Механикалық қозғалыс түрлері. Механиканың негізгі заңдары

Механика – материя қозғалысының ең қарапайым формасын, яғни денелердің немесе олардың жеке бөліктерінің бір-бірімен салыстырғанда орын ауыстыруын зерттейтін ғылым.Механиканың негізгі мақсаты-дененің кез-келген уақыт мезетіндегі орнын анықтау.

Табиғаттағы қозғалыстың ең қарапайым түрі – механикалық қозғалыс. Оның сан алуан түрлері болуы мүмкін. Жалпы айтқанда, механикалық қозғалыс дегеніміз бір дененің басқа материалдық денелермен салыстырғанда орын ауыстыруы. Кеңестікте қозғалыстағы денелерді қозғалмайтын басқа денелермен салыстырып қарастыратын жүйені санау жүйесі дейді. Практикада қозғалысты сипаттау үшін санау жүйесін құрайтын денелерге бір координаттар жүйесін, мәселен, кәдімгі түзу сызықты тікбұрышты координаттар жүйесін байланыстыруға болады.

Физикалық денелердің немесе бөліктерінің қозғалысын қарастырғанда, олардың нүктесінің қозғалысын зертттеу қажет. Өйткені, материалдық нүктенің қозғалысы – кинематиканың заңдылықтарын зерттеудің негізі. Сонымен материалдық нүкте дегеніміз массасы қарастырылып отырған дененің массасына тең геометриялық нүкте. Денені егер оның бөлшектері бірдей және жүрілген жолдары дененің өлшемімен салыстырғанда айтарлықтай үлкен болғанда ғана материалдық нүкте ретінде қарастыруға болады.Денені материалдық нүкте деп оның қозғалыс сипатына қарай да алуға болады.Егер денені құрайтын оның барлық нүктелері бірдей қозғалыста болса,яғни дене ілгермелі қозғалатын болса,онда ол денені материалдық нүкте деп алуға болады. Материалдық нүктенің орын ауыстыруы деп дененің бастапқы орнын оның келесі мезеттегі орнымен қосатын түзудің бағытталған кесіндісін айтады.Орын ауыстыру векторлық шама,ол өзінің сан мәнімен және бағытымен сипатталады. Сонымен, бірқалыпты қозғалыстың жылдамдығы жүрілген жолға тура пропорционал, ал сол жолды жүруге кеткен уақытқа кері пропорционал, ал сол жолды жүруге кеткен уақыт кері пропорционал:υ =S/t, Үдеу.Бірқалыпты айнымалы қозғалыс деп кез келген өзара тең ∆t уақыт аралықтарында υ жылдамдығы бірдей ∆υ шамаға өзгеріп отыратын қозғалысты айтады. Мұнда мынадай екі жағдай болуы мүмкін: а) егер уақытқа байланысты жылдамдықтың сан мәні ұдайы артып отырса, онда қозғалыс бірқалыпты үдемелі;Егер қаратырып отырған дене бастапқы t ә) уақытқа байланысты жылдамдықтың сан мәні ұдайы кеміп отырса, онда бірқалыпты кемімелі қозғалыс делінеді. Классикалық механика — Ньютон заңдары мен Галилейдің салыстырмалық принципіне негізделген механиканың бөлімі. Осы себептен, классикалық механиканы кейде Ньютон механикасы деп атайды. Физикада классикалық механика кванттық механика екеуі физиканың екі ірі қосалқысы деп айтса да болады Классикалық механиканың негізгі заңдылықтары: Ньютон заңдары Лагранжев формализмі Гамильтонов формализмі Гамильтон-Якоби формуласы 43.Жарықтың кванттық қасиеттері: Фотоэффект. Комптон эффектісі Кванттық механика, толқындық механика – микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың, атом ядроларының) және олардың жүйелерінің (мысалы, кристаллдардың) қозғалу заңдылықтарын анықтайтын, сондай-ақ, бөлшектер мен жүйелерді сипаттайтын физикалық шамаларды макроскопиялық тәжірибеде тікелей өлшенетін шамалармен байланыстыратын теория. Ол өрістің кванттық теориясында, кванттық химияда, кванттық статистикада, т.