Սա մի քիչ հասկանանք. Ասելով, որ դուք չեք կարող հաղթել, Սնոուն նկատի ուներ, որ քանի որ նյութը և էներգիան պահպանվում են, դուք չեք կարող մեկը ձեռք բերել առանց մյուսին կորցնելու (այսինքն՝ E=mc²): Սա նաև նշանակում է, որ շարժիչը գործարկելու համար անհրաժեշտ է ջերմություն մատակարարել, սակայն կատարյալ փակ համակարգի բացակայության դեպքում որոշակի ջերմություն անխուսափելիորեն դուրս կգա բաց աշխարհ՝ հանգեցնելով երկրորդ օրենքին:
Երկրորդ օրենքը՝ կորուստներն անխուսափելի են, նշանակում է, որ էնտրոպիայի աճի պատճառով դուք չեք կարող վերադառնալ ձեր նախկին էներգետիկ վիճակին: Մի վայրում կենտրոնացված էներգիան միշտ հակված է ավելի ցածր կենտրոնացվածության վայրերին:
Վերջապես, երրորդ օրենքը՝ դուք չեք կարող դուրս գալ խաղից, վերաբերում է տեսականորեն ամենացածր հնարավոր ջերմաստիճանին՝ մինուս 273,15 աստիճան Ցելսիուս: Երբ համակարգը հասնում է բացարձակ զրոյի, մոլեկուլների շարժումը դադարում է, ինչը նշանակում է, որ էնտրոպիան կհասնի իր ամենացածր արժեքին և նույնիսկ կինետիկ էներգիա չի լինի: Բայց իրական աշխարհում անհնար է հասնել բացարձակ զրոյի, դուք կարող եք միայն շատ մոտենալ դրան:
Արքիմեդի ուժը
Այն բանից հետո, երբ հին հունական Արքիմեդը հայտնաբերեց իր լողացողության սկզբունքը, նա իբր բղավեց «Էվրիկա»: (Գտա՛) և մերկ վազեց Սիրակուզայով: Այսպես է ասում լեգենդը. Բացահայտումն այնքան կարևոր էր. Լեգենդը նաև ասում է, որ Արքիմեդը հայտնաբերեց սկզբունքը, երբ նկատեց, որ լոգարանի ջուրը բարձրանում է, երբ մարմինը ընկղմվում է դրա մեջ:
Արքիմեդի լողացողության սկզբունքի համաձայն՝ սուզվող կամ մասամբ սուզված օբյեկտի վրա ազդող ուժը հավասար է հեղուկի զանգվածին, որը տեղափոխում է մարմինը։ Այս սկզբունքը կրիտիկական նշանակություն ունի խտության հաշվարկների, ինչպես նաև սուզանավերի և այլ օվկիանոսային նավերի նախագծման մեջ:
Էվոլյուցիան և բնական ընտրությունը
Այժմ, երբ մենք հաստատել ենք որոշ հիմնական հասկացություններ այն մասին, թե ինչպես է սկսվել տիեզերքը և ինչպես են ֆիզիկական օրենքները ազդում մեր առօրյա կյանքի վրա, եկեք մեր ուշադրությունը դարձնենք մարդու ձևին և պարզենք, թե ինչպես ենք մենք հասել այսքան հեռու: Գիտնականների մեծամասնության կարծիքով՝ Երկրի վրա ողջ կյանքն ունի ընդհանուր նախահայր: Բայց որպեսզի բոլոր կենդանի օրգանիզմների միջև նման հսկայական տարբերություն առաջանա, նրանցից մի քանիսը պետք է վերածվեին առանձին տեսակի։
Ընդհանուր իմաստով, այս տարբերակումը տեղի է ունեցել էվոլյուցիայի գործընթացի միջոցով: Օրգանիզմների պոպուլյացիան և նրանց հատկությունները անցել են այնպիսի մեխանիզմներով, ինչպիսիք են մուտացիաները: Գոյատևման համար առավել ձեռնտու հատկություններ ունեցողները, օրինակ՝ շագանակագույն գորտերը, որոնք հիանալի կերպով քողարկում են ճահճում, բնականաբար ընտրվել են գոյատևելու համար: Այստեղից էլ առաջացել է բնական ընտրություն տերմինը։
Դուք կարող եք բազմապատկել այս երկու տեսությունները շատ ու շատ անգամներ, և դա իրականում Դարվինը արեց 19-րդ դարում: Էվոլյուցիան և բնական ընտրությունը բացատրում են Երկրի վրա կյանքի հսկայական բազմազանությունը:
Ալբերտ Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը եղել և մնում է գլխավոր հայտնագործություն, որը ընդմիշտ փոխեց մեր տեսակետը տիեզերքի մասին: Էյնշտեյնի հիմնական առաջընթացը այն պնդումն էր, որ տարածությունն ու ժամանակը բացարձակ չեն, և որ ձգողականությունը պարզապես ուժ չէ, որը կիրառվում է որևէ առարկայի կամ զանգվածի վրա: Ավելի շուտ, գրավիտացիան պայմանավորված է նրանով, որ զանգվածը թեքում է տարածությունն ու ժամանակը ինքնին (տարածություն-ժամանակ):
Այս մասին մտածելու համար պատկերացրեք, թե ինչպես եք վարում Երկրի վրայով ուղիղ գծով արևելյան ուղղությամբ, ասենք, Հյուսիսային կիսագնդից: Որոշ ժամանակ անց, եթե ինչ-որ մեկը ցանկանում է ճշգրիտ որոշել ձեր գտնվելու վայրը, դուք շատ ավելի հարավ և արևելք կլինեք ձեր սկզբնական դիրքից: Դա պայմանավորված է նրանով, որ Երկիրը կոր է: Ուղիղ դեպի արևելք քշելու համար պետք է հաշվի առնել Երկրի ձևը և քշել մի փոքր հյուսիս անկյան տակ: Համեմատեք կլոր գնդակը և թղթի թերթիկը:
Տիեզերքը գրեթե նույն բանն է: Օրինակ, Երկրի շուրջ թռչող հրթիռի ուղևորների համար ակնհայտ կլինի, որ նրանք ուղիղ գծով թռչում են տիեզերքով: Բայց իրականում նրանց շուրջ տարածության ժամանակը թեքվում է Երկրի գրավիտացիայի պատճառով, ինչի հետևանքով նրանք և՛ առաջ են շարժվում, և՛ մնում են Երկրի ուղեծրում:
Էյնշտեյնի տեսությունը հսկայական ազդեցություն ունեցավ աստղաֆիզիկայի և տիեզերագիտության ապագայի վրա։ Նա բացատրեց Մերկուրիի ուղեծրի մի փոքր և անսպասելի անոմալիա, ցույց տվեց, թե ինչպես է աստղային լույսը թեքում և դրեց սև խոռոչների տեսական հիմքերը:
Հայզենբերգի անորոշության սկզբունքը
Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության ընդլայնումը մեզ ավելի շատ սովորեցրեց այն մասին, թե ինչպես է աշխատում տիեզերքը և օգնեց հիմք դնել քվանտային ֆիզիկայի համար, ինչը հանգեցրեց տեսական գիտության բոլորովին անսպասելի շփոթության: 1927 թվականին գիտակցումը, որ տիեզերքի բոլոր օրենքները ճկուն են տվյալ համատեքստում, հանգեցրեց գերմանացի գիտնական Վերներ Հայզենբերգի ապշեցուցիչ հայտնագործությանը:
Ենթադրելով իր անորոշության սկզբունքը՝ Հայզենբերգը հասկացավ, որ անհնար է իմանալ մասնիկի երկու հատկություն միաժամանակ՝ բարձր ճշգրտությամբ։ Դուք կարող եք իմանալ էլեկտրոնի դիրքը բարձր ճշգրտությամբ, բայց ոչ նրա իմպուլսը, և հակառակը։
Նիլս Բորը հետագայում կատարեց մի բացահայտում, որն օգնեց բացատրել Հայզենբերգի սկզբունքը։ Բորը հայտնաբերեց, որ էլեկտրոնն ունի և՛ մասնիկի, և՛ ալիքի հատկություններ: Հայեցակարգը հայտնի դարձավ որպես ալիք-մասնիկ երկակիություն և կազմեց քվանտային ֆիզիկայի հիմքը։ Հետևաբար, երբ մենք չափում ենք էլեկտրոնի դիրքը, այն սահմանում ենք որպես անորոշ ալիքի երկարությամբ տարածության որոշակի կետում գտնվող մասնիկ: Երբ մենք չափում ենք իմպուլսը, մենք էլեկտրոնին վերաբերվում ենք որպես ալիքի, ինչը նշանակում է, որ մենք կարող ենք իմանալ նրա երկարության ամպլիտուդը, բայց ոչ նրա դիրքը:
Բնական և ճիշտ է հետաքրքրվել մեզ շրջապատող աշխարհով և նրա գործունեության ու զարգացման օրինաչափություններով: Այդ իսկ պատճառով խելամիտ է ուշադրություն դարձնել բնական գիտություններին, օրինակ՝ ֆիզիկային, որը բացատրում է Տիեզերքի ձևավորման և զարգացման բուն էությունը։ Հիմնական ֆիզիկական օրենքները դժվար չէ հասկանալ: Դպրոցները երեխաներին ծանոթացնում են այս սկզբունքներին շատ փոքր տարիքում:
Շատերի համար այս գիտությունը սկսվում է «Ֆիզիկա (7-րդ դասարան)» դասագրքով։ Դպրոցականներին բացահայտվում են մեխանիկայի և թերմոդինամիկայի հիմնական հասկացություններն ու օրենքները, նրանք ծանոթանում են հիմնական ֆիզիկական օրենքների էությանը: Բայց մի՞թե գիտելիքը պետք է սահմանափակվի միայն դպրոցով։ Ինչ ֆիզիկական օրենքներ պետք է իմանա յուրաքանչյուր մարդ: Սա կքննարկվի ավելի ուշ հոդվածում:
Գիտական ֆիզիկա
Նկարագրված գիտության շատ նրբերանգներ բոլորին ծանոթ են վաղ մանկությունից: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ըստ էության ֆիզիկան բնագիտության բնագավառներից մեկն է։ Այն պատմում է բնության օրենքների մասին, որոնց գործողությունը ազդում է յուրաքանչյուրի կյանքի վրա և շատ առումներով նույնիսկ ապահովում է այն, նյութի բնութագրերի, կառուցվածքի և շարժման օրինաչափությունների մասին։
«Ֆիզիկա» տերմինն առաջին անգամ արձանագրել է Արիստոտելը մ.թ.ա. չորրորդ դարում։ Սկզբում այն հոմանիշ էր «փիլիսոփայություն» հասկացության հետ։ Ի վերջո, երկու գիտություններն էլ ունեին մեկ նպատակ՝ ճիշտ բացատրել Տիեզերքի գործունեության բոլոր մեխանիզմները։ Բայց արդեն տասնվեցերորդ դարում գիտական հեղափոխության արդյունքում ֆիզիկան անկախացավ։
Ընդհանուր օրենք
Ֆիզիկայի որոշ հիմնական օրենքներ կիրառվում են գիտության տարբեր ճյուղերում։ Նրանցից բացի կան այնպիսիք, որոնք ընդհանուր են համարվում ողջ բնության համար։ Խոսքը էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքի մասին է։
Դա ենթադրում է, որ յուրաքանչյուր փակ համակարգի էներգիան նրանում որևէ երևույթի առաջացման ժամանակ անշուշտ պահպանվում է։ Այնուամենայնիվ, այն ունակ է փոխակերպվել այլ ձևի և արդյունավետ կերպով փոխել իր քանակական բովանդակությունը նշված համակարգի տարբեր մասերում։ Միևնույն ժամանակ, բաց համակարգում էներգիան նվազում է, պայմանով, որ դրա հետ փոխազդող ցանկացած մարմինների և դաշտերի էներգիան մեծանա:
Բացի վերը նշված ընդհանուր սկզբունքից, ֆիզիկան պարունակում է հիմնական հասկացություններ, բանաձևեր, օրենքներ, որոնք անհրաժեշտ են շրջակա աշխարհում տեղի ունեցող գործընթացների մեկնաբանման համար: Դրանք ուսումնասիրելը կարող է աներևակայելի հուզիչ լինել: Ուստի այս հոդվածում համառոտ կքննարկվեն ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, սակայն դրանք ավելի խորը հասկանալու համար անհրաժեշտ է դրանց լիարժեք ուշադրություն դարձնել։
Ֆիզիկայի շատ հիմնական օրենքներ բացահայտվում են դպրոցում 7-9-րդ դասարանների երիտասարդ գիտնականներին, որտեղ ավելի լիարժեք ուսումնասիրվում է գիտության այնպիսի ճյուղ, ինչպիսին մեխանիկա է: Դրա հիմնական սկզբունքները նկարագրված են ստորև:
- Գալիլեոյի հարաբերականության օրենքը (նաև կոչվում է հարաբերականության մեխանիկական օրենք կամ դասական մեխանիկայի հիմք)։ Սկզբունքի էությունը կայանում է նրանում, որ նմանատիպ պայմաններում մեխանիկական գործընթացները ցանկացած իներցիոն հղման շրջանակներում լիովին նույնական են:
- Հուկի օրենքը. Դրա էությունն այն է, որ որքան մեծ է ազդեցությունը առաձգական մարմնի վրա (աղբյուր, ձող, վահանակ, ճառագայթ) կողքից, այնքան մեծ է դրա դեֆորմացիան:
- Իներցիայի սկզբունքն ասում է, որ ցանկացած մարմին կարող է լինել հանգստի վիճակում կամ շարժվել միատեսակ և ուղիղ գծով միայն այն դեպքում, եթե որևէ այլ մարմին որևէ կերպ չի գործում դրա վրա, կամ եթե նրանք ինչ-որ կերպ փոխհատուցում են միմյանց գործողությունները: Շարժման արագությունը փոխելու համար մարմնի վրա պետք է ազդել որոշակի ուժով, և, բնականաբար, տարբեր չափերի մարմինների վրա նույն ուժի ազդեցության արդյունքը նույնպես տարբեր կլինի։
- Դինամիկայի հիմնական սկզբունքն ասում է, որ որքան մեծ է տվյալ մարմնի վրա գործող ուժերի արդյունքը, այնքան մեծ է նրա արագացումը: Եվ, համապատասխանաբար, որքան մեծ է մարմնի քաշը, այնքան ցածր է այս ցուցանիշը:
- Նյուտոնի երրորդ օրենքը ասում է, որ ցանկացած երկու մարմին միշտ փոխազդում են միմյանց հետ՝ համաձայն նույնական օրինաչափության. նրանց ուժերը նույն բնույթ են կրում, մեծությամբ համարժեք են և անպայման հակառակ ուղղությունն ունեն այս մարմինները միացնող ուղիղ գծի երկայնքով:
- Հարաբերականության սկզբունքն ասում է, որ բոլոր երևույթները, որոնք տեղի են ունենում նույն պայմաններում, իներցիոն հղման համակարգերում տեղի են ունենում բացարձակապես նույն ձևով։
Նյուտոնի օրենքները (ներկայացնում են դասական մեխանիկայի հիմքը).
