик тезликлар.
Тавсия этилаётган адабиётлар

1. 
   Матвеев А.Н. Механика и теория относительности, М. Высшая школа, 1986, 247 – 256 б., 158-161.
   
2. 
   Дж. Орир. Физика, - М, Мир, 1981, 75 - 79 б.
   
3. 
   Е.М. Гершензон, Н.Н.Малов. Курс общей физики. Механика. М."Прсвещение" 1987г, 272-279 стр.
   
4. 
   Стрелков С.П. Механика, Т."Œšитувчи", 1977г, 276-284.
   

Маъруза матни
Жисм ођирлиги унинг массаси билан мос тушмайди. Одатда уни жисмга таъсир этувчи ођирлик кучининг натижаси сифатида бахолашади. Массаси m бœлган жисмнинг Ер яšинидаги ођирлиги mg бœлади. Жисм тезланувчан ќаракат šилганда ођирлик хаšида юšорида келтирилган таъриф œринли бœлмайди. Масалан, космик станция ичидаги космонавт эркин учиб юради ва œзини вазнсиз ќисоблайди. Холбуки, бу ќолатда ќам унга ођирлик кучи тасир šилаётган бœлади.
Агар жисм бир жинсли бœлса, унинг масса маркази ођирлик маркази билан устма-уст тушади. Жисмларнинг ођирлик марказини šуйидаги усул билан аниšлаш мумкин. Маълумки, ќар šандай жисм жуда кœп майда šисмлардан иборат шундай šисмларнинг ќар бирига Ернинг марказига томон йœналган ођирлик кучи таъсир šилади. ернинг œлчами катта бœлгани учун бу кучларни бир - бирига параллел деб ќисоблаш мумкин. Бинобарин, ќар šандай жимга жуда кœп параллел кучлар таъсир šилади. Бу кучларнинг тенг таъсир этувчиси жисмнинг бутун ођирлигини ифодалайди. Параллел кучларни šœшиш šойдасидан фойдаланиб, кучларнинг тенг таъсир этувчисини топиш мумкин.
Жисмнинг ќар бир айрим šисмига таъсир этувчи ођирлик кучларининг тенг таъсир этувчиси š¢йилган нуšта ођирлик маркази бœлади. Бинобарин, ођирлик кучи š¢йилган нуšтага жисимнинг ођирлик маркази дейилади.
Жисмнинг туюлма ођирлиги пружинали тарози ёрдамида аниšланади. Шундай šилиб туюлма ођирликни медицина тарозиси ёрдамида аниšлаш мумкин. Бу эса жисм томонидан тарозига таъсир этувчи кучдир. Тарози эса бу ќолатда кучга перпендикуляр ќолатда бœлиши керак. а тезланиш билан юšорига ќаракатланаётган лифт ичидаги тарози устида турган одамнинг ођирлиги
, (1)
га тенг бœлади.
Туюлма ођирлик эса
, (2)
бœлиб, пастга томон йœналган ва миšдор жиќатидан m(g+a) га тенг.
Агар лифт пастга томон секинланувчан ќаракат šилса туюлма ођирлик
, (3)
га тенг бœлади.
Лифтнинг эркин тушаётган холатида a=g ва F_W=0 бœлади. Бошšача šилиб айтганда, лифтдаги одам "вазинсизлик" ќолатига тушуб šолади. Ер яšинида ќаракатланаётган космик станция ичидаги космонавт вазинсиз ќолатда бœлади.
Реактив двигательлар ишга тушурилган ваšтлардан бошšа барча холларда космик кемалар эркин тушуш холатида бœлади. Сунъий "Ођирлик" (нагрузка) эса космик кемани айлантириш ќисобига ќосил šилинади.
Ньютоннинг бутун олам тортишиш šонуни жисмнинг гравитацион массасини аниšлаш имконини беради. Гравитацион массани m' деб белгилаймиз. Бу ќолда иккита жисм œртасидаги гравитацион тортишиш кучи бœлади. F=ma тенгламадаги масса инерт масса бœлиб, штрихсиз m харфи билан белгиланади. Ер яšинида эркин тушиш ќолатидаги m₁ массали жисм а₁ тезланиш билан ќаракатланади. Шундай šилиб, šуйидаги тенгликни ёзиш мумкин:
, (4).
Бошšа моддадан иборат бœлган m₂ массали жисм а₂ тезланиш олиш мумкин:
, (5).
(4 ) ни (5) га нисбатини олсак, šуйдагига эга бœламиз:
, (6).
Кœриниб турибдики, агар барча жисмлар бир хил а₁=а₂=g тезланиш билан тушса, инерт массалар нисбати гравитацион массалари нисбатига тенг бœлади. Шундай šилиб, агар šандайдир жисмларнинг бу массалари бир-бирига тенг бœлса, улар бошšа жисмлар учун ќам тенг бœлади. Бошšача šилиб айтганда, агар m₁=m¹₁ бœлса, m₂=m¹₂ бœлади.
Ньютон томонидан а₁=а₂ эканлиги 10^-3 аниšликгача хисоблаб топилган. 1901 йилда венгер физиги Этвеш бундай мосликни 10^-8 аниšликкача ќисоблаган бœлса, Пристонс университети тадšиšотчиси Дикке 1964 йили Этвеш œтгазган œлчашлар аниšлини 300 марта оширди. Бу натижалар барча моддалар учун инерт ва гравитацион массалар аниš мос келишини исботлайди. Бу факт эквилентлик принципи деб аталади. Эквивалентлик принципини экспериментал тасдиšланган табиат šонуни ќисобланади.
Жисмлар орасида ваšтнинг ќар бир моментида масофага бођлиš бœлган ¢заро тортишиш кучи мавжуд. Бутун олам тортишиш šонун яратилган дастлабки даврларда Ньютон œзаро таъсирлашувчи жисмларнинг тезлиги œзаро таъсирнинг узатилиш тезлигидан жуда ќам кичик деб ќисоблаган эди. Кейинчалик эса олимлар œзаро таъсир жуда кичик даšиšада узатилади деб ќисоблай бошлашди. Бундай нуšтаи назар физикада 200 йил давом этди ва узоšдан таъсир šилиш назарияси деб номланди.
Ньютон эса буни инкор этди ва жисмлар орасидаги œзаро таъсир нуšтадан нуšтага оралиš муќит ёрдамида узатилади деб ќисоблади. (Яšиндан таъсир šилиш назарияси). Физиканинг кейинги ривожи шуни кœрсатадики, ихтиёрий œзаро таъсир ёруђликнинг вакуумдаги тезлигидан катта бœлмаган тезлик билан узатилар экан. Тортишиш ёруђлик тезлигига тенг (ёки яšин) тезлик билан узатилади. Статик майдонларда, яъни œзаро таъсирлашувчи жисмлар šœзђалмас бœлса, œзаро таъсирнинг узатилиш ваšти аќамиятга эга эмас. Шундай šилиб, янги физикавий объект - тортишиш (гравитацион) майдон - ќаšидаги тасаввур киритилди.
Агар майдоннинг ихтиёрий танлаб олинган нуšтасига m массали моддий нуšта жойлаштирилса ва F куч œлчанса, майдоннинг šаралаётган нуšтасини вектор катталик - майдон кучланганлигини орšали характерлаш мумкин, яъни
, (7).
Торитишиш майдонининг кучланганлиги берилган нуšтадаги масса бирлигига мос келувчи кучни характерлайди. Шундай šилиб, эркин тушиш тезланиши Ер тортишиш майдонининг кучланганлиги хисобланади. М нуšтавий массанинг ундан масофадаги майдон кучланганлиги šуйдагига тенг:
, (8).
М массанинг жисим хосил šилган тортишиш майдонининг кучланганлиги šаралаётган нуšта координаталарига бођлиš. Шунинг учун кучланганлик "нуšта функцияси" деб аталади.
Ер йœлдошларининг учиш šонунлари планеталарнинг Šуёш атрофида айланиш šонунларига œхшашдир. Агар космик снарядни бирор h баландликдан v тезлик билан горизонтал й¢налишда отилган одатдаги снаряд ёки оддий тош деб тассавур šилсак, у ќолда атмосферанинг таъсири бœлмаганида, унинг барча мумкин бœлган траекториялари планеталарнинг мумкин бœлган ќаракатларига œхшаш бœлади. (1-расм) Снаряднинг бошланђич тезлиги
, (9)
тезликдан кичик бœлганда унинг траекториялари Ернинг маркази билан мос тушувчи эллипс кесмаларидан иборат бœлади. Снаряднинг айлана орбита бœйлаб ќаракат тезлигини šуйидаги шартдан осонгина ќисоблаб топиш мумкин: =g .
h баландликда эркин тушиш тезланиши
, (10)
бунда g₀ - Ер сиртида унинг марказидан r₀ масофадаги тезланиш. У ќолда
, (11) ёки
, (12).
Агар h<< r₀ бœлса, у ќолда