б. қолданылады. Кванттық механика бейрелятивистік (жарық жылдамдығымен салыстырғанда төмен жылдамдықтағы с) және релятивистік (жарық жылдамдығымен салыстыруға болатын жоғары жылдамдықтағы с) болып бөлінеді. Бейрелятивистік кванттық механика (өзінің қолданылу аймағындағы Ньютон механикасы сияқты) – толық аяқталған, қайшылықтары жоқ, өз саласында кез келген есептерді шешуге мүмкіндігі бар теория. Керісінше, релятивистік кванттық механиканы мұндай теория қатарына жатқызуға болмайды. Классикалық механика кванттық механиканың жуықталған дербес түрі болып саналады Жарықтың кванттық қасиеттері 1923 жылы А. Комптон байқаған құбылыста да білінеді. Комптон эффектісі деп рентген сәулелерінің (рентгендік кванттар) металл атомдарынан шашырауы нәтижесінде, оның толқын ұзындығының өзгеруін айтады. Спектрдің көрінетін аймағындағы жарық толқыны үшін, фотоэлектрон энергиясынан рентгендік квант энергиясы көп артық болады. Металдағы электронның байланыс энергиясы рентгенттік квант үшін аздаған кедергі болып табылады, ол электронды еркін деп есептеуге мүмкіндік береді. Комптон эффектісі - шашыраған сәуле шығарудың толқын ұзындығы түскен сәуленің толқын ұзындығынан көп болған кездегі еркін немесе әлсіз байланысқан электрондағы жоғары жиілікті электромагниттік сәулеленудің серпімді шашырауы. Фотоэффект құбылысын түсіндіру жолын Эйнштейн тапты. Ол фотоэффект құбылысын түсіндіру үшін жарықтың бөлшектік әрі кванттық қасиетіне сүйенді. Шынында да, жарық екіжақтылығымен сипатталады: біріншісінде ол толқындық жағынан танылса, екінші жолы бөлщек, яғни Эйнштейн сөзімен айтқанда, фотондар ағыны ретінде көрінеді. Бұл құбылыс жарықтың толқындық-корпускулалық дуализм деп аталады. Дуализм - бүкіл материяның кірпіші болып табылатын элементар бөлшектердің барлығына ортақ қасиет. Кванттық көзқарас бойынша жарықты таситын әрбір бөлшек, яғни фотон бір квант энергияға ие болады: E=hv 44.Рентген, ультракүлгін, инфрақызыл сәулелену. Радиотолқындар Электромагниттік спектр - электромагниттік толқындарының барлық диапазондарының жиынтығы. Электромагниттік толқындар теледидарда және радиохабарда, телекоммункацияда, сонымен бірге тамақ әзірлеу үшін де қолданылады. Инфрақызыл, көрінетін жарық және ультракүлгін сәулелер шығару Толқын ұзындығы 2 мм-ден 760 нм-ге дейінгі, жылулық және электрлік әсерлерден молекулалар мен атомдардың тербелісі кезінде инфрақызыл сәулелер шығады. Оны 1800 ж. Гершель ашқан еді Инфрақызыл толқындарды кейде жылулық сәуле деп те атайды. Адамның көзіне әсер етіп, көру сезімін туғызатын электромагниттік толқынның бөлігін көрінетін жарық дейді. Ол ұзындығы 380 нм (күлгін түс) мен 760 нм (қызыл түс) толқын аралықтарында болады және электромагниттік толқындардың диапазонында өте шамалы бөлікті құрайды. Толқын ұзындығы 400 нм-ден 10 нм-ге дейін болатын улбтракүлгін сәулелерді шапшаң электрондардың әсерінен туындайтын солғын разряд арқылы алады. Ультракүлгін сәулелерді 1801 жылы И. Риттер мен У. Волластон алғаш рет шығарып алған. Ультракүлгін сәулелер де инфрақызыл сәулелер сияқты көрінбейді. Бірақ химиялык активтігі жоғары. Шыны ультракүлгін сәулелерді жақсы жұтады. Зерттеу жұмыстарында кварц немесе арнайы жасанды кристалдар қолданылады. Бұл сәулелерді