Թերմոդինամիկա
Դպրոցական դասագիրքը, որը աշակերտներին բացահայտում է հիմնական օրենքները («Ֆիզիկա. 7-րդ դասարան»), նրանց ծանոթացնում է նաև թերմոդինամիկայի հիմունքներին: Ստորև մենք համառոտ կքննարկենք դրա սկզբունքները:
Թերմոդինամիկայի օրենքները, որոնք հիմնարար են գիտության այս ճյուղում, ունեն ընդհանուր բնույթ և կապված չեն ատոմային մակարդակում որոշակի նյութի կառուցվածքի մանրամասների հետ։ Ի դեպ, այս սկզբունքները կարևոր են ոչ միայն ֆիզիկայի, այլ նաև քիմիայի, կենսաբանության, օդատիեզերական տեխնիկայի և այլնի համար։
Օրինակ, նշված արդյունաբերության մեջ կա մի կանոն, որը հակասում է տրամաբանական սահմանմանը. փակ համակարգում, որի արտաքին պայմանները անփոփոխ են, ժամանակի ընթացքում հաստատվում է հավասարակշռության վիճակ: Եվ դրանում շարունակվող գործընթացներն անփոփոխ փոխհատուցում են միմյանց։
Թերմոդինամիկայի մեկ այլ կանոն հաստատում է համակարգի ցանկությունը, որը բաղկացած է քաոսային շարժումով բնութագրվող վիթխարի քանակությամբ մասնիկներից, ինքնուրույն անցնել համակարգի համար ավելի քիչ հավանական վիճակներից դեպի ավելի հավանական:
Իսկ Գեյ-Լյուսակի օրենքը (կոչվում է նաև գազային օրենք) ասում է, որ որոշակի զանգվածի գազի համար կայուն ճնշման պայմաններում նրա ծավալը բացարձակ ջերմաստիճանի վրա բաժանելու արդյունքը, անշուշտ, դառնում է հաստատուն արժեք։
Այս արդյունաբերության մեկ այլ կարևոր կանոն է թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը, որը կոչվում է նաև էներգիայի պահպանման և փոխակերպման սկզբունք թերմոդինամիկական համակարգի համար։ Նրա խոսքով, ցանկացած ջերմություն, որը փոխանցվել է համակարգին, կծախսվի բացառապես նրա ներքին էներգիայի փոխակերպման և ցանկացած գործող արտաքին ուժերի հետ կապված աշխատանքի կատարման վրա: Հենց այս օրինաչափությունն էլ հիմք դարձավ ջերմային շարժիչների շահագործման սխեմայի ձևավորման համար։
Գազի մեկ այլ օրենք Չարլզի օրենքն է: Այն նշում է, որ որքան մեծ է իդեալական գազի որոշակի զանգվածի ճնշումը՝ պահպանելով մշտական ծավալը, այնքան մեծ է նրա ջերմաստիճանը։
Էլեկտրականություն
Դպրոցի 10-րդ դասարանը երիտասարդ գիտնականներին բացահայտում է ֆիզիկայի հետաքրքիր հիմնական օրենքները։ Այս պահին ուսումնասիրվում են էլեկտրական հոսանքի բնույթի և օրինաչափությունների, ինչպես նաև այլ նրբերանգների հիմնական սկզբունքները։
Ամպերի օրենքը, օրինակ, ասում է, որ զուգահեռ միացված հաղորդիչները, որոնց միջով հոսանքը հոսում է նույն ուղղությամբ, անխուսափելիորեն ձգում են, իսկ հոսանքի հակառակ ուղղության դեպքում՝ համապատասխանաբար վանում։ Երբեմն նույն անունը օգտագործվում է ֆիզիկական օրենքի համար, որը որոշում է գործող մագնիսական դաշտում գործող ուժը հաղորդիչի մի փոքր հատվածի վրա, որը ներկայումս անցկացնում է հոսանք: Այդպես են անվանում՝ Ամպերի ուժ։ Այս հայտնագործությունն արել է գիտնականը տասնիններորդ դարի առաջին կեսին (մասնավորապես 1820 թ.):
Լիցքի պահպանման օրենքը բնության հիմնական սկզբունքներից է։ Այն նշում է, որ ցանկացած էլեկտրական մեկուսացված համակարգում առաջացող բոլոր էլեկտրական լիցքերի հանրահաշվական գումարը միշտ պահպանվում է (դառնում է հաստատուն): Չնայած դրան, այս սկզբունքը չի բացառում որոշակի գործընթացների արդյունքում նման համակարգերում նոր լիցքավորված մասնիկների առաջացումը։ Այնուամենայնիվ, բոլոր նոր ձևավորված մասնիկների ընդհանուր էլեկտրական լիցքը, անշուշտ, պետք է լինի զրո:
Կուլոնի օրենքը էլեկտրաստատիկայում հիմնականներից մեկն է։ Այն արտահայտում է անշարժ կետային լիցքերի միջև փոխազդեցության ուժի սկզբունքը և բացատրում դրանց միջև հեռավորության քանակական հաշվարկը։ Կուլոնի օրենքը հնարավորություն է տալիս փորձարարականորեն հիմնավորել էլեկտրադինամիկայի հիմնական սկզբունքները։ Այն նշում է, որ անշարժ կետային լիցքերը, անշուշտ, փոխազդում են միմյանց հետ մի ուժով, որն ավելի մեծ է, որքան մեծ է դրանց մեծությունների արտադրյալը և, համապատասխանաբար, որքան փոքր է, այնքան փոքր է դիտարկվող լիցքերի և դիէլեկտրական հաստատունի միջև հեռավորության քառակուսին։ այն միջավայրը, որում տեղի է ունենում նկարագրված փոխազդեցությունը:
Օհմի օրենքը էլեկտրականության հիմնական սկզբունքներից մեկն է։ Այն նշում է, որ որքան մեծ է շղթայի որոշակի հատվածի վրա գործող ուղղակի էլեկտրական հոսանքի ուժը, այնքան մեծ է լարումը դրա ծայրերում:
«Աջ ձեռքի կանոնը» սկզբունք է, որը թույլ է տալիս որոշել հաղորդիչում մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ որոշակի ձևով շարժվող հոսանքի ուղղությունը: Դա անելու համար հարկավոր է ձեր աջ ձեռքը դնել այնպես, որ մագնիսական ինդուկցիայի գծերը փոխաբերական կերպով դիպչեն բաց ափին, և ձեր բութ մատը երկարացնեք հաղորդիչի շարժման ուղղությամբ: Այս դեպքում մնացած չորս ուղղված մատները կորոշեն ինդուկցիոն հոսանքի շարժման ուղղությունը։
Այս սկզբունքը նաև օգնում է պարզել տվյալ պահին հոսանք հաղորդող ուղիղ հաղորդիչի մագնիսական ինդուկցիայի գծերի ճշգրիտ տեղը։ Դա տեղի է ունենում այսպես՝ աջ ձեռքի բթամատը դրեք այնպես, որ այն ցույց տա հոսանքի ուղղությունը, իսկ մյուս չորս մատներով փոխաբերական իմաստով բռնեք հաղորդիչը։ Այս մատների գտնվելու վայրը ցույց կտա մագնիսական ինդուկցիայի գծերի ճշգրիտ ուղղությունը:
Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքը օրինաչափություն է, որը բացատրում է տրանսֆորմատորների, գեներատորների և էլեկտրական շարժիչների շահագործման գործընթացը: Այս օրենքը հետևյալն է. փակ օղակում ինդուկցիայի առաջացած էլեկտրաշարժիչ ուժն ավելի մեծ է, այնքան մեծ է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությունը:
Օպտիկա մասնաճյուղը նույնպես արտացոլում է դպրոցական ուսումնական ծրագրի մի մասը (ֆիզիկայի հիմնական օրենքներ. 7-9-րդ դասարաններ): Հետևաբար, այս սկզբունքներն այնքան էլ դժվար չէ հասկանալ, որքան կարող է թվալ առաջին հայացքից: Նրանց ուսումնասիրությունն իր հետ բերում է ոչ միայն լրացուցիչ գիտելիքներ, այլ շրջապատող իրականության ավելի լավ ըմբռնում: Ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, որոնք կարելի է վերագրել օպտիկայի ուսումնասիրությանը, հետևյալն են.
Ատոմային և միջուկային ֆիզիկա
Քվանտային ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, ինչպես նաև ատոմային և միջուկային ֆիզիկայի հիմունքները ուսումնասիրվում են ավագ դպրոցում և բարձրագույն ուսումնական հաստատություններում:
Այսպիսով, Բորի պոստուլատները ներկայացնում են մի շարք հիմնարար վարկածներ, որոնք դարձան տեսության հիմքը։ Դրա էությունն այն է, որ ցանկացած ատոմային համակարգ կարող է կայուն մնալ միայն անշարժ վիճակում։ Ատոմի կողմից էներգիայի ցանկացած արտանետում կամ կլանում անպայմանորեն տեղի է ունենում սկզբունքով, որի էությունը հետևյալն է. տրանսպորտի հետ կապված ճառագայթումը դառնում է մոնոխրոմատիկ:
Այս պոստուլատները վերաբերում են ֆիզիկայի հիմնական օրենքներն ուսումնասիրող ստանդարտ դպրոցական ուսումնական ծրագրին (11-րդ դասարան): Նրանց գիտելիքները պարտադիր են շրջանավարտների համար։
Ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, որոնք մարդը պետք է իմանա
Որոշ ֆիզիկական սկզբունքներ, թեև պատկանում են այս գիտության ճյուղերից մեկին, այնուամենայնիվ ընդհանուր բնույթ ունեն և պետք է հայտնի լինեն բոլորին։ Եկեք թվարկենք ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, որոնք մարդը պետք է իմանա.
Սրանք ֆիզիկայի 3 հիմնական օրենքներն են, որոնք պետք է իմանան բոլորը, ովքեր ցանկանում են հասկանալ շրջապատող աշխարհի գործող մեխանիզմը և նրանում տեղի ունեցող գործընթացների առանձնահատկությունները։ Նրանց գործունեության սկզբունքը հասկանալը բավականին պարզ է:
Նման գիտելիքի արժեքը
Ֆիզիկայի հիմնական օրենքները պետք է լինեն մարդու գիտելիքների բազայում՝ անկախ նրա տարիքից և գործունեության տեսակից։ Դրանք արտացոլում են այսօրվա ողջ իրականության գոյության մեխանիզմը և, ըստ էության, միակ հաստատունն են անընդհատ փոփոխվող աշխարհում:
Ֆիզիկայի հիմնական օրենքներն ու հասկացությունները նոր հնարավորություններ են բացում մեզ շրջապատող աշխարհն ուսումնասիրելու համար: Նրանց գիտելիքներն օգնում են հասկանալ Տիեզերքի գոյության մեխանիզմը և բոլոր տիեզերական մարմինների շարժումը։ Այն մեզ դարձնում է ոչ թե ամենօրյա իրադարձությունների ու գործընթացների զուտ դիտորդների, այլ թույլ է տալիս տեղյակ լինել դրանց մասին: Երբ մարդը հստակ հասկանում է ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, այսինքն՝ իր շուրջը տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները, նա հնարավորություն է ստանում առավելագույնս արդյունավետ կերպով կառավարել դրանք՝ բացահայտումներ անելով և դրանով իսկ ավելի հարմարավետ դարձնելով իր կյանքը։
Ոմանք ստիպված են խորությամբ ուսումնասիրել ֆիզիկայի հիմնական օրենքները միասնական պետական քննության համար, ոմանք իրենց զբաղմունքի պատճառով, ոմանք էլ՝ գիտական հետաքրքրասիրությունից դրդված։ Անկախ այս գիտության ուսումնասիրության նպատակներից, ձեռք բերված գիտելիքների օգուտները դժվար թե գերագնահատվեն։ Չկա ավելի գոհացուցիչ բան, քան հասկանալ մեզ շրջապատող աշխարհի գոյության հիմնական մեխանիզմներն ու օրինաչափությունները:
Անտարբեր մի մնա՝ զարգացի՛ր:
Շփման օրենքը
Սահող շփման ուժեր- շփվող մարմինների միջև դրանց հարաբերական շարժման ընթացքում առաջացող ուժեր. Եթե մարմինների միջև չկա հեղուկ կամ գազային շերտ (քսանյութ), ապա այդպիսի շփումը կոչվում է. չոր. Հակառակ դեպքում, շփումը կոչվում է «հեղուկ»: Չոր շփման բնորոշ հատկանիշը ստատիկ շփման առկայությունն է։
Փորձնականորեն պարզվել է, որ շփման ուժը կախված է մարմինների միմյանց վրա ճնշման ուժից (աջակցության ռեակցիայի ուժ), քսվող մակերեսների նյութերից, հարաբերական շարժման արագությունից և Ոչկախված է շփման տարածքից. (Սա կարելի է բացատրել նրանով, որ ոչ մի մարմին բացարձակ հարթ չէ։ Հետևաբար, իրական շփման տարածքը շատ ավելի փոքր է, քան դիտարկվածը։ Բացի այդ, մեծացնելով մակերեսը՝ մենք նվազեցնում ենք մարմինների հատուկ ճնշումը միմյանց վրա)։ Քսվող մակերեսները բնութագրող մեծությունը կոչվում է շփման գործակիցը, և առավել հաճախ նշվում է լատիներեն «k» կամ հունական «μ» տառով: Դա կախված է քսվող մակերեսների մշակման բնույթից և որակից: Բացի այդ, շփման գործակիցը կախված է արագությունից: Այնուամենայնիվ, ամենից հաճախ այս կախվածությունը թույլ է արտահայտված, և եթե չափման ավելի մեծ ճշգրտություն չի պահանջվում, ապա k-ն կարելի է համարել հաստատուն:
Առաջին մոտավորմամբ՝ սահող շփման ուժի մեծությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով բանաձևը.
