Qədim filosoflar hərəkətin mahiyyətini anlamağa, ulduzların və Günəşin insana təsirini açmağa çalışmışlar. Bundan əlavə, insanlar həmişə maddi nöqtənin hərəkəti prosesində, eləcə də istirahət anında ona təsir edən qüvvələri müəyyən etməyə çalışıblar.
Aristotel hesab edirdi ki, hərəkət olmadıqda bədən heç bir qüvvənin təsirinə məruz qalmır. Hansı istinad çərçivələrinin inertial adlandırıldığını öyrənməyə çalışaq, onlardan nümunələr verəcəyik.
İstirahət vəziyyəti
Gündəlik həyatda belə bir vəziyyəti aşkar etmək çətindir. Mexanik hərəkətin demək olar ki, bütün növlərində kənar qüvvələrin olması nəzərdə tutulur. Səbəb sürtünmə qüvvəsidir ki, bu da bir çox cisimlərin ilkin mövqeyini tərk etməsinə, istirahət vəziyyətindən çıxmasına imkan vermir.
İnertial istinad sistemlərinin nümunələrini nəzərdən keçirsək, onların hamısının Nyutonun 1-ci qanununa uyğun olduğunu qeyd edirik. Yalnız onun kəşfindən sonra istirahət vəziyyətini izah etmək, bu vəziyyətdə bədənə təsir edən qüvvələri göstərmək mümkün olmuşdur.
Nyutonun 1-ci qanununun tərtibi
Müasir təfsirdə o, koordinat sistemlərinin mövcudluğunu izah edir, ona nisbətən maddi nöqtəyə təsir edən xarici qüvvələrin olmamasını hesab etmək olar. Nyutonun nöqteyi-nəzərindən istinad sistemləri ətalət adlanır ki, bu da bizə bədənin sürətinin uzun müddət ərzində saxlanmasını nəzərə almağa imkan verir.
Təriflər
Hansı istinad çərçivələri inertialdır? Onların nümunələri məktəb fizika kursunda öyrənilir. İnertial istinad sistemləri maddi nöqtənin sabit sürətlə hərəkət etdiyi sistemlər hesab olunur. Nyuton aydınlaşdırdı ki, hər hansı bir cisim ona bu vəziyyəti dəyişdirə biləcək qüvvələr tətbiq etməyə ehtiyac olmadığı müddətcə oxşar vəziyyətdə ola bilər.
Reallıqda ətalət qanunu bütün hallarda yerinə yetirilmir. İnertial və qeyri-inertial istinad sistemlərinin nümunələrini təhlil edərək, hərəkət edən avtomobildə tutacaqlardan tutan bir insanı nəzərdən keçirin. Avtomobil kəskin əyləc etdikdə, kənar qüvvənin olmamasına baxmayaraq, şəxs avtomatik olaraq avtomobilə nisbətən hərəkət edir.
Məlum olur ki, inertial istinad sisteminin bütün nümunələri 1 Nyuton qanununun tərtibinə uyğun gəlmir. Ətalət qanununu aydınlaşdırmaq üçün istinad sistemlərinin qüsursuz şəkildə yerinə yetirildiyi dəqiqləşdirilmiş tərif təqdim edilmişdir.
İstinad sistemlərinin növləri
Hansı istinad sistemlərinə ətalət deyilir? Tezliklə aydın olacaq. "1 Nyuton qanununun təmin olunduğu ətalət istinad sistemlərinə misallar verin" -analoji tapşırıq IX sinifdə fizikanı imtahan kimi seçmiş məktəblilərə təklif olunur. Tapşırığın öhdəsindən gəlmək üçün inertial və qeyri-inertial istinad sistemləri haqqında təsəvvürə malik olmaq lazımdır.
Ətalət, bədən təcrid vəziyyətində olduğu müddətdə bədənin istirahətinin və ya vahid düzxətli hərəkətinin qorunmasını nəzərdə tutur. "Təcrid olunmuş" cisimlər bir-birinə bağlı olmayan, qarşılıqlı təsir göstərməyən, bir-birindən çıxarılan orqanlardır.
