26
Импульстің сақталу заңын зерделеу реактивті қозғалысты қарастырумен
аяқталады.
Оқушылардың назарын осы күнгі реактивтік ұшақ қозғалысының себебі
отын жанған кезде пайда болып, соплодан шығатын газ қалдығының денемен
өзара әсерлесуі екеніне аудару керек. Жану камерасындағы қысымның
жоғары болуының арқасында бұл газдар белгілі бір импульс алады. Сондықтан
импульстің сақталу заңы бойынша ұшақ та модулі бойынша дәл сондай, бірақ
қарама-қарсы жаққа қарай бағытталған импульс алады.
Ұшақтарда реактивтік қозғалтқыштардың қолданылатынын, оларда отын
жану үшін атмосфералық ауаның пайдаланылатынын айту керек. Реактивтік
қозғалтқыштарда отын ғана емес (сұйық немесе қатты), сонымен қатар
тотықтырғыш та қолданылатын болғандықтан зымыран ауасыз кеңістікте
де қозғала алады. Зымырандардың көмегімен Жердің жасанды серіктері,
ғарыш кемелері ұшырылады. Бұл жерде космонавтиканың дамуындағы
К.Э.Циолковскийдің, С.П.Королевтің және т.б. еңбектерінің маңызына
тоқталып, ғарыш кеңістігін игеруге және ғылыми зерттеулерге қатысқан
ғарышкерлер жайлы айту керек (Ю. Гагарин, Т. Әубәкіров, Т. Мұсабаев, А.
Айымбетов және т.б.).
Реактивтік күштердің түрліше көрініс табуына көрнекі мысалдар келтіру
керек: жіңішкертілген ұшы бар резеңке түтіктен ұшып шыққан судың
реактивтік әсері, босатып жіберілген ауа толтырылған шардың қозғалысы,
зымыран моделінің қозғалысы және т.б.
Реактивтік қозғалысты кейбір тірі жәндіктер, мысалы, сегізаяқтар, теңіз
құрттары, теңіздің ұсақ балықтары (кальмарлар) және т.б. орын ауыстыру
үшін пайдаланады. Мәселен, теңіз құрты суды желбезек қуысына бүйір
саңылауы және денесінің алдындағы арнайы воронка арқылы толтырып
алып, содан кейін осы суды айтылған воронка арқылы күшпен шығарады,
осы кезде қарсы әсер заңы бойынша кері қарай жеткілікті серпіліс алып,
артқы жағымен ілгері қарай жүзеді.
Ең соңында импульстің сақталу заңының көмегімен барон Мюнхаузенді
“әшкерелеуге” болады, ол өзін батпақтан шашынан сүйреп шығардым деген
болатын. Оқушылардың назарын ешқандай ішкі күштердің көмегінсіз және
сыртқы күштердің әсерінсіз, денеге жалпы бір жаққа бағытталған қозғалыс
беруге болмайтынына аудару керек.
Барлық сақталу заңдарының ішінде
энергияның сақталу және түрлену
заңы жалпылама және ең маңызды заң болып табылады. Макро- және
микроәлемдердің барлық процестері энергияның сақталу және түрлену заңына
бағынады. Механикалық энергияның сақталу заңы энергияның сақталу
заңының дербес жағдайы болып табылады, ол бойынша оқшауланған жүйеде
кез келген процестер кезінде энергия өзгеріссіз қалады. Оқшауланған жүйеде
энергия тек бір түрден екінші түрге ғана өте алады және жүйенің бөліктері
арасында қайтадан тарала алады, бірақ энергияның барлық түрлерінің
қосындысы өзгеріссіз қалады.
Тақырыпты қарастырудың алдында әуелі оқушыларға физиканың базалық
курсынан белгілі энергия түсінігін еске түсіру керек. Оқушылардың осы
біліміне сүйене отырып, энергияға жалпы анықтама беру керек. Осы жерде
механикада энергияның екі түрінің – кинетикалық және потенциалдық
27
энергиялардың болатынын атап өту керек.