որտեղ N-ը հողի նորմալ ռեակցիայի ուժն է:
Ըստ փոխազդեցության ֆիզիկայի՝ շփումը սովորաբար բաժանվում է.
Շփման փոխազդեցության գոտում տեղի ունեցող ֆիզիկաքիմիական պրոցեսների բարդության պատճառով շփման գործընթացները սկզբունքորեն չեն կարող նկարագրվել դասական մեխանիկայի մեթոդներով:
Մեխանիկական պրոցեսների ժամանակ միշտ, այս կամ այն չափով, տեղի է ունենում մեխանիկական շարժման փոխակերպում նյութի շարժման այլ ձևերի (առավել հաճախ՝ շարժման ջերմային ձևի)։ Վերջին դեպքում մարմինների փոխազդեցությունները կոչվում են շփման ուժեր։
Շփման մեջ գտնվող տարբեր մարմինների (պինդ պինդ, հեղուկ կամ գազ, հեղուկ՝ գազ և այլն) շարժման փորձերը շփման մակերեսների տարբեր վիճակներով ցույց են տալիս, որ շփման ուժերը առաջանում են շփվող մարմինների հարաբերական շարժման ժամանակ և ուղղված են դեմ. հարաբերական արագության վեկտորը, որը շոշափում է շփման մակերեսները: Այս դեպքում միշտ տեղի է ունենում փոխազդող մարմինների տաքացում։
Շփման ուժերը շոշափող փոխազդեցություններ են շփվող մարմինների միջև, որոնք առաջանում են նրանց հարաբերական շարժման ընթացքում: Շփման ուժերը, որոնք առաջանում են տարբեր մարմինների հարաբերական շարժման ժամանակ, կոչվում են արտաքին շփման ուժեր։
Շփման ուժեր առաջանում են նաև նույն մարմնի մասերի հարաբերական շարժման ժամանակ։ Նույն մարմնի շերտերի միջև շփումը կոչվում է ներքին շփում։
Իրական շարժումներում միշտ առաջանում են մեծ կամ փոքր մեծության շփման ուժեր։ Հետևաբար, շարժման հավասարումներ կազմելիս, խստորեն ասած, մենք պետք է միշտ մտցնենք շփման ուժը F tr մարմնի վրա ազդող ուժերի թվի մեջ։
Մարմինը շարժվում է միատեսակ և ուղղագիծ, երբ արտաքին ուժը հավասարակշռում է շփման ուժը, որն առաջանում է շարժման ընթացքում։
Մարմնի վրա ազդող շփման ուժը չափելու համար բավական է չափել այն ուժը, որը պետք է կիրառվի մարմնի վրա, որպեսզի այն շարժվի առանց արագացման։
Ձգողության օրենքը
Այս ամենը մենք լավ գիտենք, և թվում է, թե առանց մաթեմատիկական հաշվարկների ավելացման կարիք չկա։ Բայց դա ճիշտ չէ: Աստղագիտության մեջ, օրինակ, շատ կարևոր է հետևել որոշ երևույթների և այս օրենքից որոշակի հետևություններ ու հետևանքներ անել։ Համաձայն F = G m1 m2/r2 բանաձևի, որտեղ r-ը մարմինների միջև հեռավորությունն է, իսկ G-ն՝ գրավիտացիոն հաստատունը, ձգողական ուժը համաչափ է զանգվածներին և հակադարձ համեմատական՝ հեռավորության քառակուսուն: Բայց զանգվածը համաչափ է մարմնի գծային չափի խորանարդին։ Սա նշանակում է, որ եթե մարմինների չափերը և նրանց միջև եղած հեռավորությունները (պահպանելով դրանց խտությունը) համամասնորեն մեծացվեն, օրինակ՝ 10 անգամ, ապա դրանց զանգվածները կավելանան 1000 անգամ, իսկ հեռավորության քառակուսինը՝ ընդամենը 100-ով, Այսպիսով, ձգողականության ուժը կավելանա 10 անգամ: Այսինքն, երբ սանդղակը մեծանում է, զանգվածը մեծության կարգով ավելի արագ է աճում, քան հեռավորության քառակուսին: Գրավիտացիոն հաստատունի աննշան արժեքի պատճառով Երկրի մակերևույթի առանձին օբյեկտների միջև ձգողական ուժը չափազանց փոքր է բուն Երկրի ձգողականության ուժի համեմատ, բայց արդեն միջմոլորակային մասշտաբով (հարյուր միլիոնավոր կիլոմետրեր) , զանգվածի աճը փոխհատուցում է G-ին, և գրավիտացիան դառնում է հիմնական ուժը։ Երբ մասշտաբները նվազում են, հակառակ էֆեկտն է ի հայտ գալիս, չնայած սա արդեն կենսաբանությունից է։ Եթե, օրինակ, դուք մարդուն փոքրացնում եք մրջյունի չափի, այսինքն. մոտավորապես 100 անգամ, ապա դրա զանգվածը կնվազի 1 000 000 անգամ։ Եվ քանի որ մկանների ուժը մոտավորապես համաչափ է դրանց խաչմերուկին, այսինքն. գծային չափի քառակուսի, ապա այն կնվազի ընդամենը 10000 անգամ, այսինքն. կլինի 100 անգամ հաղթական ուժ: Դժվար չէ կռահել, որ միջատներն իրականում ապրում են ձգողականության պայմաններում, որոնք մեծապես նվազել են՝ համեմատած ավելի մեծ կենդանիների հետ։ Հետևաբար, այն հարցը, թե մրջյունը որքա՞ն քաշ կարող էր բարձրացնել, եթե այն լիներ փղի մեծության, ուղղակի իմաստ չունի։ Միջատների և, ընդհանրապես, բոլոր փոքր կենդանիների մարմնի կառուցվածքը օպտիմալ է հենց ցածր ձգողականության համար, և մրջյունի ոտքերը պարզապես չեն կարող դիմակայել մարմնի ծանրությանը, էլ չեմ խոսում որևէ լրացուցիչ բեռի մասին: Այսպիսով, ձգողականությունը սահմանափակումներ է դնում ցամաքային կենդանիների չափերի վրա, և նրանցից ամենամեծը (օրինակ՝ դինոզավրերը) ըստ երևույթին իրենց ժամանակի զգալի մասն անցկացրել են ջրի մեջ։ Կենդանական աշխարհում թռիչքային կարողությունները նույնպես սահմանափակված են մարմնի զանգվածով։ Ոչ միայն մկանային ուժը, այլև թևերի տարածքը աճում է գծային չափերի քառակուսու համամասնությամբ, այսինքն. Մարմնի որոշակի առավելագույն զանգվածի համար թռիչքներն անհնարին են դառնում։ Այս կրիտիկական զանգվածը մոտավորապես 15-20 կգ է, ինչը համապատասխանում է երկրագնդի ամենածանր թռչունների քաշին։ Հետևաբար, շատ կասկածելի է, որ հինավուրց հսկա մողեսներն իսկապես կարող էին թռչել. ամենայն հավանականությամբ, նրանց թեւերը միայն թույլ էին տալիս նրանց սահել ծառից ծառ: Եվ դիտողությունն ամբողջությամբ թեմայի վրա չէ. Բավականին տարածված կարծիք կա, որ ծանրամարտը դանդաղեցնում է մարզիկների աճը, ինչի պատճառով, իբր, ծանրորդների մեջ այդքան շատ ցածրահասակ մարդիկ կան։ Իրականում, ցածր հասակը ծանրորդների մոտ տեղի է ունենում, բայց միայն սահմանափակ քաշային կարգերում, հատկապես թեթև քաշայինների շրջանում: Ատլետիզմի մասին մի գրքում նույնիսկ բացատրվում է, որ ցածրահասակ մարդիկ ավելի հաճախ են հաղթում, քանի որ նրանք պետք է ծանրաձողը բարձրացնեն ավելի ցածր բարձրության վրա:
Գաղափարը, որ երկնային մարմինները գրավելու հատկություն ունեն, նախկինում Նյուտոնից առաջ արտահայտվել է Նիկոլաս Կուսացու, Լեոնարդո դա Վինչիի, Կոպեռնիկոսի և Կեպլերի կողմից։ «Ծանրությունը փոխադարձ միտում է հարակից մարմինների միջև, որոնք ձգտում են միաձուլվել և միանալ միմյանց: Անկախ նրանից, թե որտեղ ենք մենք տեղադրում Երկիրը, ծանր մարմինները, իրենց բնական ունակության շնորհիվ, միշտ շարժվելու են դեպի այն: Եթե աշխարհի ինչ-որ տեղ երկու քար լինեին միմյանցից մոտ հեռավորության վրա և որևէ հարակից մարմնի գործողության ոլորտից դուրս, ապա այդ քարերը կձգտեն միմյանց հետ կապվել երկու մագնիսների պես»։ – գրել է Կեպլերն իր «Նոր աստղագիտություն» գրքում: Կեպլերի փայլուն հայտարարությունները միայն սկիզբն էին երկար ճանապարհի, որը դեռ պետք է հաղթահարվեր։ Բազմաթիվ հետազոտողներից Նյուտոնին վիճակված էր անցնել այս դժվարին ճանապարհը: Համընդհանուր ձգողության օրենքի հաղթական երթին նախորդել է նրա ձևավորման դժվարին շրջանը։ Ռոբերտ Հուկը (1635.1703) եկել է համընդհանուր ձգողության գաղափարին մի փոքր ավելի վաղ, քան Նյուտոնը: Հուկի և Նյուտոնի միջև երկար վեճ է եղել համընդհանուր ձգողության օրենքի հայտնաբերման առաջնահերթության վերաբերյալ: Ի տարբերություն Հուկի պնդումների՝ Նյուտոնը մշակեց ձգողության մաթեմատիկական տեսություն և ապացուցեց ձգողության օրենքի գործողությունը՝ օգտագործելով թվային մեթոդներ։ Նյուտոնն արտացոլել է իր նախորդների ձգողականության մասին տեսակետները մեկ բանաձևով (1), որը երկու նյութական մարմինների գրավիտացիոն փոխազդեցության մաթեմատիկական մոդել է։ Իսահակ Նյուտոնի մահից հետո (1727 թ.) Համընդհանուր ձգողության օրենքը ենթարկվեց նոր փորձությունների։ Համընդհանուր ձգողության օրենքի դեմ վերջին լուրջ առարկությունը համարվում է ֆրանսիացի մաթեմատիկոս և աստղագետ Ալեքսիս-Կլոդ Կլերոյի հրապարակումը 1745 թվականին: Նրա հաշվարկած Լուսնի ուղեծրի որոշ մանրամասներ, նրա կարծիքով, պահանջում են ուղղել օրենքի օրենքը: համընդհանուր ձգողականություն. Ա.Կլերութը կարևոր խնդիրներից է համարել Լուսնի շարժման տեսությունը՝ հիմնված Նյուտոնի համընդհանուր ձգողության օրենքի վրա, ավելի ճիշտ՝ այդ անհավասարության ուսումնասիրությունը, «որը Նյուտոնից ստացել է ամենամութ զարգացումը, այն է՝ շարժումը։ լուսնային ծայրամասի»։ A. Clairaut-ի սկզբնական անկախ հետազոտության ուղին հանգեցնում է նույն արժեքին, որը Նյուտոնն ինքն է ստացել իր ժամանակներում, որը գրեթե երկու անգամ շեղվել է դիտարկված տվյալներից: Մեկ այլ հետազոտող Ժան Լերոն դ'Ալեմբերը (1717.1783) ինքնուրույն հանգել է նույն եզրակացություններին։ Նա, ինչպես և A. Clairaut-ը, եկել է այն եզրակացության, որ Նյուտոնի գրավչության ազդեցության տակ Լուսնի ուղեծրի ծայրամասը պետք է մեկ պտույտ կատարեր 18 տարում, այլ ոչ թե 9 տարում, ինչպես իրականում տեղի է ունենում: Իրարից անկախ, Ա. Կլարոն և Ջ. դ'Ալեմբերը, որոնք զբաղվում էին Նյուտոնի մեխանիկայի և ձգողականության տեսության բնագավառում հետազոտություններով, եկան այն նույն եզրակացության, որ Նյուտոնի տեսությունն ի վիճակի չէ բացատրել եզակի շրջանի շարժումը. Լուսին և փոփոխություններ է պահանջում: Նյուտոնն ինքն է առաջարկել այս ճանապարհը։ A. Clairaut-ի կողմից Նյուտոնի գրավիտացիայի համընդհանուր օրենքի ձևի փոքր ուղղումը ներկայացվել է հետևյալ ձևով. (2) որտեղ M և m-ը երկու մարմինների զանգվածներն են. R - նրանց միջև հեռավորությունը; r-ը Երկրից Լուսին հեռավորությունն է (r = 384400 կմ): Հաշվարկենք V-ի և Got-ի արժեքը՝ V = (2 · 3.14 · 384400 կմ) / 2358720 վրկ = 1.02345 կմ/վ Գոտ = (1.02345 կմ/վրկ)2 / 384400 կմ = 0.2725 սմ/վրկ2: Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ Got = ստացել և այս երկու ցուցանիշների հարաբերական սխալն է Got – got = 0,2728 սմ/վրկ2 – 0,2725 սմ/վրկ2 = 0,0003 սմ/վրկ2 կամ 0,12%:
Հաճարենի օրենքի սահմանում
Համաժողովրդական պահանջարկի շնորհիվ այժմ կարող եք՝ պահպանել ձեր բոլոր արդյունքները, ստանալ միավորներ և մասնակցել ընդհանուր վարկանիշին:
Ավելին իմանալու համար
Փակ համակարգի համար (արտաքին ուժերի բացակայության դեպքում) ուժի մեջ է իմպուլսի պահպանման օրենքը.
