|
№1 лекция
Материалық нүктенің кинематикасы.
Кіріспе.
1.Физика пәні және оның басқа ғылымдармен байланысы. Физикалық шамалардың өлшемділігі және өлшеу бірліктері.
2.Механиканың мазмұны. Механикадағы моделдер. Кеңістік пен уақыттың қасиеттері.
Материалық нүктенің кинематикасы.
1.Санақ жүйесі, қозғалыс заңдылығы, траектория, жол, орын ауыстыру.
2. Жыдамдық және үдеу векторлары.
3.Бірқалыпты және бірқалыпты айнымалы түзу сызықты қозғалыстар.
4.Қисықсызықты қозғалыс. Тангенциал және нормаль үдеулер.
5.Материалық нүктенің шеібер бойымен қозғалысы. Бұрыштық жылдамдық пен бұрыштық үдеу векторлары.
6. Сызықтық және бұрыштық кинематикалық шамалар арасындағы байланыс.
2. Механиканың мазмұны. Механикадағы моделдер.Кеңістік және уақыттың қасиеттері.
Бізді қоршаған барлық денелер, жұлдыздар мен планеталардан бастап атомдар және оны құрайтын бөлшектерге дейін үздіксіз қозғалыстағы күйде болады. Қозғалыстың ең қарапайым түріне уақыт өтуіне байланысты денелердің бір-бірімен салыстырғанда орындарының өзгеруін қарастыратын механикалық қозғалыс жатады. Механикалық қозғалыс көптеген механизмдер мен көліктердің қозғалыстарын сипаттайды. Сонымен қатар күрделі механикалық емес процестердің құрамдық бөлігі болып табылады. Мысалы, жылулық құбылыс молекулалардың ретсіз қозғалыстарына, ал электромагниттік толқынның сәулеленуінің табиғаты атомдардағы электрондардың қозғалыстарына байланысты болса, ядролық реакциялар элементар бөлшектердің (протондар, нейтрондар, мезондар) әсерлесуіне және қозғалыстарына тәуелді. Күштің әсерінен қозғалатын денелердің қозғалыс заңдылықтары мен тепе-теңдік күйін сипаттайтын физиканың бөлімі механика деп аталады. Курстың бірінші бөлімінде жылдамдықтары жарықтың вакуумдегі жылдамдығынан едәуір кіші жылдамдықпен қозғалатын макроскопиялық денелердің қозғалыс заңдылықтарын зерттейтін классикалық механика қарастырылады. Классикалық механика кинематика, динамика және статика бөлімдерінен тұрады. Кинематика денелердің механикалық қозғалыстарының сипаттамалары мен заңдылықтарын, қозғалысты туғызатын себептерді ескермей зерттейді. Динамика денелердің өзара әсерлесуінің олардың механикалық қозғалыстарына ықпалын қарастырады. Статика денелердің тепе-теңдік күйін сипаттайды. Денелердің қозғалыс заңдылықтарын пайдаланып, тепе-теңдік заңдылықтарын анықтауға болатындықтан, статиканың заңдылықтары динамиканың заңдылықтарынан жеке бөлініп қарастырылмайды. Кеңістік, уақыт және масса механикалық қозғалыстарды сипайтайтын негізгі параметрлер. Осы параметрлер арқылы белгілі заңдылықтар мен формулаларды қолданып қалған белгісіз параметрлерді анықтай аламыз.. Біздің мақсатымыз механиканың негіздеріне классикалық тұрғыдан мағлұматтар беру болғандықтан, негізгі түсініктемелерге талдаулар жасамай, оларға Ньютонның және оның идеяларын зерттеп дамытқан ғалымдардың берген физикалық мағынасын көрсету. Классикалық механикада массалар, электр зарядтары және басқа физикалық агенттер қасиеттерін өзгерте алмайтын, Евклид геометриясына бағынатын геометриялық кеңістік қарастырылады. Бұл кеңістікте екі нүктенің ең қысқа арақашықтығы түзу сызық, ал шексіз жақын орналасқан нүктелердің арақашықтықтарының квадраты осы қашықтықтың тік бұрышты координата осьтеріндегі құраушыларының квадраттарының қосындыс ына тең :
