DİNAMİKA. Nyutonun qanunları
İrəliləmə hərəkəti. Nyutonun I qanunu
Dinamika bölməsində kinematikada təsvir olunan hərəkətlərin baş vermə səbəbləri və nəticələri araşdırılır. Dinamikanın əsasları insanların çoxillik müşahidələri əsasında müəyyən olunsa da, onun əsas mahiyyəti İ.Nyutonun formalaşdırdığı üç qanunda şərh olunur.
Qüvvə vahidi olaraq (1kq x m)/san=1N (Nyton) qəbul olumuşdur.
Nyuton BS-də törəmə vahidlər sırasına daxildir.
İ.Nyuton özünün «natural fəlsəfənin riyazi müddəalari» kitabında yazır: «Bütün cisimlər öz sükunət halını və ya düzxətli bərabərsurətli hərəkətini o qədər saxlaya bilir ki, qarşılıqlı təsir vasitəsi ilə kənardan başqa cisimlər bu halların pozulmasına onu məcbur etməsin». Burada cismə maddi nöqtə kimi baxılır və onun fırlanma hərəkəti icra etməsi istisna olunur. Sonradan göstəriləcək ki, xarici təsirlər olmadıqda cisim bərabərsurətli fırlanma hərəkəti də icra edə bilər.
Beləliklə, Nyutonun I qanununa görə cismin sükunət halının və ya düzxətli bərabərsurətli hərəkətinin dəyişməsi yalnız kənardan başqa cisimlərin təsiri ilə baş verə bilər. Sükunət və ya düzxətli bərabərsürətli hərəkətin səbəbi cismə başqa cisimlərin təsir etməməsidir. Beləliklə, Nyutonun I qanunu sükunət və düzxətli bərabərsürətli hərəkətin səbəbini aydınlaşdırır. Cismin öz halını saxlaması ətalət adlanır və Nyutonun I qanununa bəzən ətalət qanunu deyirlər:
F=0, V=const
Bu Nyutonun I qanunudur.
Nyutonun I qanununu bilavasitə təcrübələrlə yoxlamaq mümkün deyildir, çünki həqiqətdə elə cisim tapmaq mümkün deyil ki, ona başqa cisimlər təsir etməsin. Adətən sükunət halının müşahidəsi cismə təsir edən müxtəlif cisimlərin təsirinin qarşılıqlı tarazlaşması ilə əlaqələndirilir. Məsələn, sükunətdə olan bütün cisimlərin Yer tərəfindən cəzb olunması dayağın reaksiyası ilə tarazlaşır. Burada sükunətin və ya düzxətli bərabərsürətli hərəkətin hansı hesablama cisminə (koordinat sisteminə) nəzərən təyin olunması aydınlaşdırilmalıdır.
Nyutonun özü «mütləq fəza»da «mütləq hərəkət»in mövcud olmasını qəbul edirdi. O yazır ki, mütləq fəza həmişə tərpənməz və dəyişməz qalır. Mütləq hərəkət isə bir mütləq fəzadan digərinə keçidlə əlaqədardır. Əslində bu mühakimə doğru deyildir. Belə ki, cismin vəziyyəti və hərəkəti yalnız digər maddi cisimlərə nəzərən baş verə bilər. Müxtəlif cisimlərə nəzərən eyni cisim həm sükunətdə, həm də hərəkətdə ola bilər. Beləliklə, Nyutonun I qanunu istənilən hesablama sistemi üçün ödənilmir. Aydınlıq üçün hesablama sistemi olaraq düzxətli bərabərsurətli hərəkət edən vaqon seçək. Vaqonda yerləşən cisimə başqa təsirlər olmazsa, o hərəkətə gəlməz. Lakin vaqon sürətlənərsə və ya tormozlanarsa, oradakı cismə bilavasitə kənar təsir olmasa da, o hərəkətə gələrək Nyutonun I qanununu pozur. Vaqon sürətləndikdə və tormozlandıqda təcilə malik olur və yalnız bu halda I qanun pozulur. Təcilli sistemlərdə I qanun doğru olmur.
Hesablama sisteminin təcili olmazsa, Nyutonun I qanunu böyük dəqiqliklə ödənilər. Nyutonun I qanununun ödəndiyi sistemlərə inersial (ətalət) sistemləri deyilir. İstənilən fırlanan sistem, məsələn Yer, mərkəzəqaçma təcilinə malik olduğundan, inersial ola bilməz. Həqiqi inersial sistem olaraq koordinat oxları ulduzlara yönələn Günəşi qəbul etmək olar. Qeyd edək ki, inersial sistemə nəzərən təcilə malik olmayan – düzxətli bərabərsürətli hərəkət edən hesablama sistemi də inersial sistemdir.
Nyutonun II və III qanunları
Bu qanunlar qarşılıqlı təsir zamanı cisimlərin hərəkətində baş verən dəyişikliyi aydınlaşdırır. Cisimlərin qarşılıqlı təsiri qüvvə adlanan vektorial fiziki kəmiyyətlə (F) xarakterizə olunur. Təcrübələr göstərir ki, hərəkətdə dəyişiklik təsir edən qüvvə istiqamətində baş verir. Belə dəyişiklik sükunətdə olan və ya düzxətli bərabərsürətli hərəkət edən cisimin sürətinin dəyişməsinə, yəni təcilin əmələ gəlməsidir. Beləliklə demək olar ki, cisimlərin təcilə malik olmasının səbəbi onlara təsir edən qüvvələrdir. Əlbəttə, qarşılıqlı təsir (qüvvə) böyük olduqca cisimin aldığı təcil daha yüksək olacaqdır, yəni cismin malik olduğu təcil təsir edən qüvvə ilə düz mütənasibdir. Eyni qarşılıqlı təsirdən kütləsi kiçik olan cisim daha böyük təcil alır:
F=ma
Bu Nyutonun II qanunudur. Cismin hərəkət təcili ona təsir edən qüvvə ilə düz mütənasibdir.
Əgər cismə bir neçə qüvvə təsir edərsə, onun aldığı təcil qüvvələrin vektorial cəmi ilə təyin olunur:
F=F1+F2+…+Fn
Qarşılıqlı təsir zamanı cisimlərin deformasiya olunması – onların həcm və formasının dəyişməsi də qüvvə ilə əlaqədardır. Belə hadisələrdə meydana çıxan qüvvələr elastik qüvvə adlanır. Ümumdünya cazibə qanununa görə kütləsi olan istənilən cisimlər arasında cazibə təbiətli qüvvələr meydana gəlir. Bu qüvvə qravitasiya qüvvəsi adlanır. Nyuton qanunları istənilən təbiətli qüvvələr üçün doğrudur. Deformasiya və qravitasiya qüvvələri ilə yanaşı toxunan cisimlərin molekulları arasında ilişmə qarşılıqlı təsiri kimi təzahür edən qüvvələr də mövcuddur. Belə qüvvələr əsasən toxunan cisimlərdən birinin digərinə nəzərən hərəkəti zamanı meydana çıxır və sürtünmə qüvvələri adlanır. Müxtəlif cisimlərin bir-birinə nəzərən hərəkəti zamanı meydana gələn sürtünmə qüvvəsi xarici (sürüşmə) sürtünmə, eyni cismin müxtəlif hissələrinin bir-birinə nəzərən yerdəyişməsi nəticəsində yaranan qüvvələr isə daxili sürtünmə qüvvəsi və ya özlülük adlanır. Sonuncu qüvvə əsasən maye və qazlarda mövcud olur və xarici sürtünmə qüvvəsindən xeyli kiçik qiymət alır.
Nyutonun şərh olunmuş qanunlarında qarşılıqlı təsirdə olan cisimlərə baxılırdı. Belə ki, qarşılıqlı təsirdə ən azı 2 cisim iştirak edir və bu cisimlərin hər birinə qüvvə təsir edir. Qarşılıqlı təsirdə bu iki cisim iştirak edirsə, onlara təsir edən qüvvələr modulca eyni olmaqla bir-birinə əks istiqamətdə yönəlirlər:
F12= -F21
Bu Nyutonun III qanunudur.
Nyutonun III qanunu I və II qanunları tamamlayır və qarşılıqlı təsirin nə ilə nəticələnməsini aydınlaşdırır. Bu səbəbdən təsvir olunan üç qanunun vəhdəti dinamikanın əsası adlanır.
Yazar: Mirpaşa Mahmud
həmçinin bax Əməyin təşkilinin mahiyyəti və məzmunu
