Yorug‘likning qaytish qonuni

Tayanch so’zlar: nisbiylik nazariyasi, postulot, relyativistik, inersial, noinersial.

Umumta’lim maktablari uchun fizika dasturida o’quvchilarni Eynshteynning nisbiylik printsipi bilan tanishtirish, yorug’likning vakuumdagi tezligini tabiatda bo’lgan katta tezlik ekanligini, tezliklarni ko’shishning relyativistik qonunini o’rgatish, jism massasini tezlikka bog’liqligi va massa bilan energiyaning bog’lanishini tushuntirish tavsiya etiladi.

Bu tushunchalarni o’tish uchun dasturda KHK fizika dasturida 5 soat AL fizika dasturida 20 soat vaqt ajratilgan.
O’quvchilarni Eynshteynning nisbiylik printsipi bilan tanishtirishdan avval, bu printsip nima haqida ekanligini aytib o’tish kerak. Buning uchun mutloq (absolyut) harakat tushunchasi qachonlardir bo’lganligi, keyinchalik fiziklarning kuzatishlari, o’tkazgan tajribalari natijasida bunday tushunchaning, ya’ni mutloq harakatning inkor etilganligi haqida so’zlanadi. Har qanday harakatning nisbiy ekanligi, shuning uchun harqanday jism harakatini o’rganish boshqa jismlarga, sanoq sistemalarga nisbatan qaralishi o’quvchilarga tushuntiriladi. Ana shu boshqa jismlar (sanoq sistemalar) to’g’ri chiziqli tekis harakat qilayotgan bo’lsa, ya’ni inertsial sanoq sistemalar bo’lsa, bunday holdagi nisbiylik printsipiga asoslangan nazariyasi Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasi deyiladi.
Eynshteynning maxsus nisbiylik printsipi ikkita postulatdan iborat bo’lib, bu postulatlarni keltiramiz.
1. Birinchi postulat. Fizika qonunlari barcha inertsial sanoq sistemalarda bir hilda yuz beradi. Bu printsipni tushuntirish uchun qo’zg’olmas “k” sistemani olib, unga nisbatan ikkita, bir hil ishorali zaryadlarning o’zaro ta’sirini o’rganamiz (119-rasm). Ma’lumki bu zaryadli zarrachalar o’zaro ta’sirlashib bir birlarini itarishadi. Itarishish kuchi Kulon qonuni asosida aniqlanadi.

Endi ikkita K va K1 sanoq sistemalarini olamiz (120-rasm). K qo’zg’olmas, K1 qo’zg’oluvchi sanoq sistema. K1 sistema K ga nisbatan V o’zgarmas tezlik bilan harakatlanadi. Avvalgidek bir hil ishorali zaryadlarning o’zaro ta’sirini o’rganamiz. Bunda zaryadli zarralar orasida itarish kuchidan tashqari, elektromagnit tortishish kuchi ham mavjud. Nega? CHunki, bu zaryadli zarralar qo’zg’oluvchi sistemada u bilan birga qo’zg’olmasga nisbatan harakatda. Harakatda bo’lgan zaryadli zarralar atrofida elektr va magnit maydon hosil bo’lganligi uchun, Kulon itarish kuchi va elektromagnit tortishish kuchi mavjud. Demak, tabiatning qonunlari barcha inertsial sanoq sistemalarda bir hil kechar ekan.
2. Ikkinchi postulat. Yorug’likning vakuumdagi tezligi barcha inertsial sanoq sistemalarda bir hil, ya’ni yorug’lik manbai va kuzatuvchining tezligiga bog’liq bo’lmay, (2,997925 ± 0,000010) · 108 m/s ga teng.
Bu postulatni tushuntirish uchun quyidagi faraziy (121-rasm) misolga o’quvchilarning e’tiborlarini qaratamiz. Qo’zg’olmas K va qo’zg’oluvchi K1 koordinata sistemalarining koordinata boshlari ustma-ust tushib turganda qisqa muddatli chaqnash yuz berdi deylik t vaqt oraligida koordinata sistemalarining biri ikkinchisiga nisbatan V · t ga siljiydi. CHunki qo’zg’oluvchi K1 koordinata sistemasi qo’zg’olmas K ga nisbatan V tezlik bilan harakatlanadi.
Xuddi shu vaqt oraligida yorug’likning chaqnashi bilan hosil bo’lgan sferik to’lqin sirtining radiusi C · t ga teng bo’ladi. Ma’lumki K va K1 koordinata sistemalari teng huquqli, yorug’likning tezligi har ikki sistemada ham bir hil. K sistemadagi kuzatuvchi nuqtai nazariridan sferaning markazi “0” nuqta, K1 sistemadagi kuzatuvchi nuqtai nazaridan sferaning markazi 01 nuqta. Bitta sferik sirt ikki 0 va 01 markazlarga ega bo’laolmaydi-ku. Bu noaniqlik. Bunday noaniqlik katta tezlik bo’lganda qo’llab bo’lmaydigan, fazo va vaqt haqidagi klassik tasavvur sabablidir.
Nisbiylik nazariyasidan kelib chiqadi-ki, yorug’likning vakuumdagi tezligi, tabiatda o’zatiladigan o’zaro ta’sirning eng katta tezligidir.
Tezliklarni qo’shish
Ma’lumki edi.
I – qo’zg’olmas sistemaga nisbatan jismning tezligi.
I’ – jismning harakatlanuvchi sistemaga nisbatan tezligi.
– harakatlanuvchi sistemaning qo’zg’olmas sistemaga nisbatan tezligi.
Harakatning nisbiyligi tushunchasidan kelib chiqadigan tezliklarni qo’shishning klassik qonuni hisoblangan bu qonun, yorug’likning vakuumdagi tezligini o’zgarmasligini inkor etadi. Agar shunday bo’lsa, Eynshteynning ikkinchi postulati nisbiylik printsipiga qarshimi? Yo’q, qarshi emas, faqat tezliklarni qo’shishning boshqa usuli bor deydi Eynshteyn.
Ana shu boshqa usulni tushunish uchun ikkita K, K1 koordinatalar sistemasi chiziladi (122-rasm). K koordinata sistemasiga nisbatan K1 sistema V tezlik bilan abtsissa o’qi bo’ylab harakatlansin. K1 qo’zg’oluvchi sistemada U1 tezlikka ega bo’lgan jism K qo’zg’olmas sistemaga nisbatan tubandagi formula orqali topiladigan U tezlikka ega bo’ladi.