Энергия ұғымы физикадағы ең
күрделі ұғымдардың бірі және онымен байланысты мәселелер бүкіл физиканы
қамтиды.
Энергия ұғымы жұмыс ұғымымен тығыз байланысты, сондықтан
механикалық жұмыс ұғымын кеңірек қамтып, нақтылай түсу керек.
Күштің қандай да бір денеге түсірілген нүктесі күш бағытында қозғалысқа
келетін болса ғана жұмыстың атқарылатынын баса айту керек. Атқарылған
жұмыс күш пен орын ауыстыру модульдерінің күш пен орын ауыстыру
векторлары арасындағы бұрыштың косинусының көбейтіндісіне тең болады:
À=Fscos
α. Атқарылған жұмыс екі вектордың көбейтіндісі екеніне қарамастан,
скаляр шама. Күштің бағыты мен орын ауыстыру бағыты арасындағы
бұрыштың мәніне байланысты жұмыс оң да (cos
α > 0), теріс те (cosα < 0
болса), нөлге тең де (cos
α = 0) бола алады.
Одан әрі жұмыс пен кинетикалык энергияның арасындағы байланыс
қарастырылады және кинетикалық энергия ұғымы енгізіледі, оның
физикалық мағынасы түсіндіріледі. Дененің өзінің қозғалысы арқасында ие
бола алатын энергиясы
кинетикалық энергия деп аталады. Массасы ò және
v жылдамдықпен қозғалатын дененің кинетикалық энергиясы тыныштықта
тұрған денеге осы жылдамдықты беру үшін оған әсер ететін күштің атқаратын
механикалық жұмысына тең болады. Сонымен оқушылардың назарын кез
келген қозғалыстағы дененің кинетикалык энергиясы бар болатынына және
оның
E
k
=
mv
2
2
формуласымен анықталатынына аударамыз, мұндағы
ò – дененің массасы,
àë
v — оның жылдамдығы.
Кинетикалық энергия формуласынан кинетикалық энергия – салыстырмалы
түсінік екеніне келеміз, себебі жылдамдық санақ жүйесін таңдауға тәуелді.
потенциалдық энергия. Энергияның бұл түрін оқып-үйренгенде,
оқушылардың ол жайлы негізгі Физика курсынан алған түсініктерін кеңейте
түсу керек. Механикадағы потенциалдық энергия кемінде екі дененің өзара
әсерлесу энергиясы екенін оқушылардың игеруі тиіс. Егер потенциалдық
энергияны қозғалыс энергиясына өте алатын энергия қорымен салыстыра
отырып түсіндірсек, оқушылар оны жеңіл қабылдай алады. Мысалы, 10 м
биіктікке көтерілген 1 м
3
судың 100 кДж потенциалдық энергиясы болады,
сондықтан да ол төмен қарай құлаған кезде 100 кДж жұмыс атқарады.
Бөгеттің көмегімен су неғұрлым жоғарырақ көтерілсе, оның потенциалдық
энергиясы да соғұрлым көп болады.
Түрліше өзара әсерлесулер үшін потенциалдық энергияның әртүрлі
формулалармен анықталатынын оқушыларға түсіндіру. Мысалы,
Å
p
= ògh
формуласы бойынша
Å
p
= 0 болатын деңгейден һ биіктікке көтерілген массасы
ò дененің потенциалдық энергиясы есептеледі. Бастапқы деңгей ретінде
Жердің бетін алуға болады.
Серпімді деформацияланған дененің потенциалдық энергиясы дененің
бөлшектерінің бір-біріне қатысты орналасуына тәуелді болады және
E
p
=
kx
2
2
формуласымен есептеледі, мұндағы
k – дененің қатаңдығы, õ –
созылу немесе сығылу векторының модулі. Мысалы, сығылған серіппе күйінің
Достарыңызбен бөлісу: |
