КІРІСПЕ

Физика, жаратылыстану ғылымдарына жатады да, бізді айнала қоршап тұрған материялық дүниенің объективтік қасиет-терін оқып зерттейді.Әлемде кездесетін ете ұсак бөлшектер атом, молекулалардан және әртүрлі өрістерден бастап, ең үлкен деп қарастырылатын галактикага дейінгі затгардың барлыгын материя дейді. Заттар (материя) қозгалысының түрі өте көп және әртүрлі. Осы заттар қозгалыс заңдарын жаратылыстану гылымы зерттейді.

Жаратылыстану гылымына физика, химия және биология жатады. Олардың бір-бірінен айырмашылыгы тек қана қозгалыс заңы қарастырылатын материяның түріне байланысты.

Қозғалыс деп, материяның кеңістіктің бір нүктесінен екінші

нүктесіне уақыт бойынша орын ауыстыруын айтады. Сондықтан,

денелер қозғалысы уақыт өзгерісіне байланысты кеңістікте болатын-

дықтан, уақыт жэне кеңістік туралы үгым енгізу керек. Бүл ұғымдар

тек қана физика үшін емес, химия жэне биология гылымдары үшін де

негізгі ұғымдар болып табылады.

Кеңістік қасиетгері ғеометрияда, ал уақыт-хронометрияда

жеке-жеке қарастырылатын болса, жаратылыстану гылымдырында

осы ұгымдар материямен қоса қарастырылады да, материяның өмір

сүруінің формалары болады.

Кеңістік-үздіксіз, біртекті және изотропты, ал оның өлшем-

дері эвклид геометриясының аксиомалар жиынымен сипатталады.

Уақыт-кеңістіктің кез келген бөліктерінде біркелкі таралады да,

үздіксіз және біртекті болады.

Қозғалыс заңы қарастырылатын материяның қасиеттері кеңіс-

тіктің кез келғен бөліғінде және кез келғен уақыт мезетінде

озгермейтін болса, ондай кеңістікті және уақытты біртекті деп

атайды.Ф изика, материя қозғапысының неғүрлым жалпы формаларын

(механикалық, жылулық, электромагниттік т.с.с.) және олардың өзара

бір-біріне айналуын оқып-зерттейді. Физикада зерттелетін қозгалыс

формалары қозгалыстың барлық жогары жэне неғүрлым күрделі

формаларына (химиялық, биологиялық процестерге т.т.) қатысып

3

отырады және ол формаларды түгел қамтымағанмен, олардан

айрылып - ажырамайды. Мысалы, жердегі жэне аспандагы бізге мэлім

барлық денелер химиялық құрамы жагынан жай дене ме, әлде күрделі

ме, немесе тірі ме, жоқ өлі ме оган қарамастан, физика ашқан бүкіл

әлемдік тартылыс зацына багынады. Барлық процестердің өздеріне

тэн ерекше химиялық, биологиялық т.с.с. сипаттары болса да, олар

физикада ашылган энергияныц сақталу зацына багынады.

Қозгалыстың жогары жэне негүрлым күрделі формаларын басқа

жаратылыстану гылымдары (химия, биология) оқып зерттейді.

Материяның қозгалыс заңдарын қарастыратын «Жалпы

физика курсы» негізінен мынадай бөліктерден түрады:

I. Механиканыц физикалық иегіздері.

II. Молекулалық физика және термодинамика негіздері.

ІП. Электр және магнетизм.

IV. Оптика.

V. Атом ядросы және қатты дене физикасы.

4

I БӨЛІМ

МЕХАНИКАНЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ.

КІРІСПЕ

Механика денелердің немесе олардың жеке бөліктерінің бір-

біріне қатысты орын ауыстыруынан тұратын материя қозғалысының

ең жай формасы туралы ілім. Материя қозғалысының ең қарапайым

түрі - механнкалық қозғалыс.