Agar tezliklar uncha katta bo’lmasa, ya’ni kichik tezlik bo’lganda, formulani maxrajidagi ikkinchi xadni tashlab yuboriladi. bo’lganda formula quyidagi ko’rinishga keladi.
bo’lganda, bo’ladi.

Qo’zg’aluvchi sistemadagi jism tezligi U1 va shu sistemaning qo’zg’olmasga nisbatan tezligi qanday qiymatga ega bo’lmasin (yorug’likning vakuumdagi tezligi “S” dan katta bo’lmaganda) natijaviy tezlik “U” “S” dan katta bo’laolmaydi.
Tezliklarni qo’shish qonunini mustahkamlash uchun fizikadan masalalar yechish maqsadga muvofiq.
Massaning tezlikka bog’liqligi
Maxsus nisbiylik nazariyasiga asosan yorug’likning vakuumdagi tezligi chegaraviy, ya’ni eng katta tezlikdir. Tabiatda yorug’likning vakuumdagi tezligidan tez tarqaladigan harakat yo’q. Bu fikrga klassik mexanika qonunlari qarshi. CHunki , desak,
bo’ladi. Formuladan ko’rinib turibdiki, kuch F cheksiz ko’p vaqt ta’sir etib tursa, tezlik ixtiyoriy katta qiymatga ega bo’la olishi mumkin, ya’ni yorug’likning vakuumdagi tezligidan katta bo’lib ketishi mumkindek ko’rinayapti. Bunday holni bo’lishi mumkin emasligini maxsus nisbiylik nazariyasi isbotlab, massaning nisbiyligini ya’ni massaning qiymati hisob sistemasini tanlanishiga bog’liqligini tushuntiradi. Jism shunday bir sistemada bo’lsa-ki, unda u tinch turgan bo’lsa, uning massasi m0 ga teng bo’ladi.
tezlik bilan harakatlanuvchi inertsial sanoq sistemada shu jismning massasi quyidagiga teng bo’ladi.

bo’lganda m bilan m0 o’rtasida farq mavjud emas. Bu formula shuni ko’rsatadi-ki, tinchlik holatiga massaga ega bo’lgan jismlar tezlik bilan ham harakatlanaolmas ekanlar. CHunki da massa cheksiz katta qiymatga ega bo’lishi kerak. Bunday bo’lishi mumkin emas ya’ni bunda fizik ma’no yo’qoladi.
Maxsus nisbiylik nazariyasida impul’sning saqlanishi qonuni bajariladi. Impul’s deganda quyidagi formuladan topiladigan R kattalik tushuniladi.

N’yutonning ikkinchi qonuni tubandagi ko’rinishda o’rinli:
bu yerda
Massa bilan energiyaning bog’lanishi. Bu mavzuni tushuntirish uchun massani formulasi
(1) ni yozib, uning maxrajini tubandagidek yozish mumkinligini ko’rsatamiz.

bo’ladi. SHuni etiborga olib massani topish formulasi (1) ni tubandagidek yozamiz.

(2) ni o’ng va chap tomonlarini S2 ga ko’paytirib

(3) ni hosil qilamiz.
- zarraning to’liq energiyasi, - zarraning xususiy energiyasi
- kinetik energiya
Zarraning to’liq energiyasi nisbiy kattalik bo’lib, quyidagicha topiladi.

Bu formuladan qo’rinib turibti-ki, massa bilan energiya o’zaro bog’liq. Agar energiya qadar ortsa, massa ga ortadi. S yorug’likning vakuumdagi tezligi (maxraj) katta qiymatga ega bo’lganligidan o’zaro ta’sir vaqtida qizish ro’y bersa ham, massa juda kam o’zgaradi.
Maxsus nisbiylik nazariyasida energiyaning saqlanish qonuni quydagicha: zarraning kinetik va xususiy energiyalarini yig’indisi o’zgarmas kattalikdir. Yoki to’liq energiya o’zgarmas, massa ham saqlanadi.
Asosiy adabiyotlar
1.Djo’rayev M. Fizika o‘qitish metodikasi. T.TDPU., 2010.
2.Mirzaxmedov B. va b. Fizika o‘qitish metodikasi. 1- va 2- qismlar. T., TDPU., 2010
3. M. Djurayev, V.Sattorova. Fizika o’qitish nazariyasi va metodikasi. Toshkent-2015.
4.Sadriddinov N, Raximov A, Mamadaliev A, Jamolova S. Fizika o’qitish uslubi asoslari. Toshkent, O’zbekiston, 2006.
5.O’rta maktabda fizika o’qitish metodikasi. Molekulyar fizika. Elektrodinamika. Toshkent “O’qituvchi” 1992.
6.P.Xabibullaev, A.Boydedaev, A.Baxromov, M/Yo’ldasheva. 8 – sinf uchun darslik. Toshkent 2010.
7.A.T. Glazunov, I.I. Nurminskiy, A.A. Pinskiy. O’rta maktabda fizika o’qitish metodikasi. Toshkent, “O’qituvchi” 1996.