Gəlin inertial istinad sisteminin bəzi nümunələrini nəzərdən keçirək. Qalaktikada hərəkət edən bir avtobus deyil, istinad çərçivəsi kimi bir ulduzu fərz etsək, relslərdən yapışan sərnişinlər üçün ətalət qanununun tətbiqi qüsursuz olacaq.
Əyləc zamanı bu avtomobil digər cisimlərdən təsirlənənə qədər düz xətt üzrə bərabər şəkildə hərəkət etməyə davam edəcək.
İnersial istinad sisteminə hansı nümunələri verə bilərsiniz? Onların təhlil edilən cisimlə əlaqəsi olmamalıdır, onun ətalətinə təsir göstərməlidir.
Belə sistemlər üçün Nyutonun 1-ci qanunu yerinə yetirilir. Real həyatda cismin hərəkətini inertial istinad sistemlərinə nisbətən nəzərdən keçirmək çətindir. Uzaq bir ulduzdan yer üzərində təcrübələr aparmaq üçün ona çatmaq mümkün deyil.
Yer onun üzərində yerləşdirilən obyektlərlə əlaqəli olmasına baxmayaraq, şərti istinad sistemləri kimi qəbul edilir.
Yer səthini istinad sistemi hesab etsək, inertial istinad sistemində sürətlənməni hesablamaq olar. Fizikada Nyutonun 1-ci qanununun heç bir riyazi qeydi yoxdur, lakin onun əsasını qoyur.çoxlu fiziki təriflərin və terminlərin törəməsi.
Ətalət istinad sistemlərinin nümunələri
Məktəb şagirdləri bəzən fiziki hadisələri başa düşməkdə çətinlik çəkirlər. Doqquzuncu sinif şagirdlərinə aşağıdakı məzmunlu tapşırıq təklif olunur: “Hansı istinad sistemləri inertial adlanır? Belə sistemlərə nümunələr verin. Fərz edək ki, topu olan araba əvvəlcə sabit sürətlə düz bir səthdə hərəkət edir. Sonra qum boyunca hərəkət edir, nəticədə topun üzərinə başqa qüvvələrin təsir etməməsinə baxmayaraq (onların ümumi təsiri sıfırdır) sürətlənmiş hərəkətə keçir.
Baş verənlərin mahiyyəti onunla izah oluna bilər ki, qumlu səthdə hərəkət edərkən sistemin inertiallığı dayanır, sabit sürətə malikdir. İnertial və qeyri-inertial istinad sistemlərinin nümunələri onların keçidinin müəyyən zaman müddətində baş verdiyini göstərir.
Bədən sürətləndikdə onun sürətlənməsi müsbət qiymətə malikdir, əyləc zamanı isə bu rəqəm mənfi olur.
Əyrixətti hərəkət
Ulduzlara və Günəşə nisbətən Yerin hərəkəti ellips formasına malik olan əyrixətti trayektoriya üzrə həyata keçirilir. Mərkəzin Günəşlə eyniləşdiyi və oxların müəyyən ulduzlara yönəldiyi istinad çərçivəsi inertial hesab ediləcək.
Qeyd edək ki, heliosentrikə nisbətən düz xəttdə və bərabər şəkildə hərəkət edəcək istənilən istinad çərçivəsisistem inertialdır. Əyri xətti hərəkət müəyyən sürətlənmə ilə həyata keçirilir.
Yerin öz oxu ətrafında hərəkət etdiyini nəzərə alsaq, onun səthi ilə əlaqəli olan istinad çərçivəsi heliosentrikə nisbətən müəyyən sürətlənmə ilə hərəkət edir. Belə bir vəziyyətdə belə bir nəticəyə gələ bilərik ki, Yer səthi ilə əlaqəli olan istinad çərçivəsi heliosentrikə nisbətən sürətlənmə ilə hərəkət edir, ona görə də onu ətalət hesab etmək olmaz. Lakin belə bir sistemin sürətləndirilməsinin dəyəri o qədər kiçikdir ki, bir çox hallarda ona nisbətən nəzərə alınan mexaniki hadisələrin xüsusiyyətlərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.
Texniki xarakterli praktiki məsələləri həll etmək üçün Yer səthi ilə sərt şəkildə bağlı olan istinad çərçivəsini inertial hesab etmək adətdir.
Qaliley Nisbiliyi
Bütün inertial istinad sistemləri nisbilik prinsipi ilə təsvir olunan mühüm xüsusiyyətə malikdir. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, eyni ilkin şəraitdə istənilən mexaniki hadisə seçilmiş istinad çərçivəsindən asılı olmayaraq eyni şəkildə həyata keçirilir.
İSO-nun nisbilik prinsipinə uyğun bərabərliyi aşağıdakı müddəalarda ifadə olunur:
- Belə sistemlərdə mexanika qanunları eynidir, ona görə də onlar tərəfindən təsvir edilən, koordinatlar və zamanla ifadə edilən istənilən tənlik dəyişməz qalır.
- Davam edən mexaniki təcrübələrin nəticələri istinad çərçivəsinin istirahətdə olub-olmadığını və yadüzxətli vahid hərəkət. İstənilən sistem şərti olaraq stasionar hesab edilə bilər, əgər digəri eyni zamanda ona nisbətən müəyyən sürətlə hərəkət edir.
- Mexanikanın tənlikləri bir sistemdən digərinə keçid zamanı koordinat çevrilmələrinə görə dəyişməz qalır. Siz eyni hadisəni müxtəlif sistemlərdə təsvir edə bilərsiniz, lakin onların fiziki təbiəti dəyişməyəcək.
Problemin həlli
İlk nümunə.
İnersial istinad sisteminin aşağıdakılardan ibarət olub-olmadığını müəyyən edin: a) Yerin süni peyki; b) uşaq attraksionu.
Cavab. Birinci halda, inertial istinad sistemindən söhbət gedə bilməz, çünki peyk cazibə qüvvəsinin təsiri altında orbitdə hərəkət edir, buna görə də hərəkət müəyyən sürətlənmə ilə baş verir.
Ctraksion da inertial sistem hesab edilə bilməz, çünki onun fırlanma hərəkəti müəyyən sürətlənmə ilə baş verir.
İkinci nümunə.
Hesabat sistemi liftlə möhkəm bağlıdır. Hansı hallarda onu ətalət adlandırmaq olar? Lift: a) aşağı düşərsə; b) bərabər yuxarı hərəkət edir; c) sürətlə yüksəlir d) bərabər şəkildə aşağıya doğru yönəldilir.
Cavab. a) Sərbəst düşmə zamanı sürətlənmə meydana çıxır, buna görə də liftlə əlaqəli istinad çərçivəsi inertial olmayacaq.
b) Liftin vahid hərəkəti ilə sistem inertialdır.
c) Müəyyən sürətlənmə ilə hərəkət edərkən istinad sistemi inertial hesab olunur.
d) Lift yavaş-yavaş hərəkət edir, mənfi sürətlənir, ona görə də edə bilməzsinizistinad çərçivəsini inertial adlandırın.
Nəticə
Bəşəriyyət mövcud olduğu bütün dövr ərzində təbiətdə baş verən hadisələri anlamağa çalışıb. Hərəkətin nisbiliyini izah etmək cəhdləri Qalileo Qaliley tərəfindən edilmişdir. İsaak Nyuton mexanikada hesablamalarda əsas postulat kimi istifadə olunmağa başlayan ətalət qanununu əldə etməyə müvəffəq oldu.
Hazırda bədən mövqeyinin aşkarlanması sisteminə gövdə, vaxtı təyin edən cihaz, həmçinin koordinat sistemi daxildir. Bədənin hərəkət etməsindən və ya dayanmamasından asılı olaraq, müəyyən bir obyektin istədiyiniz zaman müddətində mövqeyini xarakterizə etmək mümkündür.