Փակ համակարգի իմպուլսը հաստատուն մեծություն է.
Իմպուլսի պահպանման օրենքի գործողությունը կարող է բացատրել ինքնաձիգից կրակելիս կամ հրետանային կրակոցների ժամանակ նահանջի երեւույթը։ Նաև իմպուլսի պահպանման օրենքը ընկած է բոլոր ռեակտիվ շարժիչների շահագործման սկզբունքի հիմքում:
Ֆիզիկական խնդիրներ լուծելիս կիրառվում է իմպուլսի պահպանման օրենքը, երբ շարժման բոլոր մանրամասների իմացությունը պարտադիր չէ, բայց կարևոր է մարմինների փոխազդեցության արդյունքը։ Նման խնդիրներն են, օրինակ, մարմինների բախման կամ բախման հետ կապված խնդիրներ։ Իմպուլսի պահպանման օրենքը օգտագործվում է փոփոխական զանգվածի մարմինների շարժումը դիտարկելիս, ինչպիսիք են արձակման մեքենաները: Նման հրթիռի զանգվածի մեծ մասը վառելիք է։ Թռիչքի ակտիվ փուլում այդ վառելիքը այրվում է, և հրթիռի զանգվածը հետագծի այս հատվածում արագորեն նվազում է։ Նաև իմպուլսի պահպանման օրենքը անհրաժեշտ է այն դեպքերում, երբ «արագացում» հասկացությունը կիրառելի չէ: Դժվար է պատկերացնել մի իրավիճակ, երբ անշարժ մարմինը ակնթարթորեն ձեռք է բերում որոշակի արագություն։ Սովորական պրակտիկայում մարմինները միշտ արագանում են և աստիճանաբար արագանում: Այնուամենայնիվ, երբ էլեկտրոնները և այլ ենթաատոմային մասնիկները շարժվում են, նրանց վիճակը կտրուկ փոխվում է՝ չմնալով միջանկյալ վիճակներում։ Նման դեպքերում «արագացում» դասական հասկացությունը չի կարող կիրառվել։
Խնդիրների լուծման օրինակներ
Կատարենք գծանկար՝ նշելով մարմինների վիճակը փոխազդեցությունից առաջ և հետո։
Երբ արկը և մեքենան փոխազդում են, տեղի է ունենում ոչ առաձգական ազդեցություն: Իմպուլսի պահպանման օրենքը այս դեպքում կգրվի այսպես.
Ընտրելով առանցքի ուղղությունը, որը համընկնում է մեքենայի շարժման ուղղության հետ, մենք գրում ենք այս հավասարման պրոյեկցիան կոորդինատային առանցքի վրա.
որտեղի՞ց է գալիս մեքենայի արագությունը արկի հարվածից հետո.
Մենք միավորները փոխակերպում ենք SI համակարգի՝ t կգ:
Կիրխհոֆի օրենքը
Կիրխհոֆի օրենքը (Կիրխհոֆի կանոնները), որը ձևակերպել է Գուստավ Կիրխհոֆը 1845 թվականին, լիցքի պահպանման և իռոտացիոն էլեկտրաստատիկ դաշտի հիմնարար օրենքների հետևանքներն են։
Կիրխհոֆի օրենքը ցանկացած էլեկտրական սխեմաների հատվածներում հոսանքների և լարումների հարաբերությունն է: Նրանք թույլ են տալիս հաշվարկել ցանկացած էլեկտրական միացում՝ ուղղակի, փոփոխական կամ քվազի-ստացիոնար հոսանք:
Կիրխհոֆի կանոնները ձևակերպելիս օգտագործվում են այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են էլեկտրական շղթայի ճյուղը, միացումն ու հանգույցը։
Անցնելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել, որ ճյուղն ու հանգույցը կարող են միաժամանակ պատկանել մի քանի սխեմաների։ Կիրխհոֆի կանոնները վավեր են ինչպես գծային, այնպես էլ ոչ գծային սխեմաների համար՝ ժամանակի ընթացքում հոսանքների և լարումների ցանկացած տեսակի փոփոխության համար։ Կիրխհոֆի կանոնները լայնորեն կիրառվում են էլեկտրատեխնիկական խնդիրների լուծման մեջ՝ հաշվի առնելով դրանց հեշտությունը։
1-ին Կիրխհոֆի օրենքը
Սերիայի միացված աղբյուրից և էներգիայի ստացողից կազմված սխեմաներում ամբողջ սխեմայի կամ շղթայի ցանկացած հատվածում հոսանքի, դիմադրության և EMF-ի միջև հարաբերությունները որոշվում են Օհմի օրենքով: Բայց գործնականում սխեմաներում հոսանքները ցանկացած կետից անցնում են տարբեր ուղիներով (նկ. 1): Հետևաբար, արդիական է դառնում էլեկտրական սխեմաների հաշվարկների կատարման նոր կանոնների ներդրումը:
Բրինձ. 1. Հաղորդավարների զուգահեռ միացման դիագրամ.
Այսպիսով, հաղորդալարերը զուգահեռ միացնելիս բոլոր հաղորդիչների սկիզբները միացված են մի կետի, իսկ հաղորդիչների ծայրերը՝ մեկ այլ կետի։ Շղթայի սկիզբը միացված է լարման աղբյուրի մի բևեռին, իսկ շղթայի վերջը միացված է մյուս բևեռին։
Նկարը ցույց է տալիս, որ երբ հաղորդիչները զուգահեռ միացված են, հոսանքի անցման մի քանի ուղիներ կան: Հոսանքը, հոսելով դեպի A ճյուղավորվող կետ, ավելի է տարածվում երեք դիմադրության միջոցով և հավասար է այս կետից դուրս եկող հոսանքների գումարին. I = I1 + I2 + I3:
Կիրխհոֆի առաջին կանոնի համաձայն՝ ցանկացած շղթայի յուրաքանչյուր հանգույցում համընկնող ճյուղերի հոսանքների հանրահաշվական գումարը հավասար է զրոյի։ Այս դեպքում դեպի հանգույց ուղղված հոսանքը համարվում է դրական, իսկ հանգույցից հեռու՝ բացասական։
Եկեք գրենք Կիրխհոֆի առաջին օրենքը բարդ ձևով.
Կիրխհոֆի առաջին օրենքը ասում է, որ դեպի հանգույց ուղղված հոսանքների հանրահաշվական գումարը հավասար է հանգույցից հեռու ուղղվող գումարին։ Այսինքն՝ որքան հոսանք է հոսում հանգույց, նույնքան էլ դուրս է հոսում (էլեկտրական լիցքի պահպանման օրենքի հետևանք)։ Հանրահաշվական գումարը այն գումարն է, որը ներառում է գումարած և մինուս նշան ունեցող տերմիններ:
Բրինձ. 2. i_1+i_4=i_2+i_3.
Դիտարկենք Կիրխհոֆի 1-ին օրենքի կիրառումը հետևյալ օրինակով.
- I1-ը A հանգույց հոսող ընդհանուր հոսանքն է, իսկ I2-ը և I3-ը՝ A հանգույցից դուրս հոսող հոսանքները:
- Այնուհետև կարող ենք գրել՝ I1 = I2 + I3:
- Նմանապես B հանգույցի համար՝ I3 = I4 + I5:
- Թող որ I4 = 5 A և I5 = 1 A, մենք ստանում ենք I3 = 5 + 1 = 6 (A):
- Թող I2 = 10 Ա, մենք ստանում ենք՝ I1 = I2 + I3 = 10 + 6 = 16 (A):
- Գրենք նմանատիպ հարաբերություն C հանգույցի համար՝ I6 = I4 + I5 = 5 + 1 = 6 Ա:
- Իսկ D հանգույցի համար՝ I1 = I2 + I6 = 10 + 6 = 16 Ա
- Այսպիսով, մենք հստակ տեսնում ենք Կիրխհոֆի առաջին օրենքի վավերականությունը:
- AB բաժնում՝ φA + E1 – I1r1 = φB:
- BV՝ φB – E2 – I2r2 = φB:
- VG: φВ – I3r3 + E3 = φГ.
- GA: φG – I4r4 = φA:
- Այս հավասարումները գումարելով՝ ստանում ենք՝ φA + E1 – I1r1 + φB – E2 – I2r2 + φB – I3r3 + E3 + φG – I4r4 = φB + φB + φG + φA
- կամ՝ E1 – I1r1 – E2 – I2r2 – I3r3 + E3 – I4r4 = 0:
- Որտեղ ունենք հետևյալը՝ E1 – E2 + E3 = I1r1 + I2 r2 + I3r3 + I4r4:
- 1. ընտրել ուրվագծով անցնելու ուղղությունը (ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ կամ հակառակ ուղղությամբ);
- 2. պատահականորեն ընտրել շղթայի տարրերով հոսանքների ուղղությունները.
- 3. մենք դասավորում ենք լարումների և EMF-ի նշանները ըստ կանոնների (EMF, որը ստեղծում է հոսանք շղթայում, որի ուղղությունը համընկնում է «+» նշանով շղթան շրջանցելու ուղղության հետ, հակառակ դեպքում՝ «-»; լարումներ. ընկնում է շղթայի տարրերի վրա, եթե այս տարրերով հոսող հոսանքը ուղղությամբ համընկնում է եզրագծի շրջանցման հետ, «+» նշանով, հակառակ դեպքում՝ «-»):
Կիրխհոֆի 2-րդ օրենքը
Էլեկտրական շղթաները հաշվարկելիս շատ դեպքերում հանդիպում ենք փակ շղթաներ կազմող սխեմաների։ Բացի դիմադրություններից, նման սխեմաները կարող են ներառել EMF (լարման աղբյուրներ): Նկար 4-ը ցույց է տալիս նման էլեկտրական շղթայի հատվածը: Մենք կամայականորեն ընտրում ենք հոսանքների դրական ուղղություններ: Մենք շրջում ենք ուրվագիծը A կետից կամայական ուղղությամբ (ընտրեք ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ): Դիտարկենք AB հատվածը՝ պոտենցիալը նվազում է (հոսանքը հոսում է ամենաբարձր պոտենցիալ ունեցող կետից դեպի ամենացածր պոտենցիալ ունեցող կետը)։
Այսպիսով, մենք ստանում ենք Կիրխհոֆի երկրորդ օրենքի բանաձևը բարդ ձևով.
Հավասարում հաստատուն լարումների համար - Փոփոխական լարումների հավասարում -
Այժմ մենք կարող ենք ձևակերպել 2 (երկրորդ) Կիրխհոֆի օրենքի սահմանումը.
Կիրխհոֆի երկրորդ օրենքը սահմանում է, որ փակ շղթայի դիմադրողական տարրերի վրա լարումների հանրահաշվական գումարը հավասար է այս շղթայում ներառված emfs-ների հանրահաշվական գումարին։ EMF աղբյուրների բացակայության դեպքում ընդհանուր լարումը զրո է:
Կիրխհոֆի երկրորդ կանոնը այլ կերպ ձևակերպելու համար կարող ենք ասել. երբ ամբողջ շղթան շրջելով, պոտենցիալը, փոխվելով, վերադառնում է սկզբնական արժեքին։
Շղթայի համար լարման հավասարումը կազմելիս անհրաժեշտ է ընտրել շղթայի շրջանցման դրական ուղղություն, մինչդեռ ճյուղի վրա լարման անկումը համարվում է դրական, եթե այս ճյուղը շրջանցելու ուղղությունը համընկնում է ճյուղի հոսանքի նախկինում ընտրված ուղղության հետ, հակառակ դեպքում՝ բացասական։
Նշանը կարելի է որոշել՝ օգտագործելով ալգորիթմը.
Օհմի օրենքը շղթայի համար երկրորդ կանոնի հատուկ դեպք է:
Ահա Կիրխհոֆի երկրորդ կանոնը կիրառելու օրինակ.
Օգտագործելով այս էլեկտրական շղթան (նկ. 6), անհրաժեշտ է գտնել դրա հոսանքը։ Մենք կամայականորեն վերցնում ենք հոսանքի դրական ուղղությունը։ Եկեք ընտրենք կլոր ուղղությունը ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ և գրենք Կիրխհոֆի օրենքի 2-րդ հավասարումը.
