Е. Т. Акимбеков физика пәнінен дәрістер курсы нұр-Сұлтан 2020
-дәріс. БӨЛШЕКТЕР ДИНАМИКАСЫ
жүктеу/скачать 3.65 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Кілттік сөздер
- Ньютонның екінші заңы
- Ньютонның үшінші заңы
| 3-дәріс. БӨЛШЕКТЕР ДИНАМИКАСЫ
Дәрістің мақсаты: Динамиканың негізгі заңдарын білу; Ньютон заңдарының мағынасын түсіну; механикадағы күш түрлері; масса; импульс ұғымын түсіну. Кілттік сөздер: Күш, инерция, инерттілік, масса, импульс. Қарастырылатын сұрақтар: Динамика бөлімінің мақсаты. Масса. Массаның сақталу заңы. Ньютон заңдары. Механикадағы күш түрлері мен категориялары. Динамика - денелердің әсерлесу кезіндегі қозғалысының өзгерісін зерттейтін механика бөлімі. Механикалық қозғалыс – салыстырмалы. Сыртқы әсер болмағанда материалдық нүкте бірқалыпты түзу сызықты қозғалатын немесе тыныштық күйде болатын санақ жүйесін инерциялық деп атайды. Дененің тыныштық күйін немесе бірқалыпты түзу сызықты қозғалысын сақтауға тырысатын қасиеті инерттілік, ал сақтау құбылысы инерция деп аталады. Дененің инерттілік және гравитациялық қасиеттерін сипаттайтын физикалық шама – масса. Классикалық механика аясында орындалатын массаға тән қасиет: масса – аддитивті шама, дененің массасы оның құрамдас бөлшектерінің қосындысына тең: (3.1) масса –тұрақты шама, дененің массасы оның қозғалысы және берілген жүйеде әрекеттесу кезінде өзгермейді: . (3.2) Денеге басқа денелердің немесе өрістердің тарапынан болатын механикалық әсерді сипаттайтын векторлық шама күш деп аталады. Механикалық өзара әсерлесу денелердің тікелей түйісуімен қатар (мысалы, соқтығысу) белгілі бір қашықтықта да орындалады. Заттың бөлшектерін бірегей жүйеге байланыстырушы және бір бөлшектің басқаларына әсерін шекті жылдамдықпен беретін материяның ерекше түрі - физикалық өріс. Бір-бірінен алыстаған денелердің өзара әсерлесуі гравитациялық және электрмагниттік өрістер арқылы орындалады. Күш векторлық шама, ол шамасымен, бағытымен және түсу нүктесімен сипатталады. Басқаша айтқанда күш денелердің өзара әсерін сипаттайды, ол дене жылдамдығын өзгертеді, яғни үдеу туғызады немесе денені деформацияға ұшыратады. Белгіленуі - , бірліктердің халықаралық жүйесіндегі өлшем бірлігі - ньютон. Гравитациялық (тартылу) күш бүкіл әлемдік тартылыс заңы бойынша тартылатын екі дененің массаларына тура пропорционал, олардың арақашықтығына кері пропорционал және осы денелер арқылы өтетін түзудің бойымен бағытталған: , (3.3) мұндағы G–гравитациялық тұрақты. Дененің серпімді деформациялануынан пайда болатын күшті серпімділік күші деп атайды. Ол дене бөлшектерінің ығысуына пропорционал және оған қарама-қарсы бағытталған күш, яғни Гук заңы: F=кх, (3.4) мұндағы к-серпімділік коэффициенті. Қатты денелер бірінің бетімен бірі қозғалғанда олардың арасында пайда болатын үйкелісті құрғақ үйкеліс деп атайды, пайда болатын күш үйкеліс күші деп аталады: F=N=mg (3.5) мұндағы -үйкеліс коэффициенті. Кедергі күші дене газда немесе сұйықта қозғалған кезде пайда болады, ол дененің ортаға қатысты жылдамдығына пропорционал, ал бағыты қозғалыс бағытына қарама-қарсы: F= (3.6) мұндағы –кедергі коэффициенті, ол дененің өлшемі мен пішініне, оның бетінің күйіне және ортаның қасиетіне байланысты. Ауырлық күші – F=mg, (3.7) яғни Жермен байланыста санақ жүйесінде массасы m дененің Жерге тартылу күші. Абсолют қатты денеге әсер етуші күштің түсу нүктесін осы дененің аумағында әсер сызығы бойымен ауыстырғаннан күш әсері өзгермейді. Дененің жағдайына және қозғалысына ешқандай шектеу қойылмаса, оны еркін дене деп атайды. Көптеген жағдайларда денелер еркін бола бермейді, олардың мүмкін күйлері мен қозғалыстарында механикада байланыстар деп аталатын шектеулер кездеседі. Материалдық нүктенің (дененің) массасы мен жылдамдығының көбейтіндісіне тең және бағыты жылдамдықпен сәйкес векторлық физикалық шама материалдық нүктенің (дененің) импульсі деп аталады: . (3.8) Ньютон динамиканың бірінші заңы ретінде Галилей тағайындаған динамика заңын алды. Ньютонның бірінші заңы: Кез келген дене (материалдық нүкте) өзінің тыныштық күйін немесе бірқалыпты және түзу сызықты қозғалысын басқа денелер әсер еткенге дейін сақтайды. Бұл заң тек инерциялық санақ жүйесінде ғана орындалады, яғни инерциялық санақ жүйесінің бар болуы туралы тұжырым Ньютонның бірінші заңының мазмұнын бірмәнді айқындайды. Ньютонның екінші заңы: Дененің (материалдық нүктенің) алған үдеуі әсер етуші күшке тура пропорционал және бағыттас, дененің (материалдық нүктенің) массасына кері пропорционал болады. . (3.9) Осы өрнекті нүкте импульсі анықтамасына сәйкес (3.8) түрлендіргенде . (3.10) Дене импульсінің уақытқа қатысты бірінші туындысы оған әсер етуші күшке тең. (3.10) формула ілгерілемелі қозғалыстың динамикалық теңдеуі деп аталады.Соңғы формуланы мына түрде жазғанда: , мұндағы - әсер етуші күштің импульсі, -дене импульсінің өсімшесі. Осыдан: әсер етуші күштің импульсі дене импульсінің өзгерісіне тең. Күштердің тәуелсіздік принципі: Егер материалдық нүктеге бір мезгілде бірнеше күш әсер етсе, нүктеге әр күш басқаларынан тәуелсіз өзіндік үдеу береді. , . (3.11) Күштердің суперпозиция принципі: Егер материалдық нүктеге бір мезгілде бірнеше күш әсер етсе, олардың геометриялық қосындысы тең әсерлі күш болады: , (3.12) (3.13) Мысалы, 9-суретте әсер етуші күші екі құраушыға: траекторияға жанама бағытталған тангенциал және қисықтық центріне бағытталған нормаль күшке жіктелген: 9-сурет Ньютонның үшінші заңы: Өзара әрекеттесетін екі нүктенің бір-біріне әсер күші шама жағынан тең, бағыттары қарама-қарсы болады: . (3.14) мұндағы және күштері әртүрлі денелерге әсер ететіндіктен, олар бір-біріне теңгерілмейді. Сондықтын оларды қосуға болмайды. Бірақ белгілі бір жүйені қарастырғанда денелердің арасындағы өзара әсерлесу күштерін қосуға болады әрі олардың қосындысы әрдайым нольге тең. жүктеу/скачать 3.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|