Механнкалық қозғалыс деп, уақыт өзгерісіне байланысты

механикалық денелердің кеңістікте орын ауыстыруын айтады.

Механиканың қозғалыс зандарын толық түсіну үшін мынадай

шамалар еңгізіледі, масса, күш, инерцнялық санақ жүйесі, Ньютон

зацдары, Галилейдіц салыстырмалылық принципі.

Механика мынандай үш бөлімнен түрады: кинематика,

динамика жэне статика.

Кинематика - денелер қозғалысын, сол қозғалысты туғызатын

себептерге байланыссыз қарастыратын механиканың бөлімі.

Динамика - механикалық денелердің қозғалысын, сол

қозғалысты туғызатын себептерге байланысты қарастыратын

механиканың ең бір күрделі бөлімі.

Статика - денелердің тепе-теңдіқте болу шартын қарастырады.

Тепе-тендік қозғалыстың, дербес жағдайы болғандықтан да

статика заңы динамика заңдарының табиғи салдары болып шығады.

Осы себептен де статика жалпы физика курстарында жеке

оқылмайды.

5

I тарау. Материялық нүктенің кинематикасы

§1. Механикада қарастырылатын денелер моделі.

Санақ жүйесі.

Жалпы алғанда механикалық денелердің қозғалысы өте күрделі,

өйткені ол қозғалысы қарастырылып отырған денелердің формасына,

өлшеміне және тағы басқа қасиеттеріне байланысты. Осы себептен

денелер қозғалысын қарастырған кезде сол денелердің кейбір

қасиеттерін ескермеуғе болатындай жорамал жасалады, басқаша

айтқанда механикалық денелердің моделін енгізу керек. Оларға

мыналар жатады: материялық нүкте, матернялық нүктелер жүйесі,

механикалық жүйе, абсолюттік қатгы дене және түтас орта.

Матсриялық нүкте - қарастырып отырған есептің шартына

байланысты өлшемдерін ескермеуге болатын дене. Мысалы: Күнді

айналған кезде Жерді материялық нүкте деп есептеуге болады,

өйткені траекторияның радиусы Жердің радиусынан оте үлкен.

Материялық нүктелер жүйесі - механикалық денелер

жиынтыгын материялық нүктелер жүйесі деп атайды, егер әрбір

денені материялық нүкте деп қарастыруға болса.

Механикалық жүйе деп материялық нүктелер жүйесін айтады,

егер әрбір нүктенің қозгалысы басқа қапған нүктелерге тәуелді болса.

Механикалық жүйені абсолют қатты дене деп атайды, егер

кез келген екі нүктенің ара қашықтыгы қозгалыс кезінде өзгермейтін

болса.

Түтас орта -газдар, сүйықтар.

Механикалық дененің кеңістіктегі

орнын басқа бір кез келген

қозғалмайтын денеге немесе денелер

жүйесіне қатысты ғана анықтауға

болады. Сол қозғалмайтын денеге

(денелер жүйесіне) қатысты дененің

қозғалысы зерттелетін (уақытқа

байланысты) жүйені санақ жүйссі деп

атайды. Дененің (нүктенің) кеңістіктегі

орны үш координатпен анықталады

(ХҮ2). Санақ бас-талатын нүктені

координаттар басы деп атайды.

Негізінен тік бүрышты координаттар

жүйесі көбірек пайда-ланылады (1-сурет).

6

§2. Қозғалыс зацдары,траектория, жол, орыи ауыстыру.

Кинематика бөлімінде қозгалыстың математикалық сипат-

тамасы, басқаша айтқанда механикалық қозгалысты анықтайтын

шамапар арасындағы байланыстар қарастырылады.

Қозгалысты сипаттайтын шамаларга мыналар жатады:

1. Қозгалыс траекториясы;

2. Нүктенің орын ауыстыруы;

3. Нүктенің жүріп өткен жолы;

4. Қозгалыстагы нүктенің координаттары;

5. Дененің жылдамдыгы;

6. Дененің үдеуі.