Մինուս նշանը նշանակում է, որ մեր ընտրած ընթացիկ ուղղությունը հակառակ է իր իրական ուղղությանը:
Խնդրի լուծում
1. Օգտագործելով վերը նշված դիագրամը, գրեք Կիրխհոֆի օրենքները շղթայի համար:
Աշխարհի էքստրուզիայի օրենքը
© Բուկով Ալեքսանդր Անատոլևիչ
10 երկնքի գեղեցկություն, աստղերի փառք, փայլուն զարդարանք, Տեր բարձր:
11 Բառով Սուրբ աստղերնրանք շարքային են և չեն հոգնում իրենց հսկողության տակ։
Սիրաչ, 43
Նրանք ասում են, որ մենք ապրում ենք աշխարհում, որտեղ կառավարվում է Համընդհանուր ձգողության օրենքը: Այնուամենայնիվ, երբ նայում ենք մեր շուրջը, հայտնաբերում ենք, որ երկկողմանի փողոցում ենք։ Որոշ առարկաներ իրականում ընկնում են, խորտակվում, փշրվում և այլն՝ Համընդհանուր ձգողականության օրենքին լիովին համապատասխան, բայց այլ առարկաներ բարձրանում են, բարձրանում, լողում մեր աչքի առաջ՝ հնազանդվելով Արքիմեդի նույն անխոնջ օրենքին (նկ. 1): Ավելին, այս օրենքներով որոշված ուժերը կոնկրետ օբյեկտի վրա գործում են հակառակ ուղղություններով։ Կամ գուցե այս օրենքները նկարագրում են նույն մետաղադրամի տարբեր կողմերը: Իրականում, եթե մենք առարկան ընկղմենք ջրային անոթի մեջ անկշռության պայմաններում, ապա Արքիմեդյան լողացող ուժ չի առաջանա: Ո՞ւր գնաց նա: Սա անօրինություն է։ Ստացվում է, որ Արքիմեդի օրենքը գործում է միայն ծանրության պայմաններում?! Արդյո՞ք այսպես կոչված ձգողականություն կառաջանա, եթե ենթադրենք, որ հին Արքիմեդը վերացրել է իր օրենքը: Ոչ, դա չի լինի: Քանի որ Նյուտոնի համընդհանուր ձգողության օրենքը Արքիմեդի նույն օրենքն է, բայց հակառակ նշանով։ Ավելի ճիշտ, այս երկու օրենքներն էլ նույն հիմնարարության տարբեր դրսեւորումներ են Աշխարհի էքստրուզիայի օրենքը. Ընդհանուր առմամբ, այն կարելի է ձևակերպել հետևյալ կերպ. փոփոխական ճնշում (անհավասար խտություն) ունեցող միջավայրում տեղակայված մարմնի վրա գործում է մի ուժ, որը համաչափ է միջավայրի ճնշման գրադիենտին մարմնի գտնվելու վայրում, խտությունների տարբերությանը։ մարմնի և միջավայրի ծավալը՝ մարմնի կողմից զբաղեցված և ուղղված այն ուղղությամբ, որտեղ միջավայրի խտությունն ավելի մոտ է տվյալ մարմնի խտությանը։ Իսկապես, եթե մարմինը սուզվում է կամ լողում, ապա միայն այնքան ժամանակ, մինչև նրա խտությունը հավասարվի շրջակա հեղուկի խտությանը: Վերոնշյալ ձևակերպումը ներառում է և՛ Արքիմեդի օրենքը, և՛ Համընդհանուր ձգողության օրենքը:
Նկ.1.Մարմինների շարժում տարբեր միջավայրերում
Համընդհանուր էքստրուզիայի օրենքի գործողության մեխանիզմը կարող է արտահայտվել «դա փոքր աշխարհ է» բառերով, այսինքն՝ ցանկացած մարմին բոլոր կողմերից ենթարկվում է արտաքին միջավայրի ազդեցության (սեղմման): Մարմինը գտնվում է հանգստի վիճակում կամ շարժվում է իներցիայով, եթե նրա վրա արտաքին միջավայրի ազդեցությունը բոլոր կողմերից հավասար է։ Եթե հարվածը անհավասար է, արդյունքում առաջանում է ուժ, որը մարմնին արագացնում է:
Ջուրը դուրս է մղում (դուրս է քշում) իր մեջ ընկղմված մարմինը խորության մեջ ճնշման բարձրացման պատճառով (ի վերջո, ոչ ոք չի պնդում, որ լողացող օդային պղպջակը օդը ձգում է ջրի մակերևույթի վերևում): Տիեզերական միջավայրը, որը դուրս է մղում նյութական մարմինները (աստղեր, մոլորակներ, աստերոիդներ և այլն), եթեր, ձևավորելով իրական տարածություն,որը սեղմված փոքրիկ հսկայական ամպ է (միկրոտիեզերական մասշտաբով) կատարյալ կլոր, կատարյալ առաձգական անբաժանելի նյութական գնդակներ, չունենալով ոչ լիցքեր, ոչ դաշտեր (դրանք, ըստ Դեմոկրիտոսի, պետք է կոչվեին ատոմներ, բայց Պատմությունը այլ բան էր որոշում): Արհեստական պարամետրի ժամանակը կիրառելի չէ եթերային գնդակների համար: Նրանք հավերժ են, քանի որ չկան իրադարձություններ, որոնք կարող են հետք թողնել իրենց կառուցվածքի վրա (քանի որ կառույցն ինքնին բացակայում է): Եթերային գնդիկների բնութագրերը՝ տրամագիծը, իներցիան, առաձգականությունն ամենաշատն են հիմնարար հաստատուններմեր Աշխարհի. Իր հատկությունների առումով եթերը կարելի է մոտավորապես համեմատել գերհեղուկ հեղուկի հետ, մինչդեռ այն ունի նյութի բոլոր հնարավոր ագրեգատային վիճակների (ներառյալ պինդ) բնութագրերը, ինչը զարմանալի չէ, քանի որ եթերը սկզբնական նյութ է ատոմների կառուցման համար։ բոլոր նյութերը. Եթերից մարմինները քամելու մեխանիզմը նույնն է, ինչ հեղուկից՝ եթերի անհավասար ճնշումը օբյեկտի վրա տարբեր կողմերից: Իզուր չէ, որ օգտագործվում է «տարածության խորություններ» արտահայտությունը։ Մենք սուզվում ենք այս խորքերը տիեզերանավի վրա՝ հաղթահարելով եթերի լողացող ուժը: Եկեք քննարկենք, թե ինչպես է այն առաջանում:
Համաձայն եթերի* տեսության՝ ցանկացած նյութական առարկա բաղկացած է ատոմներից, որոնք ոլորված տորուսաձև եթերային կապոցներ են, որոնցում եթերի մասնիկները պտտվում են տորուսի օղակաձև առանցքի շուրջ։ Եթերային մասնիկների (եթերային գնդիկների) այս շարժումը սեղմված եթերային միջավայրում հանգեցնում է ատոմի եթերային գնդիկների զբաղեցրած ծավալի ավելացմանը՝ համեմատած հանգստի վիճակում գտնվող նրանց նույն քանակի հետ, ինչը համապատասխանում է այսպես կոչված (սխալ. ) բացարձակ վակուում, բայց իրականում՝ մաքուր չխախտված եթեր։ Պատկերացրեք, օրինակ, որ ավտոբուսի ուղևորները պիկ ժամին ամուր և հանգիստ կանգնելու փոխարեն (ինչպես շղարշը բանկայի մեջ), բաժանվում են խմբերի և սկսում են պարել շրջանաձեւ: Որքա՞ն կնվազի ավտոբուսի թողունակությունը. Որքան մեծ է եթերային տորուսաձև պարանը (կլոր պարի շրջան), այսինքն՝ ավելի ծանր տարրի ատոմը, այնքան այն պակաս կայուն է։ Միայն արտաքին ճնշումը կարող է հետ պահել այն քանդվելուց: Եթե դա բավարար չէ, ատոմը քայքայվում է։ Այս դեպքում քայքայված ատոմի մասնիկները (ավելի փոքր կլոր պարեր) զբաղեցնում են ավելի փոքր ծավալ՝ ստեղծելով եթերային հազվադեպություն (ավտոբուսում ավելի ազատ տարածություն), և տորուսաձև կապոցի ավելցուկային կինետիկ էներգիան արտանետվում է եթերային ալիքներ. Սրա քանակությունը էներգիաորոշվում է ծավալով բացարձակ դատարկություն, որը պահվում էր ատոմի եթերային կապոցով լցվելուց և քայքայման ժամանակ լցվում էր եթերով։ Որքան շատ ատոմներ քայքայվում են որոշակի ծավալում, այնքան ավելի ազատ տարածություն կա դրա մեջ և, հետևաբար, այնքան ցածր է տեղական եթերային ճնշումը այս ծավալում: Որքան ցածր է եթերի ճնշումը, այնքան անկայուն ատոմները քայքայվում են: Ինչպես տեսնում եք, սա դրական արձագանքով գործընթաց է, և միայն շրջապատող եթերի ահռելի ճնշումը թույլ չի տալիս բոլոր ատոմները ակնթարթորեն և ամբողջությամբ քայքայվել: Ի դեպ, կարելի է արհեստականորեն իրավիճակ ստեղծել՝ որոշակի ծավալում ծանր անկայուն ատոմների բարձր կոնցենտրացիա ստանալով, ինչը կհանգեցնի դրանց քայքայման շղթայական ռեակցիայի, որը հայտնի է որպես ատոմային պայթյուն։ Դրա պատճառը եթերային ճնշման տեղական նվազումն է, որը պայմանավորված է որոշ ատոմների ինքնաբուխ քայքայմամբ և անկայուն ատոմների ավալանշի նման քայքայմամբ: Բայց մենք շեղվում ենք.
Այսպիսով, եթերային ամենախիտ միջավայրը միջաստղային տարածությունն է (ակնհայտ է, որ այս իմաստով Աստվածաշունչն օգտագործում է «երկնք» արտահայտությունը), իսկ նյութի ատոմների առկայությունը որոշակի ծավալում նվազեցնում է դրա եթերային խտությունը։ Այսպիսով, արտաքին տարածության մեջ գտնվող ցանկացած նյութական մարմին ավելի քիչ խիտ է իր միջավայրի նկատմամբ և զգում է եթերային ճնշում: Եթե մարմնի ատոմները բավականաչափ կայուն են, ապա նրա կառուցվածքը կարող է դիմակայել այս ճնշմանը։ Եթե ատոմները քայքայվում են, և նրանց զբաղեցրած ծավալը նվազում է, ապա շրջապատող եթերը սկսում է զբաղեցնել ազատված տարածքը՝ սպունգի պես կլանվելով մարմնի կողմից։ Այստեղ պետք է պարզաբանել, որ մարմնի ատոմների զբաղեցրած ծավալի նվազումը կարող է տեղի ունենալ ոչ միայն դրանց քայքայման, այլև ավելի բարդ փոխակերպումների արդյունքում, որոնք հայտնի են որպես ջերմամիջուկային:
Եթերային խտության նվազումը մարմնի ծավալում կամ նրա ատոմներով տեղաշարժված եթերի ծավալը բնութագրող պարամետրը մարմնի զանգվածն է։ Ուստի ավելի տրամաբանական կլինի զանգվածը չափել ծավալի միավորներով։ Պետք է տարբերակել երկու զանգված. առաջինը բնութագրվում է մարմնի ատոմներում եթերային գնդիկների տեղաշարժով տեղաշարժված եթերի ծավալով, երկրորդը՝ տարրալուծման արդյունքում մեկ միավոր ժամանակում կլանված եթերի ծավալով։ իր ատոմներից։ Մարմին, որն ունի միայն առաջինը իներտ գրավիտացիոն զանգվածկամ ավելի կարճ իներցիոն զանգված(նրա ատոմները չեն քայքայվում), ենթակա է գրավիտացիոն ազդեցության, բայց ինքն իրեն չի առաջացնում. այն չի կարող «գրավել» այլ մարմիններ: Մարմին՝ երկրորդով ակտիվ գրավիտացիոն զանգվածկամ պարզապես գրավիտացիոն զանգված(եթեր ուտող) և, իհարկե, առաջինը, ի վիճակի է ոչ միայն եթերից դուրս մղվել այլ մարմիններ, այլ նաև ստեղծել իր շուրջը եթերային հազվագյուտություն, դրանով իսկ ազդելով շրջակա օբյեկտների վրա, այսպես կոչված, գրավչության տեսքով: Որպես անալոգիա Արքիմեդի օրենքի պայմանների հետ իներցիոն զանգվածի համար, կարելի է մեջբերել պինգ-պոնգի գնդակը ջրի սյունակում. (սա է «գրավում» գնդակները): Օրինակ, սառցահատի միջուկային ռեակտորը (որպես ամբողջ օբյեկտ) ունի գրավիտացիա, քանի որ ատոմները քայքայվում են դրա ներսում, և նավի բոլոր մյուս կառույցները չունեն գրավիտացիա, չնայած իրենց իներցիոն զանգվածայինությանը:
Բայց եկեք վերադառնանք տիեզերք: Եկեք պատկերացնենք, որ միատեսակ սեղմված միջաստղային եթերային միջավայրում հայտնվել է նյութական առարկա (օրինակ, մենք կարող ենք նկատի ունենալ մեր Արևը), որը բաղկացած է քայքայվող ատոմներից կամ ջերմամիջուկային փոխակերպումների ենթարկվող ատոմներից, այսինքն՝ մի տեսակ եթերային անցք, որի մեջ շրջապատող Եթերը սկսում է նկարվել (նկ. 2): Արդյունքում շրջապատող եթերը բոլոր կողմերից սկսում է շարժվել դեպի օբյեկտ։ Որոշ ժամանակ անց այս շարժումը դառնում է կայուն։ Որո՞նք են եթերի հաստատված շարժման պարամետրերը: Այս հարցին պատասխանելու համար մենք կիրականացնենք հետևյալ պատճառաբանությունը.
Նկ.2.Եթերի շարժումը դեպի երկնային մարմնի կենտրոն
Առանձնացնենք երկնային մարմնի շուրջ երկու պայմանական համակենտրոն գնդեր՝ հեռավորության վրաr 1 և հեռավորության վրա r 2 կենտրոնից։ Երկնային մարմնի կողմից եթերի միատեսակ կլանման դեպքում այդ գնդերի միջով անցնում է նույն քանակությունը ժամանակի ընթացքում կենտրոնի ուղղությամբ, որը կարող է արտահայտվել ծավալով:Վ, հավասար է ոլորտի մակերեսի արտադրյալին S=4 π r 2 եթերի շարժման արագության վրա տրված շառավիղի համարvայս տարածքի միջոցով: Քանի որ եթերի նույն քանակությունը պետք է անցնի տարբեր ոլորտներով, ուրեմնՎ 1 = Վ 2 , որից բխում է, որ 4 π r 1 2 v 1 = 4 π r 2 2 v 2 , այն է r 1 2 v 1 = r 2 2 v 2 = r 2 v( r) = հաստատ. Այսպիսով, եթերի շարժման արագությունը դեպի երկնային մարմնի կենտրոն հակադարձ համեմատական է դեպի նրան հեռավորության քառակուսին.v( r) = հաստատ / r 2 .
Այս դեպքում յուրաքանչյուր շառավղի համար եթերի արագությունը համաչափ է արագացմանը.v( r) = է( r) տ (տ– ժամանակ), հետևաբար, եթերի շարժման կենտրոնաձիգ արագացումը նույնպես հակադարձ համեմատական կլինի դեպի կենտրոն հեռավորության քառակուսին.է( r) = Կ / r 2 , Որտեղ Կ– Համաչափության գործակից, որոշակի օբյեկտի համար հաստատուն արժեք, որը որոշվում է նրա ատոմների քայքայման քանակով և արագությամբ (ավելի ճիշտ՝ նրա կողմից կլանված եթերի քանակությունը միավոր ժամանակում, որի պայմանական բնութագիրը գրավիտացիոն զանգվածն է.Մ).
