Серпімді созылған (сығылған) шыбықтың потенциалдық энергиясы
(
дененің көлемі).
Тартылыс. Өріс теориясы элементтері
Бүкіләлемдік тартылыс заңы: кезкелген екі материалдық нүктелердің арасында осы нүктелердің массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың ара қашықтығының квадратына кері пропорционал болатын өзара тартылыс күші әсер етеді
(
– тартылыс күші (бүкіләлемдік тартылыс
күші);
– гравитациялық тұрақты).
Тартылыс күштері өзара әрекеттесетін денелер арқылы өтетін түзудің бойымен олардың бір-біріне қарай бағытталған.
Ауырлық күші – Жермен байланысты санақ жүйесіндегі массасы денеге әсер ететін күш
( – дененің массасы; – еркін түсу үдеуі).
Дененің салмағы – Жерге тартылудың әсерінен дененің өзін еркін түсуден сақтап тұрған тіреуішке (немесе ілгішке) әсер ететін күші.
Ауырлық
күші әрқашанда әсер етеді, ал салмақ
тек денеге ауырлық күшімен қатар оны
үдеуден бөлек,
үдеумен қозғалуға мәжбүр ететін басқа
күштер де әсер ететін кезде ғана білінеді.
Біртекті тартылыс өрісі – барлық нүктелерінде кернеулік векторлары бірдей болатын тартылыс өрісі.
Центрлік (орталық) тартылыс өрісі – барлық нүктелеріндегі кернеулік векторлары қайсы бір инерциалдық санақ жүйесінде тыныштықта болатын бір нүктеде қиылысатын түзулердің бойымен бағытталған тартылыс өрісі.
Күш сызықтары (кернеулік сызықтары) – әрбір нүктесіндегі жанамалар тартылыс өрісінің кернеулік векторымен бірдей түсетін сызықтар.
Галилейдің жалпыланған заңы: бір ғана тартылыс өрісінде барлық денелер бірдей үдеумен түседі.
Салмақсыздық – дененің тек ауырлық күшінің әсерімен ғана қозғалыста болатын күйі.
Тартылыс өрісінің кернеулігі – бірлік массалы материалдық нүктеге өріс тарапынан әсер ететін және бағыты жағынан әсер етуші күшпен бірдей түсетін күшпен анықталатын физикалық шама.
Кернеулік – тартылыс өрісінің күштік сипаттамасы.
Ауырлық күшінің жұмысы дененің теріс таңбамен алынған потенциалдық энергиясының өзгерісін тең болады.
Денені
тартылыс өрісінде
қашықтықтан
қашықтыққа дейін орын
ауыстыру бойынша атқарылған жұмыс
орын ауыстыру траекториясына тәуелсіз,
тек дененің бастапқы және ақырғы
қалыптарымен ғана анықталады, яғни
тартылыс күштері
консевативтік, ал тартылыс өрісі
потенциалдық.
Консервативтік күштер атқаратын жұмыс жүйенің минус таңбамен алынған потенциалдық энергиясының өзгерісіне тең болады.
Бір
бірінен
қашықтықта орналасқан массалары
және
болатын
екі материалдық
нүктелердің гравитациялық өзара
әрекеттесу потенциалдық энергиясы
Тартылыс өрісінің потенциалы – өрістің берілген нүктесінде орналасқан бірлік массалы дененің потенциалдық энергиясымен анықталатын скалярлық шама.
Потенциал – тартылыс өрісінің энергетикалық сипаттамасы.
Массасы
дененің тудыратын тартылыс өрісі
потенциалы
( осы денеден қарастырылып отырған нүктеге дейінгі қашықтық).
Эквипотенциал беттер – бетіндегі потенциал тұрақты болатын беттер.
Өткен
формуладан потенциалы бірдей болатын
нүктелердің геометриялық орнының
сфералық бет түзетіндігі шығады (
).
Тартылыс өрісінің кернеулігі мен потенциалын байланстыратын формула
( – координат остерінің бірлік аекторлары, – тартылыс өрісінің потенциалы. Минус таңбасы кернеулік векторының потенциалдың өшу бағытында екендігін көрсетеді).
Бірінші космостық (немесе дөңгелек) жылдамдық – Жерді айнала дөңгелек орбитамен қозғала алуы үшін, Жердің жасанды серігіне айналу үшін денеге берілетін минималь жылдамдық
км/с
(
– Жердің радиусы).
Екінші космостық (немесе параболалық) жылдамдық – Жердің тартылыс өрісін жеңіп және Күннің серігіне айналуы үшін, яғни оның Жердің тартылыс өрісіндегіі траекториясы параболаға айналуы үшін денеге берілетін ең аз жылдамдық.
км/с.
Үшінші космостық жылдамдық – Күннің тартылысын жаңіп, Күн жүйесінен тыс кетуі үшін Жер бетіндегі денеге берілуі қажет жылдамдық.
км/с.
Инерциалдық емес санақ жүйесі – инециалдық санақ жүйесіне қатысты үдеумен қозғалатын санақ жүйесі.
Инерция күштері – санақ жүйесінің өлшенетін жүйеге қатысты үдемелі қозғалысына туатын күштер.
Егер инерция күштерін ескерсе, онда Ньютонның екінші заңы кезкелген санақ жүйесінде орындалады: қарастырылып отырған санақ жүйесінде дененің массасының оның үдеуін көбейтіндісі қарастырылып отырған денеге түсірілген барлық күштердің қосындысына тең болады (инерция күштерін қоса алғанда).
Осы
кезде
инерция күштері денелердің бір біріне
өзара әсерінен пайда болатын
күштермен бірге денеге оның инерциалдық
емес санақ жүйесінде алатын
үдеуіндей
үдеу бере алатындай болу керек.
( – дененің инерциалдық санақ жүйесіндегі үдеуі).
Жалпы алғанда, инерция күштерінің мынандай білінулерін ескеру керек:
санақ жүйесінің үдемелі ілгерілемелі қозғалысы кезіндегі инерция күштері;
айналып тұрған санақ жүйесіндегі тыныштықтағы денеге әсер ететін инерция күштері;
айналып тұрған санақ жүйесіндегі қозғалыстағы денеге әсер ететін инерция күштері.
Инерция күштері
(
– санақ жүйесінің
үдеумен ілгерілемелі қозғалысының
кезінде пайда болатын инерция күштері:
;
– инерцияның центрден тепкіш күштері
(айналып тұрған санақ жүйесіндегі айналу
осінен шектеулі
қашықтықта орналасқан денеге әсер
ететін инерция күштері):
;
– Кориолис күші).
Кориолис күші – айналып тұрған санақ жүйесінде жылдамдықпен қозғалыстағы денеге әсер ететін инерция күші.
Инерциалдық емес санақ жүйесі үшін динамиканың негізгі заңы:
( – денелердің бір-біріне әсерінен туған күш, – дененің инерциалдық емес санақ жүйесіндегі үдеуі).
Инерция күштерін денелердің өзара әрекеттесулері емес, санақ жүйесінің үдемелі қозғалысы тудырады.
Гравитациялық күштер мен инерция күштерінің эквиваленттік принципі (Эйнштейннің эквиваленттік принципі): егер өрістердің кернеуліктері кеңістіктің сәйкес нүктелерінде бірдей түсетін, ал қалған бастапқы шарттар қарастырылып отырған денелер үшін бірдей болатын болса, онда барлық физикалық құбылыстар тартылыс өрісінде сәйкес инерциялық күштер өрісіндегідей түрде өтеді. Бұл принцип жалпы салыстырмалылық теориясының негізі болып табылады.