Nyutonun ikinci qanunu 17-ci əsrin ortalarında ingilis aliminin irəli sürdüyü klassik mexanikanın üç qanunundan bəlkə də ən məşhurudur. Həqiqətən də fizikada cisimlərin hərəkəti və tarazlığı ilə bağlı məsələləri həll edərkən kütlə və sürətlənmə hasilinin nə demək olduğunu hamı bilir. Gəlin bu məqalədə bu qanunun xüsusiyyətlərinə daha yaxından nəzər salaq.
Klassik mexanikada Nyutonun ikinci qanununun yeri
Klassik mexanika üç sütuna - İsaak Nyutonun üç qanununa əsaslanır. Onlardan birincisi cismin üzərinə xarici qüvvələr təsir etmədikdə onun davranışını, ikincisi belə qüvvələr yarandıqda bu davranışı təsvir edir və nəhayət, üçüncü qanun cisimlərin qarşılıqlı təsir qanunudur. İkinci qanun əsaslı səbəbə görə mərkəzi yer tutur, çünki o, birinci və üçüncü postulatları vahid və ahəngdar bir nəzəriyyəyə - klassik mexanikaya bağlayır.
İkinci qanunun digər mühüm xüsusiyyəti onun təklif etməsidirqarşılıqlı təsirin kəmiyyətini müəyyən etmək üçün riyazi alət kütlə və sürətlənmənin məhsuludur. Birinci və üçüncü qanunlar qüvvələr prosesi haqqında kəmiyyət məlumatı əldə etmək üçün ikinci qanundan istifadə edir.
Güc impulsu
Məqalənin davamında bütün müasir fizika dərsliklərində rast gəlinən Nyutonun ikinci qanununun düsturu təqdim olunacaq. Buna baxmayaraq, əvvəlcə bu düsturun yaradıcısı onu bir qədər fərqli formada verdi.
İkinci qanunu irəli sürərkən Nyuton birincidən başladı. Onu riyazi olaraq p¯ impulsunun miqdarı ilə yazmaq olar. Bu bərabərdir:
p¯=mv¯.
Hərəkətin miqdarı vektor kəmiyyətdir və bu, bədənin inertial xassələri ilə bağlıdır. Sonuncular yuxarıdakı düsturda sürət v¯ və impuls p¯ ilə əlaqəli əmsal olan m kütləsi ilə müəyyən edilir. Qeyd edək ki, son iki xüsusiyyət vektor kəmiyyətlərdir. Eyni istiqamətə işarə edirlər.
Əgər hansısa xarici qüvvə F¯ impulsu p¯ olan cismə təsir etsə, nə baş verəcək? Düzdür, impuls dp¯ miqdarı ilə dəyişəcək. Üstəlik, bu dəyər mütləq dəyərdə nə qədər böyük olarsa, F qüvvəsi bədənə bir o qədər uzun müddət təsir edər. Bu eksperimental olaraq müəyyən edilmiş fakt bizə aşağıdakı bərabərliyi yazmağa imkan verir:
F¯dt=dp¯.
Bu düstur Nyutonun 2-ci qanunudur, alimin özü öz əsərlərində təqdim edir. Bundan mühüm bir nəticə çıxır: vektorimpulsdakı dəyişikliklər həmişə bu dəyişikliyə səbəb olan qüvvənin vektoru ilə eyni istiqamətə yönəldilir. Bu ifadədə sol tərəf qüvvənin impulsu adlanır. Bu ad ona gətirib çıxardı ki, impulsun miqdarının özü çox vaxt impuls adlanır.
Qüvvət, kütlə və sürətlənmə
İndi biz klassik mexanikanın nəzərdən keçirilən qanununun ümumi qəbul edilmiş düsturunu alırıq. Bunun üçün əvvəlki abzasdakı ifadədə dp¯ qiymətini əvəz edirik və tənliyin hər iki tərəfini dt vaxtına bölürük. Bizdə:
F¯dt=mdv¯=>
F¯=mdv¯/dt.
Sürətin zaman törəməsi a¯ xətti sürətlənmədir. Buna görə də, sonuncu bərabərliyi belə yenidən yazmaq olar:
F¯=ma¯.
Beləliklə, nəzərdən keçirilən cismə təsir edən F¯ xarici qüvvəsi a¯ xətti sürətlənməsinə gətirib çıxarır. Bu zaman bu fiziki kəmiyyətlərin vektorları bir istiqamətə yönəldilir. Bu bərabərliyi tərsinə oxumaq olar: sürətlənməyə düşən kütlə bədənə təsir edən qüvvəyə bərabərdir.
Problemin Həlli
Fiziki problemin timsalında nəzərdən keçirilən qanundan necə istifadə edəcəyimizi göstərək.
Düşən daş hər saniyə sürətini 1,62 m/s artırdı. Daş kütləsi 0,3 kq olarsa, ona təsir edən qüvvəni təyin etmək lazımdır.
Tərifə görə, sürətlənmə sürətin dəyişmə sürətidir. Bu halda, onun modulu:
a=v/t=1.62/1=1.62 m/s2.
Çünki kütlənin məhsulusürətlənmə bizə istənilən qüvvəni verəcək, onda biz əldə edirik:
F=ma=0.31.62=0.486 N.
Qeyd edək ki, Ayın səthinə yaxın düşən bütün cisimlər nəzərdə tutulan sürətlənməyə malikdir. Bu o deməkdir ki, tapdığımız qüvvə Ayın cazibə qüvvəsinə uyğundur.