Քանի որ եթերը արագորեն շարժվում է դեպի երկնային մարմին, դա նշանակում է, որ եթերի ճնշման մի մասը ծախսվում է այս շարժման վրա: Հետևաբար, եթերի ճնշումը գրավիտացիոն զանգված ունեցող մարմնի նկատմամբ կնվազի այս արագացման համամասնությամբ.
Պ= P 0– ԿՊ / r 2 ,
և ճնշման գրադիենտը մեծանում է.
dP/dr = ԿՊ / r 2 .
Եթերի խտությունը և ճնշումը ուղիղ համեմատական են, հետևաբար, եթերի խտությունը նույնպես կնվազի դեպի ծանրության կենտրոն.
ρ = ρ 0 – Կ ρ / r 2 .
Եթերի ճնշում-խտության այս անկումը ճիշտ նույն մեխանիզմն է, որն ապահովում է գրավիտացիոն ազդեցություն ցանկացած մարմնի վրա, ինչպես նաև բարձրության վրա հեղուկի (գազի) ճնշում-խտության անկման մեխանիզմը, որն ապահովում է ազդող արքիմեդյան ուժ։ ընկղմված մարմնի վրա: Այսպիսով, այսպես կոչված գրավիտացիոն ազդեցությունը մարմնի պարզ մեխանիկական արտամղումն է եթերային միջավայրի ավելի խիտ շրջաններից դեպի ավելի քիչ խիտ տարածքներ: Քանի որ եթերի շփման դիմադրությունը աննշան է, իներցիոն զանգված ունեցող մարմինների վրա գրավիտացիոն ազդեցությունն ապահովում է եթերի ճնշման անհավասարությունը՝ ըստ ծանրության աղբյուրից հեռավորության աստիճանի։
Ավելին, եթե որևէ երկնային մարմին, ապա իներցիայի զանգվածը մկընկնի գրավիտացիոն զանգված ունեցող մեկ այլ օբյեկտի գործողության գոտի Մ, ապա ծանրության կենտրոնի ուղղությամբ դրա վրա կգործի եթերի սեղմող ուժը.Ֆ, համաչափ առաջին մարմնի կողմից տեղաշարժված եթերի ծավալին (ինչպես Արքիմեդի օրենքում՝ տեղաշարժված հեղուկ), և եթերի ճնշման գրադիենտին (որը նույնպես պետք է մտցվի Արքիմեդի օրենքում հեղուկների և գազերի հետ կապված)։ Քանի որ տեղաշարժված եթերի ծավալը բնութագրվում է իներցիայի զանգվածով, իսկ ճնշման գրադիենտը համաչափ է ծանրության զանգվածին և հակադարձ համեմատական է դեպի ծանրության կենտրոն հեռավորության քառակուսին, ապա.
Ֆ = m·K / r 2 = γ·m·M / r 2 ,
Որտեղ γ – Համաչափության գործակից, որը նվազեցնում է բանաձևում ներառված պարամետրերի չափը մինչև ուժի չափ, որը կոչվում է գրավիտացիոն հաստատուն:
Հարկ է նշել, որ Համընդհանուր ձգողության օրենքի այս հայտնի բանաձեւը ենթադրում է, որ երկու մարմիններից մեկն ունի գրավիտացիոն զանգված։ Մյուս մարմինը չունի գրավիտացիոն զանգված կամ դրա արժեքը չնչին է։ Եթե երկու մարմիններն էլ ունեն գրավիտացիոն զանգված, ապա նրանցից յուրաքանչյուրի վրա ուժ կգործի.
F = F 1 + F 2 = m 1 · K 2 / r 2 + m 2 · K 1 / r 2 = γ · (m 1 · M 2 + m 2 ·M 1) / r 2 .
Ձգողության ուժով մի քանի մարմինների համար առաջացող փոխազդեցությունը որոշվելու է ուժերի վեկտորային գումարով:
Շարունակենք մեր պատճառաբանությունը. Եթերը, ձգողականությամբ շարժվելով դեպի մարմին, կարծես բոլոր կողմերից միաձուլվում է գնդաձեւ անցքի մեջ։ Այս դեպքում տեղի է ունենում այն, ինչ մենք հաճախ տեսնում ենք լոգարանում ջուրը արտահոսելիս. եթերի հոսքը ներթափանցում է. եթերային դարպաս, որն աստիճանաբար կենտրոնական մարմինն ինքնին շրջում է պտտման շարժման մեջ։ Այս դեպքում եթերի դարպասը երկկողմանի է: Այն բաժանող հարթությունը, եթերի դարպասի առանցքին ուղղանկյուն է, դառնում է հասարակածային։ Արեգակնային համակարգի համար սա Լապլասի հաստատուն հարթությունն է, որը մոտ է խավարածրի հարթությանը: Այս հարթությունում եթերը գրեթե չի շարժվում դեպի նյութական օբյեկտի կենտրոնը, այլ պտտվում է նրա շուրջը։
Քանի որ հասարակածային հարթությունում եթերի կենտրոնաձիգ շարժումը վերածվել է պտտման, ապա նրա կենտրոնախույս արագացումը.ապետք է հավասար լինի կենտրոնաձիգինէ. Հետևաբար.
ա = Կ / r 2 (1).
Գծային (շոշափելի) ռոտացիայի արագություն.v = ( աr) 1/2 . Այս արտահայտության մեջ փոխարինելով (1) բանաձևը՝ մենք ստանում ենք.
v = ( Կ / r) 1/2 (2).
Պտտման անկյունային արագությունը և գծային արագությունը կապված են հարաբերություններով. ω = v / r. Այստեղ (2) բանաձևը փոխարինելով՝ մենք ստանում ենք.
ω = ( Կ / r 3 ) 1/2 (3).
Ուղեծրային շրջանի կախվածությունը անկյունային արագությունից որոշվում է արտահայտությամբ.Տ = 2 π / ω . Փոխարինելով բանաձևը (3), մենք ստանում ենք.
Տ = 2 π ( r 3 / Կ) 1/2 (4).
Շառավիղի հասարակածային հարթության շրջանագծի համարr 1 եթերի շրջանառության ժամկետը հավասար կլինիՏ 1 = 2 π ( r 1 3 / Կ) 1/2 , և շառավղով շրջանագծի համարr 2 շրջանառության ժամկետը որոշվում է որպեսՏ 2 = 2 π ( r 2 3 / Կ) 1/2 . Այստեղից հետևում է, որ եթերի պտտման ժամանակաշրջանների քառակուսիների հարաբերակցությունը հասարակածային հարթության երկու տարբեր շրջանակների երկայնքով հավասար է համապատասխան շառավիղների խորանարդների հարաբերությանը.
Տ 1 2 / Տ 2 2 = ( r 1 ) 3 / ( r 2 ) 3 .
Հասարակածային հարթությունում եթերի հոսքով պտտվող նյութական առարկաների համար (օրինակ՝ Արեգակնային համակարգի մոլորակները հաստատուն Լապլասի հարթությունում), վերջին բանաձևը հայտնի է որպես. Կեպլերի առաջին օրենքը, հայտնաբերված էմպիրիկ եղանակով։
Բանաձևից (4) հետևում է, որ հաստատունըԿ = 4 π 2 r 3 / Տ 2 .Արեգակնային համակարգի համար հաստատունԿհաշվարկվում է առավել ճշգրիտ՝ օգտագործելով Երկրի ուղեծրի պարամետրերը, քանի որ դրա համարՏ= 1 զ.գ. (երկրային տարի) ևr= 1 a.u. (աստղագիտական միավոր), մինչդեռԿ = 39.4784176 [(a.u.) 3 /(z.g.) 2]:
Այսպիսով, Եթերի շարժումը երկնային մարմնի շուրջը երկկողմանի եթերային հորձանուտ է (եթերային հորձանուտ) (նկ. 3): Լապլասի հարթությունում եթերը ենթարկվում է շրջանաձև շարժման։ Որքան հեռու է Լապլասի հարթությունից, այնքան ավելի ու ավելի սուր է կոնաձև պարույրը, և եթերը, և նրա հոսքով գրավված նյութական մարմինները շարժվում են դեպի կենտրոնական երկնային մարմին։ Նրա բևեռներում եթերի շարժման ուղղությունը գրեթե ուղղահայաց է։ Հասկանալի է, որ եթերի նման շարժման դեպքում բոլոր նյութական մարմինները, որոնք ընկնում են նրա եթերային դարպասի գործողության գոտում, ի վերջո կամ կընկնեն կենտրոնական օբյեկտի (Արևի) վրա, կամ կսեղմվեն Լապլասի հարթության մեջ և կպտտվեն շուրջը։ այն. Ակնհայտորեն, այսպես են ձևավորվել Արեգակնային համակարգի մոլորակների և, իրենց հերթին, մոլորակների բնական արբանյակների ուղեծրերը։ Սա նաև բացատրում է, թե ինչու մոլորակների ուղեծրերի հարթությունները չեն տարբերվում Լապլասի անփոփոխ հարթության համեմատ։ Բացի այդ, եթերի պտտվող հոսքը էներգիայի աղբյուր է, որն ապահովում է կայուն ուղեծրերով Արեգակի շուրջ մոլորակների շարժումը: Եթե նրանք շարժվել են միայն իներցիայով, ինչպես բխում է համընդհանուր ձգողության օրենքից, ապա արագá կգործադրվեր կենտրոնական մարմնի վրա արգելակման պատճառով, որն առաջացել է, օրինակ, փոխադարձ գրավիտացիոն ազդեցությամբ։
Նկ.3.Եթերի շարժումը երկնային մարմնի շուրջ
Եթերի շարժումը ձգողության աղբյուրի մոտ երկկողմանի եթերային դարպասի (պտույտի) տեսքով բնական է։ Դա դրսևորվում է մոլորակների շուրջ բնական արբանյակների, աստղերի շուրջ մոլորակների և գալակտիկաներում աստղերի շարժման մեջ (իզուր չէ, որ դրանցից շատերը հորձանուտ են հիշեցնում):
Իրական երկրային պայմաններում բոլոր մարմինները միաժամանակ գտնվում են երկու միջավայրում՝ նյութական (գազեր, հեղուկներ) և համատարած եթերային։ Այս միջավայրերի սեղմման ազդեցությունը հակադիր է միմյանց, քանի որ որքան շատ եթեր, այնքան քիչ նյութ և, հակառակը, այսպես կոչված գրավիտացիոն ուժը (եթերի սեղմման ուժը) հակառակ է Արքիմեդյան ուժին: (նյութական միջավայրի արտամղման ուժը) . Բուն մարմնի, շրջակա միջավայրի և ճնշման գրադիենտների հարաբերակցությունը այս միջավայրերում կորոշի որոշակի մարմնի շարժման ուղղությունը՝ Համընդհանուր էքստրուզիայի օրենքին համապատասխան:
Ելնելով վերոգրյալից՝ մենք կարող ենք եզրակացնել, որ Համընդհանուր գրավիտացիայի օրենքում իներցիոն զանգվածը եթերի քանակն է, որը տեղահանվում է մարմնի ատոմներում եթերային գնդիկների շարժման հետևանքով նրա զբաղեցրած տարածությունից՝ նման քանակությամբ։ Արքիմեդի օրենքում մարմնի կողմից տեղաշարժվող հեղուկը: Այլ կերպ ասած, իներցիոն զանգվածը մի տեսակ տարա է, որը կարող է լցվել մարմինը շրջապատող եթերով։
Իներցիոն զանգվածը պոտենցիալ գրավիտացիոն է: Երբ շրջապատող եթերի ճնշումը իջնում է որոշակի կրիտիկական արժեքի, սկսվում է օբյեկտի ամենածանր ատոմների զանգվածային քայքայումը, որոնք նախկինում կայուն էին։ Շրջապատող եթերը սկսում է քաշվել դեպի մարմին, որն այդպիսով սկսում է ունենալ գրավիտացիոն զանգված, որը բնութագրում է եթերային հոսքի մեծությունը դեպի մարմին։
Ո՞րն է մեր աշխարհի զարգացման ընդհանուր ուղղությունը:
Կենտրոնում արտաքին սահմանների բացակայությունը և ավելորդ եթերային ճնշումը հանգեցնում են մեր Մետագալակտիկայի եթերային ամպի ընդլայնմանը (էֆեկտ, որը հայտնի է որպես «ընդլայնվող տիեզերք»): Այլ կերպ ասած, եթերի ավելցուկային ճնշումը տխրահռչակի աղբյուրն է մութ կամ ուրվական էներգիատիեզերքը՝ ապահովելով նրա գալակտիկաների ընդլայնումը։ Եթերային ամպի ընդլայնումը, իր հերթին, հանգեցնում է ընդհանուր եթերային ճնշման անկմանը, որն առաջացնում է ավելի թեթեւ տարրերի ատոմների քայքայումը։ Եթե որեւէ առարկայի մեջ այդ ատոմները բավականաչափ կան, ապա դրանց քայքայումը հանգեցնում է էական փոփոխությունների եւ հետք է թողնում օբյեկտի կառուցվածքի վրա։ Երկրի համար, օրինակ, ատոմների նման զանգվածային քայքայումը նշանավորվում է երկրաբանական դարաշրջանների փոփոխություններով: Ներկայումս ուրանի ատոմները և տրանսուրանի տարրերը քայքայվում են: Դե,, իսկ ջրածնի ատոմները վերջինը կքայքայվեն։
Ամեն.
