1-ma’ruza moddiy nuqtaning ilgarilanma harakati

1-MA’RUZA

Moddiy nuqtaning ilgarilanma harakati.
1. Kirish. Fizika predmeti.

2. Mexanikaviy harakat.

3. Moddiy nuqta, absolyut qattiq jism.Fazo va vaqt.

4. Moddiy nuqtaning ilgarilanma harakat kinematiksi.

Fizika fani materiyaning turli shakllarini, ularning tuzilishi, harakat qonunlari va bir-biri bilan bog‘lanishini o‘rganadi. Fizika boshqa fanlar bilan chambarchas bog‘langan bo‘lib, uning fan-texnika taraqqiyotdagi o‘rni juda katta. Fizika qonunlari texnikada juda keng qo‘llaniladi, shuning uchun ham fizika texnikaning asosidir.

Hozirgi davr talabiga javob beradigan mutaxassislarni tayyorlashda, bakalavriyat bosqichidagi talabalarga fizika fani asoslarini o’rgatishdan asosiy maqsad – ularda hozirgi zamon ilmiy – texnikaviy dunyoqarashni shakllantirish, ularga zamonaviy texnika vositalari asoslarini tanishtirish va ulardan foydalanishga zamin yaratishdan iborat. Shuni unutmaslik kerakki, fizika fani oliy o’quv yurtlarida o’qitiladigan “Hisob (Calculus)”, “Differensial tenglamalar”, “Sxemalar va elektronika”, oliy matematika, informatika, axborot texnologiyalari, Simsiz aloqa va boshqa fanlar bilan uzviy bog’langan.

Fizika qonunlarini yaratish uchun tabiat hodisalari kuzatiladi, fizik kattaliklarning munosabati hisobga olinadi.

Fizik kattaliklarning ko‘p turlari mavjud. Ularning ba'zilari o‘zgarmas kattalik hisoblansa (masalan: elektromagnit to‘lqinlarning vakuumdagi tezligi, Plank doimiysi, elektron­ning zaryadi va massasi, elektr va magnit maydon doimiylari va h.k.), boshqalari o‘zgaruvchan bo‘lib, jismning yoki fazoning turli miqdoriy xossalarini tavsiflaydi (masalan: massa, harorat, zichlik, elektr zaryadi, magnit maydon kuchlanganligi va h.k.).

Fizik kattaliklar maxsus tanlangan o‘lchov birliklarda hisoblanadi. Ulardan ba'zilari (mexanikada bu ko‘pincha uzunlik, vaqt va massa) asosiy birliklar deb qabul qilingan bo‘lib, qolganlari ular orqali ifodalanadi va hosilaviy birliklar deyiladi.

Tabiat hodisalarini sun'iy hosil qilib, ya'ni tajriba yo‘li bilan ham kuzatish mumkin.Bu tabiiy hodisalarni kuzatishga nisbatan juda qulaydir. Chunki, birinchidan, hodisani qulay vaqtda hosil qilib, kuzatish mumkin, ikkinchidan, tabiiy hodisalar juda murakkab bo‘lib, u yerda turli omillar ta'siri mavjud bo‘ladi. Ularning biri kuchli, boshqasi kuchsiz bo‘lishi yoki birining ta'siri natijasida boshqasining harakati ko‘rinmay qolishi mumkin. Tajribada esa ikkinchi darajali ta'sirlarni yo‘q qilib, faqatgina asosiy ta'sirning o‘zini olish mumkin. Masalan, jismning og‘irlik kuchi ta'sirida harakatini o‘rganishda jismni havosi so‘rib olingan vertikal trubadan majburan tushirib, havoning qarshilik kuchini yo‘qotish mumkin. Biz bunda o‘rganish oson bo‘lgan, hodisaning soddalashtirilgan modelini olamiz. Bunday usul bilan hodisalarni o‘rganish orqali olingan qonunlar juda soddadir.

Lekin, tabiatdagi hodisalarning hammasini ham, masalan, yulduzlar qa'rida mavjud bo‘ladigan o‘ta yuqori harorat va bosim yoki kosmik zarrachalar harakatidagi katta tezliklarni tajribada hosil qilib kuzatib bo‘lmaydi. Bunday hollarda tabiiy hodisalarni kuzatib yoki soddalash­tirilgan modellarni o‘rganish orqali topilgan qonunlardan foydalanib, mantiqiy xulosalar chiqarish yo‘li bilan yangi qonunlar hosil qilinadi.

Fizik jismlar soddalashtirilgan modelining keng tarqalgan ko‘rinishi moddiy nuqta va mutlaq qattiq jismdir. Jismlarning harakatini ma'lum masofada o‘rganishda masofa juda katta bo‘lsa, jismlarning o‘lchamlari va shaklini e'tiborga olmasa ham bo‘ladi. Bunday jismlar moddiy nuqtalar deyiladi, lekin ular fizik xususiyatlarga, masalan, massaga ega deb qaraladi. Bunday taqqoslashni katta jismlarni kuzatish uchun, masalan, quyosh atrofida aylanayotgan sayyoralarning harakatini kuzatish uchun ham qo‘llash mumkin, chunki sayyoralar va quyoshning o‘lchamlari ular o‘rtasidagi masofaga nisbatan juda kichikdir.

Shunday qilib, ko‘p hollarda jismlarning holati va harakati kuzatilganda biz moddiy nuqtaning harakat qonunlaridan, ba'zan esa (masalan, aylanma harakatda) mutlaq qattiq jism (bir qancha moddiy nuqtalar cho‘zilmaydigan va bukilmaydigan sterjenlar bilan shunday o‘zaro biriktirilganki, bunda moddiy nuqtalar orasidagi masofa doimo o‘zgarmas saqlanadi) tushunchasidan foydalanamiz.

Tajriba o‘tkazish jarayonida fizik kattaliklarni o‘lchash ular o‘rtasi­dagi matematik bog‘lanishlarni topishga, ya'ni fizik qonunlarni formula ko‘ri­ni­shida ifodalashga imkon beradi. Oddiy yoki differensial qonunlar fizik kattaliklarning cheksiz kichik o‘zgarishlari o‘rtasidagi bog‘lanishni ifodalaydi. Differensial qonunlarda ko‘pincha turli kattaliklar o‘rtasi­dagi bog‘liqlik proporsional shaklda bo‘ladi. Kattaliklarning oxirgi o‘zgarish­lari o‘rtasidagi bog‘lanishni ifodalovchi qonunlar differensial qonun­lar­ni summalash yoki integrallash orqali hosil qilinadi. Bular integral qonunlar deyiladi.Olingan bog‘lanishlar formula yoki grafik shaklda ifodalanadi.

Fizik qonunlar shu ma'noda mutlaqki, ular turli hodisalar o‘rtasidagi ob'yektiv aloqani aks ettiradi, lekin shu bilan birga ular nisbiydir, chunki ularning ko‘pchiligi ma'lum sharoitlardagina to‘g‘ridir. Masalan, ideal gaz holati tenglamasi gazlar uchun faqat past bosimlarda va nisbatan yuqori haroratlardagina o‘zini oqlaydi. Harorat va bosim belgilangan chegaralardan chetga chiqishi bilanoq ular noto‘g‘ri bo‘lib qoladi.

Fizik jismlar va ularda sodir bo‘ladigan hodisalarni o‘rganishning ikki­ta asosiy usuli mavjud. Birinchisi - makroskopik (termodinamik yoki fenomenologik) usul. Bu usulda jism yaxlit holda, uning ichki tuzilishiga va mayda zarrachalarining harakatiga e'tibor berilmay o‘rganiladi. Bu jism odatda 10^-8m va undan katta o‘lchamda bo‘lib, unda zarrachalarining soni juda ko‘pdir.Ikkinchisi – mikroskopik yoki molekulyar-kinetik usuldir. Bu usulda jismni tashkil etuvchi 10^-10m va undan kichik o‘lchamdagi ayrim zarrachalar­ning harakati ko‘rib chiqiladi. Ularning harakati va o‘zaro ta'siri o‘rganiladi, qonunlar chiqariladi. Bunda, albatta, katta miqdordagi zarrachalarning har biriga oddiy mexanika qonunlarini qo‘llash imkoniyati yo‘q. Bunday hollarda statistik usuldan foydalaniladi, u oddiy ko‘rinishda quyidagichadir: har bir zarracha uchun ularning barchasiga bir xil bo‘lgan ba'zi bir o‘rtacha xossalar olinadi, so‘ngra zarrachalar sonini hisobga olib, umumiy qonunlar chiqariladi. Molekulyar - kinetik nazarif, elektron nazariyasi, qattiq jism fizikasi va fizikaning boshqa bo‘limlarida shunday qonunlar chiqariladi.

Makroskopik nazariyada jismning tuzilishi uzluksizdir va bu shunday jismlar uchun differensial hisoblash formulalarini qo‘llashga imkon beradi, deb hisoblanadi. Fizikada cheksiz kichik deb jismning taxminan shunday bo‘lagi olinadiki, bu bo‘lak ayrim molekula yoki atomlar o‘lchamidan kamida 100 baravar katta, shu bilan bir vaqtda, jismning o‘z kattaligiga qaraganda birmuncha kichikdir.

Klassik (oddiy) mexanika qonunlarining qo‘llanish sohasi chegaralangan. U vakuumdagi yorug‘lik tezligiga (c ga) nisbatan juda kichik tezlikdagi jismlar uchungina to‘g‘ri bo‘lib, bu jismlar massasi ayrim atom va molekulalar massasiga nisbatan kattadir ( m<10-25kg). Tajribada doimo shunday tezlik va massalar bilan ish ko‘riladi.

Harakat tezligi yorug‘lik tezligiga yaqin bo‘lgan makroskopik jismlar uchun klassik mexanika formulalari yaroqsizdir, shuning uchun uning o‘rniga relyativistik mexanika (nisbiylik mexanikasi) formulalari­dan foydalanish zarur, agar jism massasi yuqorida ko‘rsatilgandek yoki undan ham kichik miqdorga ega bo‘lsa, bunda kvant mexanikasidan foydalanish kerak. Unisi ham, bunisi ham bir vaqtda bo‘lgan hollarda (ya'ni katta tezlik va kichik massa) relyativistik kvant mexanikasi qonunlaridan foydalanish zarur, lekin ular hali uncha yetarli ishlab chiqilmagan.

Fizikaning мexanika bo‘limi asosan uch qismga bo’linadi:

1.