атомдар немесе молекуладағы электрондар бір энергетикалық денгейден екінші деңгейге ауысқан кезде шығарады. Рентген сәулелері 1895 жылы В. Рентген толқын ұзындығы 10 нм-ден 10−3нм болатын, ультракүлгін толқындар ұзындығынан қысқа сәуле шығарудың түрін ашты. Рентген сәулелері шапшаң электрондар мен зарядталван бөлшектер кенет тежелгенде пайда болады. Қолданылу аймағы өте кең рентген сәулелерінің көзі рентген түтіктері болып табылады. Рентген бұл сәулелердің қасиеттерін зерттеу арқылы олардың жұтылуы түрліше екенін анықтады. Көбірек жұтылатын сәулелерді жұмсақ, нашар жұтылатын сәулелерді қатқыл рентген сәулелері деп атаған Гамма-сәуле шығар Электромагниттік сәуле шығарудың ішіндегі толқын ұзындығы ең қысқасы — гамма-сәулелер. Олардың толқын ұзындығы 10−10м мен 3 · 10−13 м аралығында болады. Гамма-сәулелер қозған атом ядроларында және радиоактивті ыдырау құбылысы кезінде шығарылады. Оның көзі Жер бетінде де, ғарышта да кездеседі. 45.Ньютон механикасы Егер денелердiң қозғалыс жылдамдығы вакуумдегi жарық жылдамдығынан көп аз болса, бұл қозғалысты қарастыратын механика - классикалық деп аталады. Классикалық механиканың негiзiне Ньютонның қозғалыс заңдары жатады. Сондықтан кейде классикалық механиканы- Ньютон механикасы деп атайды. Әлемде кездесетін өте ұсақ бөлшектерден, атом, молекула жәнеәр түрлі өрістен бастап, ең үлкен деп қарастыратын галактикағадейінгі заттардың барлығы үнемі үздіксіз қозғалыста болады. Заттар қозғалысының түрі өте көп те және әр түрлі. Осы заттар қозғалыс зандарын қарастыратын теориялық физика негізінен мынандай бөліктерден тұрады: классикалық механика, электродинамика,кванттық механика, статистикалық физика және термодинамика, атом физикасы, ядро физикасы. Заттар қозғалысының ең қарапайым түрі – механикалық қозғалыс. Механикалық қозғалыс деп уақыт өзгерісіне байланыстымеханикалық денелердің кеңістікте орын ауыстыруын айтады. Классикалық механиканың зандарын толық түсіну үшін мынандай шамалар енгізіледі, масса, күш, инерциалық санақ жүйесі. Ньютон заңдары, Галилейдің салыстырмалылық принципі. Механикалық денелердің, қозғалысын қарастыру кезінде ашылған негізгі заңдар, кейбір түзетулерден кейін теориялық физиканың басқа бөліктерінде де қолданылады. Мысалы: энергия,импульс және импульс моментінің сақталу заңдары.Теориялық физиканың әрбір бөліктерінің негізгі заңдарының қолдану шегі болатыны сияқты классикалық механика заңдарыныңда өзіндік қолдану шегі бар. Мысалы: Эйнштейн салыстырмалылық теориясы бойынша жылдамдық ν жарықтың жылдамдығына шамалас болса кез келген /макро, микро зат/ заттардың қозғалысын классикалық механиканың зандарымен аңықтауға болмайды. Макроскопиялық денелердің жылдамдығы ν << с болғандағы, олардың қозғалысы классикалық механика заңдарымен зерттеледі. Классикалық механика – механикалық денелердің баяу қозғалысын сипаттайды. Классикалық механика мынандай үш бөлімнен тұрады:кинематика, динамика, статика. Кинематика – денелер қозғалысын сол қозғалысты туғызатын себептерге байланыссыз қарастыратын классикалық механиканың бөлімі. Динамика – механикалық денелердің қозғалысын сол қозғалысты туғызатын себептерге байланысты қарастыратын классикалық механиканың ең бір күрделі бөлімі.Статика – денелердің тепе-теңдік шарттарын қарастырады.