Լիպեցկ
Դեկտեմբեր 2004 թ
__________________________________________________________________
*) Անտոնով Վ.Մ. Եթեր. / Lipetsk, LGPI, 1999. – 160 p. ()
Ի դեպ, ես կցանկանայի հարցնել ֆիզիկոսներին, ովքեր շարունակում են համառորեն ժխտել եթերի գոյությունը (ինչպես նաև նրանց, ովքեր ամաչկոտ խոսում են «ֆիզիկական վակուումի» մասին). աշխարհ? Որտե՞ղ ունեք այդ միակ հիմքը, որն ապահովում է փոխազդեցությունները միկրոտիեզերքում, մակրոտիեզերքում և տիեզերական աշխարհում: Կամ անվերջ կքաշեք բոլորովին այլ, իրար հետ կապ չունեցող ֆիզիկա՝ իր պոստուլատներով ու պարադոքսներով, որոնց ներկայությունը ցույց է տալիս իրականության ոչ ադեկվատ արտացոլումը։ Այնուամենայնիվ, դա ձեզնից է կախված, իսկական մարտեր են ընթանում էթերի տարբեր հասկացությունների կողմնակիցների միջև: Ֆիզիկան եթերի հայեցակարգի հետ, որը ներկայացված է կապով նշված աշխատանքում, միասնական է, քանի որ նյութական օբյեկտների միջև առկա բոլոր փոխազդեցությունները, ներառյալ, այսպես կոչված, էլեկտրական, մագնիսական, գրավիտացիոն, միջուկային և այլն, կրճատվում են զուտ. մեխանիկականները։
Ես և դու գիտենք, որ եթե մարմնի վրա ինչ-որ ուժ գործի, ապա մարմինը կշարժվի այդ ուժի ազդեցությամբ: Օրինակ, ձյան փաթիլը ընկնում է գետնին, քանի որ այն ձգվում է Երկրի կողմից: Եվ Երկրի ձգողականությունը գործում է անընդհատ, բայց ձյան փաթիլը, հասնելով տանիքին, չի շարունակում ընկնել, այլ կանգ է առնում, չոր պահելով մեր տունը։
Տան մաքրության ու կարգուկանոնի տեսակետից ամեն ինչ ճիշտ է ու տրամաբանական, բայց ֆիզիկայի տեսանկյունից ամեն ինչ պետք է բացատրություն ունենա։ Իսկ եթե հանկարծ ձյան փաթիլը դադարում է շարժվել, նշանակում է, որ պետք է հայտնված լինի մի ուժ, որը հակադարձում է նրա շարժմանը։ Այս ուժը գործում է Երկրի ձգողության հակառակ ուղղությամբ և մեծությամբ հավասար է նրան։ Ֆիզիկայի մեջ գրավիտացիային հակադիր այս ուժը կոչվում է առաձգական ուժ և ուսումնասիրվում է յոթերորդ դասարանում։ Եկեք պարզենք, թե ինչ է դա:
Ի՞նչ է առաձգական ուժը:
Օրինակ՝ բացատրելու համար, թե ինչ է առաձգական ուժը, եկեք հիշենք կամ պատկերացնենք պարզ լվացքի պարան, որից թաց լվացք ենք կախում: Երբ թաց իրը կախում ենք, նախկինում հորիզոնական ձգված պարանը թեքվում է լվացքի ծանրության տակ և մի փոքր ձգվում։ Մեր փոքրիկ բանը, օրինակ՝ թաց սրբիչը, պարանի հետ միասին նախ շարժվում է դեպի գետնին, հետո կանգ է առնում։ Եվ դա տեղի է ունենում, երբ յուրաքանչյուր նոր բան ավելացվում է պարանին: Այսինքն, ակնհայտ է, որ պարանի վրա ուժի ավելացման հետ մեկտեղ այն դեֆորմացվում է մինչև այն պահը, երբ այդ դեֆորմացիային հակազդող ուժերը հավասարվում են բոլոր իրերի քաշին։ Եվ հետո վայրընթաց շարժումը դադարում է: Պարզ ասած, առաձգական ուժի խնդիրն այն առարկաների ամբողջականությունը պահպանելն է, որոնց վրա մենք ազդում ենք այլ առարկաների հետ: Իսկ եթե առաձգական ուժը ձախողվում է, ապա մարմինն անդառնալիորեն դեֆորմացվում է։ Ճոպանը կոտրվում է, տանիքը փլվում է ձյան չափազանց ծանրության տակ և այլն։ Ե՞րբ է առաջանում առաձգական ուժը:Այս պահին մարմնի վրա ազդեցությունը սկսվում է. Երբ լվացքատունը կախում ենք։ Եվ այն անհետանում է, երբ մենք հանում ենք մեր ներքնազգեստը։ Այսինքն, երբ ազդեցությունը դադարում է: Առաձգական ուժի կիրառման կետը այն կետն է, որտեղ տեղի է ունենում հարվածը: Եթե մենք փորձենք կոտրել փայտը մեր ծնկի վրա, ապա առաձգական ուժի կիրառման կետը կլինի այն կետը, որտեղ մենք ծնկով սեղմում ենք փայտի վրա: Սա միանգամայն հասկանալի է։
Ինչպես գտնել առաձգական ուժը: Հուկի օրենքը
Որպեսզի իմանանք, թե ինչպես գտնել առաձգական ուժը, մենք պետք է ծանոթանանք Հուկի օրենքին: Անգլիացի ֆիզիկոս Ռոբերտ Հուկն առաջինն էր, ով հաստատեց առաձգական ուժի կախվածությունը մարմնի դեֆորմացիայից։ Այս կախվածությունը ուղիղ համեմատական է: Որքան մեծ է դեֆորմացիան, այնքան մեծ է առաձգական ուժը: Այն է Առաձգական ուժի բանաձևը հետևյալն է.
F_control=k*∆l,
որտեղ ∆l-ը դեֆորմացիայի քանակն է,
իսկ k-ն կոշտության գործակիցն է:
Կոշտության գործակիցը, բնականաբար, տարբեր է տարբեր մարմինների և նյութերի համար։ Այն գտնելու համար կան հատուկ աղյուսակներ: Էլաստիկ ուժը չափվում է N/m-ով(նյուտոն մեկ մետրի համար):
Բնության մեջ առաձգականության ուժը
Բնության մեջ առաձգականության ուժը- սա ճնճղուկների երամ է ծառի ճյուղի վրա, հատապտուղների փնջեր թփերի վրա կամ ձյան գլխարկներ եղևնի թաթերի վրա: Ճյուղերը, որոնք թեքվում են, բայց հերոսաբար և լիովին ազատորեն չեն հանձնվում, մեզ ցույց են տալիս առաձգականության ուժը:
Բնական և ճիշտ է հետաքրքրվել մեզ շրջապատող աշխարհով և նրա գործունեության ու զարգացման օրինաչափություններով: Այդ իսկ պատճառով խելամիտ է ուշադրություն դարձնել բնական գիտություններին, օրինակ՝ ֆիզիկային, որը բացատրում է Տիեզերքի ձևավորման և զարգացման բուն էությունը։ Հիմնական ֆիզիկական օրենքները դժվար չէ հասկանալ: Դպրոցները երեխաներին ծանոթացնում են այս սկզբունքներին շատ փոքր տարիքում:
Շատերի համար այս գիտությունը սկսվում է «Ֆիզիկա (7-րդ դասարան)» դասագրքով։ Թերմոդինամիկայի հիմնական հասկացությունները բացահայտվում են դպրոցականներին, նրանք ծանոթանում են հիմնական ֆիզիկական օրենքների էությանը: Բայց մի՞թե գիտելիքը պետք է սահմանափակվի միայն դպրոցով։ Ինչ ֆիզիկական օրենքներ պետք է իմանա յուրաքանչյուր մարդ: Սա կքննարկվի ավելի ուշ հոդվածում:
Գիտական ֆիզիկա
Նկարագրված գիտության շատ նրբերանգներ բոլորին ծանոթ են վաղ մանկությունից: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ըստ էության ֆիզիկան բնագիտության բնագավառներից մեկն է։ Այն պատմում է բնության օրենքների մասին, որոնց գործողությունը ազդում է յուրաքանչյուրի կյանքի վրա և շատ առումներով նույնիսկ ապահովում է այն, նյութի բնութագրերի, կառուցվածքի և շարժման օրինաչափությունների մասին։
«Ֆիզիկա» տերմինն առաջին անգամ արձանագրել է Արիստոտելը մ.թ.ա. չորրորդ դարում։ Սկզբում այն հոմանիշ էր «փիլիսոփայություն» հասկացության հետ։ Ի վերջո, երկու գիտություններն էլ ունեին մեկ նպատակ՝ ճիշտ բացատրել Տիեզերքի գործունեության բոլոր մեխանիզմները։ Բայց արդեն տասնվեցերորդ դարում գիտական հեղափոխության արդյունքում ֆիզիկան անկախացավ։
Ընդհանուր օրենք
Ֆիզիկայի որոշ հիմնական օրենքներ կիրառվում են գիտության տարբեր ճյուղերում։ Նրանցից բացի կան այնպիսիք, որոնք ընդհանուր են համարվում ողջ բնության համար։ սա մասին է
Դա ենթադրում է, որ յուրաքանչյուր փակ համակարգի էներգիան նրանում որևէ երևույթի առաջացման ժամանակ անշուշտ պահպանվում է։ Այնուամենայնիվ, այն ունակ է փոխակերպվել այլ ձևի և արդյունավետ կերպով փոխել իր քանակական բովանդակությունը նշված համակարգի տարբեր մասերում։ Միևնույն ժամանակ, բաց համակարգում էներգիան նվազում է, պայմանով, որ դրա հետ փոխազդող ցանկացած մարմինների և դաշտերի էներգիան մեծանա:
Բացի վերը նշված ընդհանուր սկզբունքից, ֆիզիկան պարունակում է հիմնական հասկացություններ, բանաձևեր, օրենքներ, որոնք անհրաժեշտ են շրջակա աշխարհում տեղի ունեցող գործընթացների մեկնաբանման համար: Դրանք ուսումնասիրելը կարող է աներևակայելի հուզիչ լինել: Ուստի այս հոդվածում համառոտ կքննարկվեն ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, սակայն դրանք ավելի խորը հասկանալու համար անհրաժեշտ է դրանց լիարժեք ուշադրություն դարձնել։
Մեխանիկա
Ֆիզիկայի շատ հիմնական օրենքներ բացահայտվում են դպրոցում 7-9-րդ դասարանների երիտասարդ գիտնականներին, որտեղ ավելի լիարժեք ուսումնասիրվում է գիտության այնպիսի ճյուղ, ինչպիսին մեխանիկա է: Դրա հիմնական սկզբունքները նկարագրված են ստորև:
- Գալիլեոյի հարաբերականության օրենքը (նաև կոչվում է հարաբերականության մեխանիկական օրենք կամ դասական մեխանիկայի հիմք)։ Սկզբունքի էությունը կայանում է նրանում, որ նմանատիպ պայմաններում մեխանիկական գործընթացները ցանկացած իներցիոն հղման շրջանակներում լիովին նույնական են:
- Հուկի օրենքը. Դրա էությունն այն է, որ որքան մեծ է ազդեցությունը առաձգական մարմնի վրա (աղբյուր, ձող, վահանակ, ճառագայթ) կողքից, այնքան մեծ է դրա դեֆորմացիան:
Նյուտոնի օրենքները (ներկայացնում են դասական մեխանիկայի հիմքը).
