Laboratoriya ishi №1 kinematika va dinamika qonunlarini o‘rganish (Atvud mashinasi yordamida) Ishning maqsadi

LABORATORIYA ISHI №1
KINEMATIKA VA DINAMIKA QONUNLARINI O‘RGANISH
(Atvud mashinasi yordamida)
Ishning maqsadi: Kinematika va dinamika qonunlarini o‘rganish hamda
mexanik harakatlarni tavsiflashda tadbiq qila olish.
Kerakli asbob va materiallar: Atvud mashinasi, qo’shimcha yukchalar, sekundomer.
I. Qisqacha nazariy tushunchalar
Kinematika va dinamika mexanikaning asosiy qismlaridan bo’lib, kinematika jismlar harakatini uni yuzaga keltiruvchi sabablarga bog’liq bo’lmagan holda o’rganadi, dinamika esa harakatni uni yuzaga keltiruvchi sabablarga bog’liq holda talqin qiladi.
Vaqt o’tishi bilan jismning vaziyatini sanoq jism deb ataluvchi boshqa bir jismga nisbatan o’zgarishi mexanik harakat deyiladi. Mexanik harakatni tavsiflashda bir qator fizikaviy tushunchalar va fizikaviy kattaliklardan foydalaniladi:
Traiktoriya-jismlarning butun harakati davomida fazoda yoki tekislikda qoldirgan izi.
Yo’l-bu traiktoriyaning uzunlik o’lchovi hisoblanadi. Ya’ni metrlarda o’lchanadigan fizik kattalikdir.
Ko’chish-jismning boshlang’ich va oxirgi vaziyatlarini tutashtiruvchi yo’nalishga ega bo’lgan to’g’ri chiziq kesmasi bo’lib u ham yo’l kabi metrlarda o’lchanadigan fizik kattalikdir.
Tezlik-jism harakati davomida bosib o’tgan yo’lining shu yo’lni bosib o’tish uchun ketgan vaqtiga nisbati bilan xarakterlanadi.
(1)
Tezlanish-vaqt o’tishi bilan harakatlanayotgan jism tezligining o’zgarishidir
(2)
Kuch- mavzudan kelib chiqib, jismni mexanik harakatga keltiruvchi fizik kattagik hisoblanadi. Jismlar orasidagi o’zaro ta’sirni ifodalaydi.
Inersiya-jism o’zining xolatini yoki harakat tezligini saqlab qolishga intilishidir.
Massa-esa inersiyani xarakterlovchi asosiy kattalikdir.
Bundan tashqari, mexanik harakat ikkita jihatga ko’ra turlarga ajraladi:

1. 
   Traiktoriyaning shakliga ko’ra:
   

-Agar traiktoriyaning shakli to’g’ri chiziqdan iborat bo’lsa bunday harakat to’g’ri chiziqli harakat deyiladi.
-Agar traiktoriyaning shakli egri chiziqdan iborat bo’lsa bunday harakat egri chiziqli harakat deyiladi.

2. 
   Hasrakatni xarakterlaydigan asosiy fizik kattaliklarning o’zaro munosabatiga ko’ra:
   

Jismlarning tezligi vaqt davomida o’zgarishsiz qolsa, bunday harakat tekis harakat deyiladi.
Jismlarning tezligi vaqt davomida o’zgarib tursa, bunday harakat o’zgaruvchan harakat deyiladi.
Agar teng vaqtlar oralig’ida jismning tezligi bir xil kattalikka o’zgarib borsa bunday harakat tekis o’zgaruvchan harakat deyiladi. a tezlanish bilan harakatlanayotgan jismning t vaqtdan keyingi tezligi va bosib o’tgan yo’li tekis tezlanuvchan harakatda
υ=υ₀+at, (3)
Tekis sekinlanuvchan harakatda esa
υ=υ₀ - at, (4)

ifodalar orqali topiladi. Tekis tezlanuvchan harakatda tezlik vektorining yonalishi bir xil, sekinlanuvchan harakatda esa qarama-qarshi bo’ladi.