Кинематикада осы аталган шамалардың арасындагы тәуелді-

ліктер қарастырылады. Енді осыларга жеке-жеке тоқталайық.

Траектория. Материялық нүктенің кеңістіктегі жүріп өткен ізін

көрсететін үзіліссіз сызықты траектория деп атайды. Траекторияның

түрі координаттар жүйесін таңдап алуга байланысты болады.

Сондықтан да қозгалысты қарапайым түрде сипаттауга болатындай

санақ жүйесін таңцап алу керек. Траекторияның түр-сипатына сэйкес

қозгалысты түзу сызықты және қисық сызықты деп бөледі.

Егер де қозгалыс траекториясы түзу сызық болса, онда қозгалыс

түзу сызықты деп, ал қозгалыс траекториясы қисық сызық болса,

онда қозгалыс қисық сызықты деп аталады. Дененің шеңбер

бойымен қозгалысы қисық сызықты қозгалыстың дербес жагдайы

болып табылады.

Қозғалыс заңдары. Жогарыда айтылгандай, 1-суретте көр-

сетілген М материялық нүктенің кеңістіктегі орны, сол нүктенің /■(/)

радиус-векторымен анықталады.

Координаттың бас нүктесінен қозгалыстагы нүктеге багыт-

талган түзуді сол нүктенің радиус-векторы деп атайды. Нүкте

қозгалган кезде оның радиус-векторы уақыт бойынша өзгеріп

отырады. Оны математикалық түрде, радиус-вектор уақытқа тәуелді

функция деп атайды да, былай жазады:

г = к 0 - (1)

Осындай функционапдық қатысты қозғалыс заңы немесе

қозғалыс теңдеуі деп атайды.

Қозгалыстагы М материялық нүктенің қозгалысын ОХҮ2.

тікбүрышты декарттық координат осіне қатысты қарастыратын

болсақ, онда ол нүктенің г радиус-векторының өзгерісі кезінде, оның

ХҮ2 осьтеріне проекциялары да уақытқа байланысты өзгеріп

отырады, ягни

7

Х = Х(1), У = У (0, 2 = 2(0- (2)

Осы теңдеулер декарттық координаттар жүйесіне қатысты

нүктенің қозгалыс заңдары (теңдеулері) деп аталады.

Орын ауыстыру.

Материялық нүкте, шексіз аз уақыт Аі = і2 ішінде М| нүкте-

сінен М2 нүктесіне орын ауыстырды у

делік (2 сурет). Радиус-вектордың осы

кездегі Аг = г г - п өзгерісін орын

ауыстыру векторы деп атайды. Оны

Дг деп белгілейді. Орын ауыстыру

өзінің шамасынан басқа багытымен де

сипатталады. Шынында, шамасы

бойынша бірдей екі п 2 және т орын

ауыстыруды қарастыралық (3-сурет).

Бүл кесінділер үзындықтарының

теңдігіне қарамастан, олар эртүрлі

багытта орын ауыстыруларды айқын

көрсетеді.

Нүктенің жүріп өткен жолы.

Материялық нүкте М| нүктеден

М2 нүктеге қарай қандайда бір

траекторияның бойында орын ауыс-

тырган делік (2-сурет). Траекторияның

бойымен М| нүктеден М2 нүктеге дейін

есептелінген ара қашықтық жүріп

өткен жолды көрсетеді. Оны 5

әріпімен белгілейді. Орын ауыстыру

сияқты, ягни сан мәндерімен және бағыттарымен сипатталатын

шамаларды векторлар деп атайды. Векторларга жылдамдық, үдеу,

күш және т.б. шамалар жатады.

Тек сан мәндерін гана беру жеткілікті болатын шамаларды

скалярлар деп атайды. Жол, уақыт, масса тагы басқалар скалярдың

мысалы бола алады.