- Իներցիայի սկզբունքն ասում է, որ ցանկացած մարմին կարող է լինել հանգստի վիճակում կամ շարժվել միատեսակ և ուղիղ գծով միայն այն դեպքում, եթե որևէ այլ մարմին որևէ կերպ չի գործում դրա վրա, կամ եթե նրանք ինչ-որ կերպ փոխհատուցում են միմյանց գործողությունները: Շարժման արագությունը փոխելու համար մարմնի վրա պետք է ազդել որոշակի ուժով, և, բնականաբար, տարբեր չափերի մարմինների վրա նույն ուժի ազդեցության արդյունքը նույնպես տարբեր կլինի։
- Դինամիկայի հիմնական սկզբունքն ասում է, որ որքան մեծ է տվյալ մարմնի վրա գործող ուժերի արդյունքը, այնքան մեծ է նրա արագացումը: Եվ, համապատասխանաբար, որքան մեծ է մարմնի քաշը, այնքան ցածր է այս ցուցանիշը:
- Նյուտոնի երրորդ օրենքը ասում է, որ ցանկացած երկու մարմին միշտ փոխազդում են միմյանց հետ՝ համաձայն նույնական օրինաչափության. նրանց ուժերը նույն բնույթ են կրում, մեծությամբ համարժեք են և անպայման հակառակ ուղղությունն ունեն այս մարմինները միացնող ուղիղ գծի երկայնքով:
- Հարաբերականության սկզբունքն ասում է, որ բոլոր երևույթները, որոնք տեղի են ունենում նույն պայմաններում, իներցիոն հղման համակարգերում տեղի են ունենում բացարձակապես նույն ձևով։
Թերմոդինամիկա
Դպրոցական դասագիրքը, որը աշակերտներին բացահայտում է հիմնական օրենքները («Ֆիզիկա. 7-րդ դասարան»), նրանց ծանոթացնում է նաև թերմոդինամիկայի հիմունքներին: Ստորև մենք համառոտ կքննարկենք դրա սկզբունքները:
Թերմոդինամիկայի օրենքները, որոնք հիմնարար են գիտության այս ճյուղում, ունեն ընդհանուր բնույթ և կապված չեն ատոմային մակարդակում որոշակի նյութի կառուցվածքի մանրամասների հետ։ Ի դեպ, այս սկզբունքները կարևոր են ոչ միայն ֆիզիկայի, այլ նաև քիմիայի, կենսաբանության, օդատիեզերական տեխնիկայի և այլնի համար։
Օրինակ, նշված արդյունաբերության մեջ կա մի կանոն, որը հակասում է տրամաբանական սահմանմանը. փակ համակարգում, որի արտաքին պայմանները անփոփոխ են, ժամանակի ընթացքում հաստատվում է հավասարակշռության վիճակ: Եվ դրանում շարունակվող գործընթացներն անփոփոխ փոխհատուցում են միմյանց։
Թերմոդինամիկայի մեկ այլ կանոն հաստատում է համակարգի ցանկությունը, որը բաղկացած է քաոսային շարժումով բնութագրվող վիթխարի քանակությամբ մասնիկներից, ինքնուրույն անցնել համակարգի համար ավելի քիչ հավանական վիճակներից դեպի ավելի հավանական:
Իսկ Գեյ-Լուսակի օրենքը (նաև այն կոչվում է) ասում է, որ որոշակի զանգվածի գազի համար կայուն ճնշման պայմաններում նրա ծավալը բացարձակ ջերմաստիճանի վրա բաժանելու արդյունքն անշուշտ դառնում է հաստատուն արժեք։
Այս արդյունաբերության մեկ այլ կարևոր կանոն է թերմոդինամիկայի առաջին օրենքը, որը կոչվում է նաև էներգիայի պահպանման և փոխակերպման սկզբունք թերմոդինամիկական համակարգի համար։ Նրա խոսքով, ցանկացած ջերմություն, որը փոխանցվել է համակարգին, կծախսվի բացառապես նրա ներքին էներգիայի փոխակերպման և ցանկացած գործող արտաքին ուժերի հետ կապված աշխատանքի կատարման վրա: Հենց այս օրինաչափությունն էլ հիմք դարձավ ջերմային շարժիչների շահագործման սխեմայի ձևավորման համար։
Գազի մեկ այլ օրենք Չարլզի օրենքն է: Այն նշում է, որ որքան մեծ է իդեալական գազի որոշակի զանգվածի ճնշումը՝ պահպանելով մշտական ծավալը, այնքան մեծ է նրա ջերմաստիճանը։
Էլեկտրականություն
Դպրոցի 10-րդ դասարանը երիտասարդ գիտնականներին բացահայտում է ֆիզիկայի հետաքրքիր հիմնական օրենքները։ Այս պահին ուսումնասիրվում են էլեկտրական հոսանքի բնույթի և օրինաչափությունների, ինչպես նաև այլ նրբերանգների հիմնական սկզբունքները։
Ամպերի օրենքը, օրինակ, ասում է, որ զուգահեռ միացված հաղորդիչները, որոնց միջով հոսանքը հոսում է նույն ուղղությամբ, անխուսափելիորեն ձգում են, իսկ հոսանքի հակառակ ուղղության դեպքում՝ համապատասխանաբար վանում։ Երբեմն նույն անունը օգտագործվում է ֆիզիկական օրենքի համար, որը որոշում է գործող մագնիսական դաշտում գործող ուժը հաղորդիչի մի փոքր հատվածի վրա, որը ներկայումս անցկացնում է հոսանք: Այդպես են անվանում՝ Ամպերի ուժ։ Այս հայտնագործությունն արել է գիտնականը տասնիններորդ դարի առաջին կեսին (մասնավորապես 1820 թ.):
Լիցքի պահպանման օրենքը բնության հիմնական սկզբունքներից է։ Այն նշում է, որ ցանկացած էլեկտրական մեկուսացված համակարգում առաջացող բոլոր էլեկտրական լիցքերի հանրահաշվական գումարը միշտ պահպանվում է (դառնում է հաստատուն): Չնայած դրան, այս սկզբունքը չի բացառում որոշակի գործընթացների արդյունքում նման համակարգերում նոր լիցքավորված մասնիկների առաջացումը։ Այնուամենայնիվ, բոլոր նոր ձևավորված մասնիկների ընդհանուր էլեկտրական լիցքը, անշուշտ, պետք է լինի զրո:
Կուլոնի օրենքը էլեկտրաստատիկայում հիմնականներից մեկն է։ Այն արտահայտում է անշարժ կետային լիցքերի միջև փոխազդեցության ուժի սկզբունքը և բացատրում դրանց միջև հեռավորության քանակական հաշվարկը։ Կուլոնի օրենքը հնարավորություն է տալիս փորձարարականորեն հիմնավորել էլեկտրադինամիկայի հիմնական սկզբունքները։ Այն նշում է, որ անշարժ կետային լիցքերը, անշուշտ, փոխազդում են միմյանց հետ մի ուժով, որն ավելի մեծ է, որքան մեծ է դրանց մեծությունների արտադրյալը և, համապատասխանաբար, որքան փոքր է, այնքան փոքր է խնդրո առարկա լիցքերի և միջավայրի միջև հեռավորության քառակուսին տեղի է ունենում նկարագրված փոխազդեցությունը.
Օհմի օրենքը էլեկտրականության հիմնական սկզբունքներից մեկն է։ Այն նշում է, որ որքան մեծ է շղթայի որոշակի հատվածի վրա գործող ուղղակի էլեկտրական հոսանքի ուժը, այնքան մեծ է լարումը դրա ծայրերում:
Նրանք դա անվանում են սկզբունք, որը թույլ է տալիս որոշել մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ որոշակի ձևով շարժվող հոսանքի ուղղությունը: Դա անելու համար հարկավոր է ձեր աջ ձեռքը դնել այնպես, որ մագնիսական ինդուկցիայի գծերը փոխաբերական կերպով դիպչեն բաց ափին, և ձեր բութ մատը երկարացնեք հաղորդիչի շարժման ուղղությամբ: Այս դեպքում մնացած չորս ուղղված մատները կորոշեն ինդուկցիոն հոսանքի շարժման ուղղությունը։
Այս սկզբունքը նաև օգնում է պարզել տվյալ պահին հոսանք հաղորդող ուղիղ հաղորդիչի մագնիսական ինդուկցիայի գծերի ճշգրիտ տեղը։ Դա տեղի է ունենում այսպես՝ աջ ձեռքի բութ մատը դրեք այնպես, որ այն ցույց տա և մյուս չորս մատներով փոխաբերաբար բռնեք դիրիժորը։ Այս մատների գտնվելու վայրը ցույց կտա մագնիսական ինդուկցիայի գծերի ճշգրիտ ուղղությունը:
Էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի սկզբունքը օրինաչափություն է, որը բացատրում է տրանսֆորմատորների, գեներատորների և էլեկտրական շարժիչների շահագործման գործընթացը: Այս օրենքը հետևյալն է. փակ օղակում որքան մեծ է առաջացած ինդուկցիան, այնքան մեծ է մագնիսական հոսքի փոփոխության արագությունը:
Օպտիկա
Օպտիկա մասնաճյուղը նույնպես արտացոլում է դպրոցական ուսումնական ծրագրի մի մասը (ֆիզիկայի հիմնական օրենքներ. 7-9-րդ դասարաններ): Հետևաբար, այս սկզբունքներն այնքան էլ դժվար չէ հասկանալ, որքան կարող է թվալ առաջին հայացքից: Նրանց ուսումնասիրությունն իր հետ բերում է ոչ միայն լրացուցիչ գիտելիքներ, այլ շրջապատող իրականության ավելի լավ ըմբռնում: Ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, որոնք կարելի է վերագրել օպտիկայի ուսումնասիրությանը, հետևյալն են.
- Գայնեսի սկզբունքը. Դա մեթոդ է, որը կարող է արդյունավետորեն որոշել ալիքի ճակատի ճշգրիտ դիրքը վայրկյանի ցանկացած հատվածում: Դրա էությունը հետևյալն է. բոլոր կետերը, որոնք գտնվում են ալիքի ճակատի ճանապարհին վայրկյանի որոշակի հատվածում, ըստ էության, իրենք դառնում են գնդաձև ալիքների աղբյուրներ (երկրորդական), մինչդեռ ալիքի ճակատի գտնվելու վայրը նույն հատվածում. երկրորդը նույնական է մակերեսին, որը շրջում է բոլոր գնդաձև ալիքները (երկրորդական): Այս սկզբունքն օգտագործվում է լույսի բեկման և դրա արտացոլման հետ կապված գոյություն ունեցող օրենքները բացատրելու համար։
- Հյուգենս-Ֆրենսելի սկզբունքն արտացոլում է ալիքների տարածման հետ կապված խնդիրների լուծման արդյունավետ մեթոդ: Այն օգնում է բացատրել լույսի ցրման հետ կապված տարրական խնդիրները:
- ալիքներ Այն հավասարապես օգտագործվում է հայելու մեջ արտացոլելու համար: Դրա էությունը կայանում է նրանում, որ և՛ ընկնող ճառագայթը, և՛ այն, որը արտացոլվել է, ինչպես նաև ճառագայթի անկման կետից կառուցված ուղղահայացը, գտնվում են մեկ հարթության մեջ: Կարևոր է նաև հիշել, որ ճառագայթի անկման անկյունը միշտ բացարձակապես հավասար է բեկման անկյունին:
- Լույսի բեկման սկզբունքը. Սա էլեկտրամագնիսական ալիքի (լույսի) հետագծի փոփոխություն է մի համասեռ միջավայրից մյուսը շարժվելու պահին, որը զգալիորեն տարբերվում է առաջինից մի շարք բեկման ինդեքսներով։ Նրանց մեջ լույսի տարածման արագությունը տարբեր է։
- Լույսի ուղղագիծ տարածման օրենքը. Իր հիմքում այն երկրաչափական օպտիկայի ոլորտին առնչվող օրենք է և հետևյալն է՝ ցանկացած միատարր միջավայրում (անկախ նրա բնույթից) լույսը տարածվում է խիստ ուղղագիծ՝ ամենակարճ հեռավորության վրա։ Այս օրենքը պարզ ու մատչելի կերպով բացատրում է ստվերների առաջացումը։
Ատոմային և միջուկային ֆիզիկա
Քվանտային ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, ինչպես նաև ատոմային և միջուկային ֆիզիկայի հիմունքները ուսումնասիրվում են ավագ դպրոցում և բարձրագույն ուսումնական հաստատություններում:
Այսպիսով, Բորի պոստուլատները ներկայացնում են մի շարք հիմնարար վարկածներ, որոնք դարձան տեսության հիմքը։ Դրա էությունն այն է, որ ցանկացած ատոմային համակարգ կարող է կայուն մնալ միայն անշարժ վիճակում։ Ատոմի կողմից էներգիայի ցանկացած արտանետում կամ կլանում անպայմանորեն տեղի է ունենում սկզբունքով, որի էությունը հետևյալն է. տրանսպորտի հետ կապված ճառագայթումը դառնում է մոնոխրոմատիկ:
Այս պոստուլատները վերաբերում են ֆիզիկայի հիմնական օրենքներն ուսումնասիրող ստանդարտ դպրոցական ուսումնական ծրագրին (11-րդ դասարան): Նրանց գիտելիքները պարտադիր են շրջանավարտների համար։
Ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, որոնք մարդը պետք է իմանա
Որոշ ֆիզիկական սկզբունքներ, թեև պատկանում են այս գիտության ճյուղերից մեկին, այնուամենայնիվ ընդհանուր բնույթ ունեն և պետք է հայտնի լինեն բոլորին։ Եկեք թվարկենք ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, որոնք մարդը պետք է իմանա.
- Արքիմեդի օրենքը (կիրառում է հիդրո- և աերոստատիկայի ոլորտները): Այն ենթադրում է, որ գազային նյութի կամ հեղուկի մեջ ընկղմված ցանկացած մարմին ենթարկվում է մի տեսակ լողացող ուժի, որն անպայմանորեն ուղղահայաց վերև է ուղղված։ Այս ուժը միշտ թվային առումով հավասար է մարմնի կողմից տեղահանված հեղուկի կամ գազի քաշին:
- Այս օրենքի մեկ այլ ձևակերպում հետևյալն է՝ գազի կամ հեղուկի մեջ ընկղմված մարմինը, անշուշտ, կորցնում է նույնքան քաշը, որքան այն հեղուկի կամ գազի զանգվածը, որի մեջ ընկղմվել է։ Այս օրենքը դարձավ լողացող մարմինների տեսության հիմնական պոստուլատը։
- Համընդհանուր ձգողության օրենքը (հայտնագործել է Նյուտոնը)։ Դրա էությունն այն է, որ բացարձակապես բոլոր մարմիններն անխուսափելիորեն գրավում են միմյանց ուժով, որն ավելի մեծ է, որքան մեծ է այդ մարմինների զանգվածների արտադրյալը և, համապատասխանաբար, որքան փոքր է, այնքան փոքր է նրանց միջև հեռավորության քառակուսին:
Սրանք ֆիզիկայի 3 հիմնական օրենքներն են, որոնք պետք է իմանան բոլորը, ովքեր ցանկանում են հասկանալ շրջապատող աշխարհի գործող մեխանիզմը և նրանում տեղի ունեցող գործընթացների առանձնահատկությունները։ Նրանց գործունեության սկզբունքը հասկանալը բավականին պարզ է:
Նման գիտելիքի արժեքը
Ֆիզիկայի հիմնական օրենքները պետք է լինեն մարդու գիտելիքների բազայում՝ անկախ նրա տարիքից և գործունեության տեսակից։ Դրանք արտացոլում են այսօրվա ողջ իրականության գոյության մեխանիզմը և, ըստ էության, միակ հաստատունն են անընդհատ փոփոխվող աշխարհում:
Ֆիզիկայի հիմնական օրենքներն ու հասկացությունները նոր հնարավորություններ են բացում մեզ շրջապատող աշխարհն ուսումնասիրելու համար: Նրանց գիտելիքներն օգնում են հասկանալ Տիեզերքի գոյության մեխանիզմը և բոլոր տիեզերական մարմինների շարժումը։ Այն մեզ դարձնում է ոչ թե ամենօրյա իրադարձությունների ու գործընթացների զուտ դիտորդների, այլ թույլ է տալիս տեղյակ լինել դրանց մասին: Երբ մարդը հստակ հասկանում է ֆիզիկայի հիմնական օրենքները, այսինքն՝ իր շուրջը տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները, նա հնարավորություն է ստանում առավելագույնս արդյունավետ կերպով կառավարել դրանք՝ բացահայտումներ անելով և դրանով իսկ ավելի հարմարավետ դարձնելով իր կյանքը։
Արդյունքներ
Ոմանք ստիպված են խորությամբ ուսումնասիրել ֆիզիկայի հիմնական օրենքները միասնական պետական քննության համար, մյուսները՝ զբաղվածության պատճառով, ոմանք էլ՝ գիտական հետաքրքրասիրությունից դրդված։ Անկախ այս գիտության ուսումնասիրության նպատակներից, ձեռք բերված գիտելիքների օգուտները դժվար թե գերագնահատվեն։ Չկա ավելի գոհացուցիչ բան, քան հասկանալ մեզ շրջապատող աշխարհի գոյության հիմնական մեխանիզմներն ու օրինաչափությունները:
Անտարբեր մի մնա՝ զարգացի՛ր:
