1-MA’RUZA: UMUMIY TUSHUNCHALAR. KUCHLAR. STATIKA
ASOSALARI
Reja:
1. Umumiy tushunchalar. Fanning maqsadi va vazifalari.
2. Absolyut qattiq jism uchun qabul qilingan asosiy prinsip va farazlar.
3. Jismlarning muvozanati va kuchlar haqidagi asosiy tushunchalar
4. Statika aksiomalari.
5. Bog‘lanishlar va bog‘lanish reaksiya kuchlari.
Tayanch tushunchalar va atamalar: nazariy maxanika, kuch, mexanik harakat,
moddiy nuqta, absolyut qattiq jism, statika, kinematika, dinamika, erkin jism,
bog‘lanish, bog‘lanish reaksiyasi.
1. Umumiy tushunchalar. Fanning maqsadi va vazifalari
Hozirgi zamon texnikasi jadal sur’atlar bilan rivojlanib bormoqda va
muhandislarning oldiga yechilishi muhim bo‘lgan qator masalalarni qo‘ymoqda.
Bular asosan mexanik harakatlar va moddiy jismlarning o‘zaro ta’sirlariga bog‘liq
bo‘lib, nazariy mexanika faniga taalluqli hisoblanadi. Fazodagi moddiy jismlarning
bir-birlariga nisbatan holatlarini vaqt mobaynidagi o‘zgarishlari mexanik harakat
deb ataladi. Jismlarning bir-birlariga nisbatan ko‘rsatgan ta’sirlari natijasida,
ularning harakatlari yoki ularning geometrik shakllarining o‘zgarishi (ya’ni
deformatsiyalanishi) o‘zaro mexanik ta’sir deb tushuniladi. Jismlarning o‘zaro
ta’sirlarini o‘lchaydigan kattalikni kuch deb ataladi. Tabiatdagi mexanik
harakatlarga, osmon jismlarining harakatlari, Yerning Quyosh atrofidagi harakati,
Yer sirtining tebranishi, havo va dengiz oqimlari, molekulalarning issiqlik ta’siridagi
harakatlari va h.k. misol bo‘ladi. Texnikadagi mexanik harakatlarga esa, Yer
ustidagi, suvdagi va havodagi transport vositalarining harakatlari, turli xil mashina
va mexanizmlar qismlarining harakatlari, suyuqlik va gazlarning harakatlari va h.k.
lar misol bo‘ladi. O‘zaro mexanik ta’sirga esa, butun dunyo tortilish qonuniga
asosan moddiy jismlarning o‘zaro tortilishlari, yopishib (yoki to‘qnashib) turgan
jismlarning o‘zaro bosimlari, suyuqlik va gazlar zarrachalarining o‘zaro ta’sirlari va
h.k. misol bo‘lishi mumkin [23].
Nazariy mexanika fani moddiy jismlarning o‘zaro ta’sirini, mexanik
harakatning umumiy qonunlarini va muvozanat shartlarini o‘rganadi.
Tabiatdagi barcha jismlar materiyadan iboratdir. Nazariy mexanikada
materiyaning alohida fizik-kimyoviy xossalari e’tiborga olinmaydi. Materiya doimo
harakatda bo‘lganligidan, uni vaqt va fazodan ajratib tasvirlab bo‘lmaydi. Nazariy
mexanikaning vazifasi moddiy jismlarning vaqt o‘tishi bilan fazoda bir-birlariga
nisbatan qo‘zg‘alishlarni o‘rganish hamda jismlarning muvozanatda bo‘lish
hollarini tekshirishdan iborat [7].
Vaqt o‘tishi bilan fazoda moddiy jismlarning bir-biriga nisbatan o‘rin
almashtirishi mеxanik harakat dеb ataladi.
Jismning barcha xossalarini hisobga olgan holda sodir bo‘ladigan mеxanik
hodisalarni nazariy va amaliy jihatdan tеkshirish juda murakkabdir. Shuning uchun
mеxanikada moddiy nuqta va absolyut qattiq jism tushunchalari kiritiladi[8].
Moddiy nuqta - kuzatilayotgan sharoitda kattaligi va shakli ahamiyatsiz
bo‘lgan harakati o‘rganilayotgan jism.
Muayyan jismni moddiy nuqta deb qabul qilish mumkin yoki mumkin
emasligi jismning o‘lchamlariga emas, balki masalaning shartlariga bog‘liq.
Masalan, o‘rtacha radiusi 6371 km bo‘lgan Yer shari Quyosh atrofida o‘z orbitasi
bo‘ylab υ = 29,75 km/s dan tezlik bilan harakatlanib, bir yil davomida bir marta
aylanib chiqadi. Yer sharining kattaligi, shakli va uning ichida sodir bo‘layotgan
murakkab jarayonlar uning orbita bo‘ylab harakati o‘rganilayotganda ahamiyatsiz
bo‘ladi.
Jism harakati tеkshirilayotganda uning ikkita nuqtasi orasidagi masofa doim
o‘zgarmasdan qolsa, uni absolyut qattiq jism dеyiladi. Tabiatda absolyut qattiq jism
yo‘q, har qanday jism oz bo‘lsa-da dеformatsiyalanadi. Agar bu o‘zgarish jismning
o‘lchamlariga nisbatan juda kichik bo‘lsa, mеxanik harakatni tеkshirishda mazkur
o‘zgarish e’tiborga olinmaydi.
Nazariy mеxanikaning asosiy qonunlari kuzatish va tajriba natijalariga
asoslanadi[8].
Nazariy mexanika qo‘yilgan masalalarning qanday nuqtayi nazaridan
tekshirishiga qarab, uch qismga bo‘linadi: statika, kinematika va dinamika.
1.1-rasm. Nazariy mexanika boʻlimlari.
Nazariy mexanika qadimgi Yunonistonda paydo boigan deb hisoblanadi.
Aristotelning “Mexanik muammolar” asari mexanika bo‘yicha yozilgan eng
qadimgi asardir. Asarning markaziy mavzusi - richag. Bu statikaning kinematik
yo‘nalishiga tegishli. Statikaning geometrik yo‘nalishi Arximed nomi bilan
bog‘liqdir. Bu davrdagi kuchli mexaniklardan yana biri iskandariyalik Geron
hisoblanadi. Mexanika fanining rivojida Sharqning yetuk olimlari bo‘lgan Sobit ibn
Qurra, Abu Rayhon Beruniy, Abu Abdulloh Yusuf al-Xorazmiy va Abu Ali ibn
Sinolar salmoqli hissa qo‘shganlar. Nazariy mexanikada moddiy obyektlar sifatida
moddiy nuqta va mexanik sistemalarolinadi [9].
Biz o‘rganadigan nazariy mеxanika G.Galilеy (1564-1642) va I.Nyuton
(1643-1727) tomonidan ta’riflab bеrilgan qonunlariga asoslangan bo‘lib, klassik
mеxanika dеb ataladi. Klassik mеxanikada vaqt va fazo jismlarning harakatiga
bog‘liq emas dеb qaraladi. Shuningdеk, jismning massasi uning tеzligiga bog‘liq
bo‘lmagan o‘zgarmas miqdor dеb olinadi.
Klassik mеxanikada moddiy jismlarning harakati uch o`lchovli Еvklid
fazosiga nisbatan tеkshiriladi hamda fazoni mutlaqo qo‘zg‘almas dеb qaraladi.
Harakat o‘lchoviga oid kattaliklar Еvklid gеomеtriyasi asosida olinadi.
Xalqaro SI sistеmasida vaqt birligi qilib sеkund (s), uzunlik birligi uchun mеtr
(m), massa birligi qilib kilogram (kg), kuch birligi uchun Nyuton (N) qabul qilingan
[8].
Absolut fazo, zamon va vaqt, kuch va massa, inersial sanoq sistemasi,
o‘zgaruvchan tutash muhitlar haqidagi tushinchalar nazariy mexanikaninga sosiy
tushunchalaridir. Galiley - Nyuton inertsion qonuni, inersial sanoq sistemasiga
nisbatan harakat tenglamasi, ta’sir va aks ta’siming tengligi haqidagi qonun nazariy
mexanikaning asosiy qonunlari hisoblanadi. Bu qonunlardan mexanik sistema
harakatini tekshirishda Lagranjning birinchi va ikkinchi tur tenglamalari,
Gamiltonning kanonik tenglamalari, dinamikaning umumiy tenglamalari
chiqariladi. Harakat ustivorligi (turg'unligi) nazariyasi, osmon ballistikasi va osmon
mexanikasi - nazariy mexanikaning tadbiqiy ahamiyatga ega bo‘lgan sohalaridir.
Tabiatda ro‘y beradigan barcha o‘zgarishlar va hodisalar harakat deb ataladi.
Harakat, aslida falsafaga tegishli bo‘lib dastlabki ta’rifini Ibn Sino bergan: “nima
bo‘lsa bo‘lsinki o‘zgarish bo‘lsa, u harakatdir”. Materiya harakatining eng sodda
turi, jism holatining o‘zgarishidir, ya’ni moddiy jismlarning vaqt o‘tishi bilan fazoda
bir-birlariga nisbatan qo‘zg‘alishlaridir. Harakatning bu turi mexanik harakat deb
ataladi. Nazariy mexanika moddiy jismlar harakatining umumiy qonunlari haqidagi
fandir.
Xususan, agar jismning fazodagi holati vaqt o‘tishi bilan o‘zgarmasa, bu holda
jism muvozanat holatida turadi. Muvozanat mexanik harakatning xususiy holidir.
Binobarin, nazariy mexanika muvozanat qonuniyatlarini ham o‘rganuvchi fandir.
Harakat va muvozanat tushunchalaridan ulaming nisbiyligi haqida xulosa chiqarish
mumkin [9].
Mexanika fani matematika fani singari qadimiy fan hisoblanadi. Nazariy
mexanikada izlanishning matematik usullari keng tadbiq qilinadi. Jismning holati
boshqa qo‘zg‘almas deb olingan jismga biriktirilgan koordinata sistemasiga nisbatan
vaqt o‘tishi bilan o'zgaradi. Tabiatda harakatsiz mavjud emas, binobarin
qo‘zg‘almas sanoq sistemasi ham mavjud emas.
Odatda, ko‘pgina muhandislik masalalarini hal qilishda (kosmik uchlar
masalasi bundan mustasnodir), yerni qo‘zg‘almas deb qaraladi.Shuning uchun,
keyinchalik, agar alohida ta’kidlanmasa, Yerga bog‘langan sanoq sistemasi
qo‘zg‘almas deb qabul qilinadi. Hozirgi zamon “Nazariy mexanika” fanining asosiy
qonunlarini 1687-yilda mashhur olim Isaak Nyuton o‘zining “Tabiiy fanlar
falsafasining matematik asoslari” nomli asarida bayon qilib bergan.Shuni
ta’kidlabo‘tish kerakki, bu qonunlar Arximed, G.Galiley hamda boshqa buyuk
olimlaming kundalik kuzatishlari va izlanishlarining natijasidir.
Nazariy mexanika fanining rivojlanishi davomida, undan ko‘pgina
muhandislik fanlari mustaqil fan bo‘lib ajralib chiqdi. Masalan: materiallar
qarshiligi, inshootlar nazariyasi, suyuq va gazsimon jismlar mexanikasi, mashina va
mexanizmlar nazariyasi va boshqalar. Bu fanlar nazariy mexanika qonunlariga
tayangani holda mustaqil fanlar tarzida shakllandi.
Hozirgi zamon mexanikasining tez sur’atlar bilan taraqqiy etishi, texnikani
rivojlantirishda ijodiy ishlashga qodir boigan yuqori malakali muhandis xodimlarga
muhtojlikni oshiradi. Hozirgi zamon muhandislari o‘ta murakkab hisob ishlarini
bajarishlari darkor, masalan: inshoot muvozanatlariga oid (ko‘p qavatli binolar,
ko‘prik va boshqalar), mashina va mexanizmlar harakatiga oid hisob-kitob
ishlari.Bunday masalalarni yechishga faqat “Nazariy mexanika” qonun-qoidalarini
chuqur o‘rgangan muhandislargina qodirdirlar [9].
Do'stlaringiz bilan baham: |