To’g’ri chiqli tekis tezlanuvchan harakatda koordinataning vaqt bo’yicha o’zgarishini ifodalovchi tenglamaga harakat tenglamasi deyiladi.
(5)
(2) va (3) tenglamalardagi -tezlanishni g-erkin tushish tezlanishi bilan, s-yo’lni esa h-balandlik bilan almashtirish orqali yuqoriga ma’lum boshlang’ich tezlik bilan tik otilgan yoki yuqoridan erkin tushayotgan jismning tenglamalari hosil qilinadi:
υ=υ₀+gt, (6)
Shunday sanoq tizimlari mavjudki, ularga nisbatan ilgarilanma harakat qilayotgan jismga boshqa hech bir jism ta’sir qilmasa, yoki boshqa jismlarning ta’siri o’zaro kompensatsiyalashsa bunday sanoq tizimlariga nisbatan harakatlanayotgan jismning tezligi o’zgarmaydi, ya’ni jism o’z tezligini saqlaydi. Bu esa yuqorida keltirganimiz-inersiyadir. Suning uchun Nyutonning birinchi qonuni deb ataluvch ushbu qonun inersiya qonuni deyiladi.
Jism tezligining kattaligi va yo’nalishi bu jismga boshqa jismlarning ko’rsatadigan ta’siri natijasida o’zgaradi. Jismning olgan tezlanishi unga ta’sir etuvchi kuchga to’g’ri, jismning massasiga esa teskari proporsionaldir. Ushbu Nyutonning ikkinchi qonuni quyidagicha ifodalanadi:
, (7)
Nyutonning ikkinchi qonuni faqat inersial sanoq sistemalar uchun o’rinlidir. Ushbu qonunni jismning impulsi orqali quyidagicha yozish mumkin.
yoki (8)
Bu Nyutonning ikkinchi qonunining umumiy ko’rinishi bo’lib, quyidagicha ta’riflanadi: moddiy nuqta impulsining o’zgarish tezligi unga ta’sir etayotgan kuchga teng.
Agar jismga bir nechta kuch ta’sir qilayotgan bo’lsa, unda Nyutonning ikkinchi qonunining matematik ifodasini quyidagi ko’rinishda yozish mumkin:
(9)
Yana bir jihat borki, mexanik harakatini o’rganishda mutlaq (absolyut) qattiq jism va moddiy nuqta tushunchalaridan keng foydalaniladi. Qanday kuch ta’sir qilmasin, ixtiyoriy ikki nuqtasi orasidagi masofa doimo o’zgarishsiz qoladigan jism mutlaq qattiq jism deyiladi. Moddiy nuqta deb bosib o’tgan yo’liga nisbatan nihoyat darajada kichik o’lchamga ega bo’lgan jismga aytiladi.
II. Qurilmaning tuzilishi va o’lchash usuli
Qurilma – Atvud mashinasi (1-rasm) vertikal holatda o’rnatilgan A sterjendan iborat bo’lib, bu sterjenda santimetrlarga bo’lingan shkala mavjud. Sterjenning yuqori qismida kam ishqalanish bilan aylana oladigan yengil B blok mahkamlangan. Blok orqali uchlariga bir xil massali C va C^I yuk osilgan ingichka ip o’tkazib qo’yilgan. C^I yukni M elektromagnit ushlab tura oladi. C yuk bemalol o’tishi uchun halqasimon P platforma va pastki D platforma A sterjenga o’rnatiladi. Ishni bajarishda bir-biridan farq qiluvchi m₁ va m₂ massali yukchalar va sekundomer kerak bo’ladi. Agar C yuk ustiga og’ir yukchani, C^I yuk ustiga yengil yukchani qo’yib, elektromagnit bilan ushlab turib, keyin qo’yib yuborilsa, ta’sir etuvchi kuchlar o’zgarmas bo’lgani uchun, sistema tekis tezlanuvchan harakat qiladi. Tekis harakatni kuzatish uchun yukchalarni faqat C yuk ustiga qo’yish kerak. Shunda yukchalarni halqasimon P platforma ushlab qolib, D platformaga urilguncha sisitema tekis harakat qiladi. Agar yengil yukcha C^I yuk ustiga qo’yilsa, C yuk ustidagi yukchani halqasimon P platforma ushlab qoladi va tekis sekinlanuvchan harakat qiladi.

1-rasm.
Nyutonning ikkinchi qonuniga asosan, moddiy nuqtaning tezlanishi barcha ta’sir etuvchi kuchlarning vektor yig’indisiga to’g’ri proporsional, massaga esa teskari proporsionaldir. Yukchalar moddiy nuqta hisoblanadi. Agar B blok vaznsiz holatda deb faraz qilinsa, ipning tarangligi o’ng va chap tomonga bir xil bo’ladi.
III. Ishni bajarish tartibi.
1. C yukning ustiga m₁ massali yukcha qo’yib M elektromagnit zanjiri tok manbaiga ulanadi va C^I yukni pastga tushurib M magnitga tortiladi. D platforma C yukning pastki qismidan biron masofaga joylashtiriladi. Halqasimon platformani yukdan balandroqda o’rnatiladi.
2. Elektromagnit toki o’chirilib, shu ondayoq sekundomer ishga tushiriladi. C yuk D platformaga urilganda sekundomer to’xtatiladi. Tajriba 5 marta bajariladi. O’lchash natijalari 1-jadvalga yozilib, o’rtacha vaqt hisoblanadi.
3. D platforma 10-20 sm ga suriladi va platformadan C yukning pastki qismigacha bo’lgan masofa o’lchanadi. Yuqoridagi tajriba o’sha yukchalar bilan 5 marta bajariladi va o’rtacha vaqt hisoblanadi.
Tajriba uch xil S_1, S_2, S₃ masofalar uchun bajariladi.
1- jadval

№