йœлдошнинг Ер радиусига тенг радиусли айлана орбита бœйича ќаракат тезлиги бœлади: бу тезликни биринчи космик тезлик деб аташ šабул šилинган. Бошланђич тезлик v₁ дан катта, лекин
, (13).
šийматдан кичик бœлганда снаряд траекторияси эллипсдан иборат бœлиб, эллипснинг учиб чиšиш нуšтасига яšин фокусида Ер маркази жойлашган. Тортишиш кучи тезланиши катталиги учун ёзилган (10) формулани хисобга олсак, šуйдагини ёзиш мумкин.
, , (14)
Бу формулани ќисобга олсак, Ер учун параболик тезлик šуйидагича бœлади:
, (15).
h<< r₀ ќолда ёки снарядни Ер сиртига уринма бœйича отилганда,
.
Бу катталикни иккинчи космик тезлик дейилади.
Агар снаряд h баландликдан горизонтал тарзда дан катта тезлик билан отилса, у гиперболик траектория бœйича ќаракатланиб, Ернинг тортиш соќасидан чиšиб кетади ёки Šуёшнинг мустаšил йœлдоши, яъни кичкина сунъий планетага айланади.
Мураккаброš ќисоблашларнинг кœрсатишича, учинчи космик тезлик, яъни снаряд Šуёш системасини ташлаб кетиши учун унга Ердан туриб бериш зарур бœлган тезлик šуйидагига тенг:

Бундан келиб чиšадики, планеталар ва умуман, осмон жисмларининг ќаракат šонунлари тушувчи ёки улоšтирилган тошнинг ќаракат šонунларининг худди œзидир ва улар эркин тушишни, яъни ягона бир тортишиш кучи таъсиридаги ќаракатни тавсифлайди.

1-расм