Бізді қоршаған әлемдегі барлық өзгерістер мен құбылыстар белгілі бір ретпен ұзақтықтары әртүрлі уақыт аралықтарында өтіп лезде орындалмайды. Уақыт өтуіне байланысты (секунд, минут, сағат, сөтке, жылдар, т.с.с) біз қандай да бір оқиғаны немесе құбылысты тіркеу арқылы оның басталуын белгілейміз. Содан соң кейінгі болатын оқиғалардың өзгерістерінің реттілігі айқындалады. Егер бізді қоршаған әлемде өзгерістер болмаса, онда уақыт тоқтады деп есептеледі. Яғни, уақыт туралы ұғым жоғалады. Біз қарастыратын уақыт пен оның өзгерісі абсолютті, яғни өлшенетін уақыт қарастырылып отырған кеңістіктің аймағында өтетін физикалық үрдістерге тәуелсіз. Кеңістікті, уақытты және массаны абсолюттеу қежеттілігі бірқалыпты түзусызықты қозғалысты қарастырғанда туындайды. Білқалыпты түзу сызықты қозғалысқа анықтама беру үшін кеңістіктің нақты геометриялық қасиеттерін білуіміз қажет. Бірқалыпты қозғалыста дене бірдей арақашықтықтарды тең уақыт аралықтарында жүріп өтетіндіктен, денелердің қозғалыстарын сипаттауда уақыттың алатын орнының маңызы өте үлкен екендігін көреміз. Классикалық механикада қарастырылатын кеңістік біртекті (барлық бөліктерінде физикалық қасиеттері бірдей) және изотропты (физикалық қасиеттері бағыттарға тәуелсіз). XIX ғасырда орыстың ұлы математигі Лобачевский кеңістіктің геометриялық қасиеттері ондағы материалдық денелердің қасиеттерімен анықталатындығын дәлелдеді. Бұл жаңалық Эйнштейннің жалпылама салыстырмалылық теориясындағы кеңістіктің негізін қалады. XIX ғасырдың екінші жартысындағы физиканың дамуы Ньютонның «абсолют» кеңістік және денелердің бос кеңістік арқылы (қашықтан әсерлесу) әсерлесу туралы көзқарасының дұрыс емес екендігін дәлелдеп, бір дененің екінші денеге әсері тек шекті жылдамдықпен материалдық макро және микроденелер арқылы берілетіндігін көрсетті. Сонымен қатар бос кеңістік материалдық 8 денелердің күйлеріне, керісінше материалдық денелер бос кеңістіктің физикалық қасиеттеріне, өтетін үрдістердің ұзақтығы оның қозғалыс жылдамдығына тәуелділігі анықталады. Химия мен кристаллографиядағы алынған жаңалықтар заттардың физико-химиялық қасиеттерінің, олардың молекулалары мен атомдарының кеңістікте орналасуына тәуелділігін анықтайды. Уақыт пен кеңістік материядан бөлінбейтін оның өмір сүруінің өзара байланысқан түрі болып табылады. Дербес жағдайда өзара байланыс, механикалық қозғалыста денелердің бір-бірімен салыстырғандағы уақыт бойынша кеңістіктегі қозғалыстарында орын алады. Таза электродинамикалық тәжірибелер (Майкельсон, Траутон, Нобла) классикалық механикадағы түсініктемелерді электродинамикаға қолдануға болмайтындығын дәлелдеп, кеңістік, уақыт және масса туралы түсініктерге талдау жасайтын жаңа механиканың пайда болуына себепкер болды. Біз оқулықта денелердің қозғалыстарын классикалақ механиканың заңдылықтарын қолданып сипаттаймыз.
Достарыңызбен бөлісу: |
