4.Ньютон заңдары.Масса.Күш.

Ньютонның механика заңдары – И.Ньютон тұжырымдаған (1687) классикалық механиканың негізгі үш заңы.

Ньютонның бірінші заңы

“Егер денеге сырттан күш әсер етпесе, онда ол тыныштық күйін немесе бірқалыпты түзу сызықты қозғалыстағы күйін сақтайды”. Біздің дәуірімізге дейінгі 4-ғасырдан бастап, жиырма ғасырға созылған уақыт бойы гректің ұлы ойшылы Аристотельдің және оның жолын қуушылардың идеясы үстемдік етті. Олардың көзқарасы бойынша дене тұрақты жылдамдықпен қозғалу үшін, оған үнемі басқа дене әрекет ету керек деп есептелінді: дененің табиғи күйі тыныштық деп саналды. Алғаш рет итальян ғалымы Галилео Галилей (1564-1642) ғасырлар бойы қалыптасқан бұл қағидадан бас тартты. Ол өзінің жүргізген тәжірбиелері негізінде Аристотель мен оның жолын қуушылар ілімінің жалған екендігін дәлелдей білді. Егер денеге басқа денелер әрекет етпесе немесе олардың әрекеті теңгерілген болса, онда дене не тыныштықтағы күйін сақтайды, немесе түзу сызықты және бір қалыпты қозғалысын жалғастырады деген қорытындыға келген болатын. Бұл өздеріне таныс инерция заңы. И.Ньютон инерция заңын механика негізіне енгізді, сондықтан бұл заңды Ньютонның бірінші заңы деп атайды.

Ньютонның екінші заңы

“Дененің қозғалыс мөлшерінің өзгеруі түсірілген күшке пропорционал және ол күшпен бағыттас болады”. Қарапайым бақылаулар, егер әр түрлі денелерге бірдей күшпен әрекет жасаса, олардың түрліше үдеу алатының көрсетеді. Ньютонның екінші заңы төмендегіше тұжырымдалады: Денеде туындайтын үдеу оған әрекет етуші күшке тура пропорционал, ал оның массасына кері пропорциянал: a=F/m Ньютонның екінші заңының формуласы

F=ma

Ньютонның үшінші заңы

“Әрбір әсерге оған тең, бірақ кері бағытталған қарсы әсер болады, басқаша айтқанда, екі дене бір-біріне шама жағынан тең, бағыты жағынан қарама-қарсы күштермен әсер етеді”.

Ньютонның механика заңдары Г.Галилей, Х.Гюйгенс, И.Ньютон және басқа ғалымдардың бақылаулары мен зерттеулерінің нәтижелерін қорытындалу арқылы тұжырымдалды. Қазіргі көзқарас және терминология бойынша бірінші және екінші заңдардағы денені материалдық нүкте деп, қозғалысты инерциалдық санақ жүйесіне қатысты қозғалыс деп түсіну керек. Классик. механикада екінші заңның математикалық түрі: немесе mα=F, мұндағы m – нүктенің массасы, ν – оның жылдамдығы, α –үдеу, t – уақыт, F – әсер етуші күш. Ньютонның механика заңдары микроәлем нысандары (атом, молекула, элементар бөлшектер) үшін және жарық жылдамдығына жуық жылдамдықпен қозғалған денелерге қолдануға келмейді.

Инерция заңы орындалмайтын санақ жүйелері болады екен. Мұндай санақ жүйелерінде дененің қозғалыс жылдамдығы өзара әрекеттесуден ғана емес, сол жүйенің үдемелі қозғалысынан да туындай алады. Ондай санақ жүйелері инерциялық емес санақ жүйелері деп аталады. Ньютонның үшінші заңы Әрекет етуші күшке әрқашан тең қарсы әрекет етуші күш бар болады. Басқаша айтқанда, денелердің бір – біріне әрекет етушә күштері модулі бойынша өзара тең және бағыттары қарама қарсы: F=-F

5.Механикадағы үйкеліс және тартылыс күштері.

Екі дене тікелей жанасқан кезде, оларда өзара салыстырмалы қозғалыс пайда болса, немесе салыстырмалы қозғалыс пайда болуға ұмтылса, онда олардың жанасу бетінде қозғалыс бағытына қарама-қарсы бағытта бір күш пайда болады. Оны біз үйкеліс күші деп атаймыз. Үйкеліс күші пайда болу кезіндегі өзгешелігіне қарай тыныштық үйкелісі, сырғанау үйкелісі және домалау үйкелісі деп үшке бөлінеді. Өзара жанасқан денелерде сыртқы күштің әсерінде салыстырмалы қозғалысқа ұмтылу пайда болады, бірақ қозғалыс пайда болмаса, онда мұндай үйкеліс күштерін тыныштық үйкеліс күші деп атаймыз. Мысалы, жер бетінде тыныш тұрған үлкен бір жәшікті бар күшімізбен итергенде жәшік орнынан қозғалмаса, онда біздің итеру бағытымызға қарама-қарсы бағытта қозғалысқа кедергілік жасайтын бір күштің болғаны. Міне, бұл күш тыныштық үйкеліс күші болып табылады. Екі жанасқан денелер арасында салыстырмалы қозғалыс (сырғанау) болған кезде пайда болатын үйкеліс күшін сырғанау үйкеліс күші деп атаймыз. Бір дененің екінші бір дененің бетінен домалаған кездегі пайда болған үйкеліс күшін домалау үйкеліс күші деп атайды. Әдеттегі жағдайда, домалау үйкеліс күші сырғанау үйкеліс күшінен аз болады. Сондықтан денені сүйрегеннен көрі домалатқан оңай болады.

Әлемдегі барлық денелердің арасында өзара тартылыс күшінің бар екендігін адамдар өте ертеден-ақ байқаған. Денелердің өзара жанаспай-ақ әсерлесуінің нәтижесінде пайда болатын осындай күштерді бүкіләлемдік тартылыс күші немесе гравитациялық күш деп атаймыз. Жер бетіндегі денелердің арасындағы гравитациялық күштердің шамасы тым мардымсыз болғандықтан, әдетте біз оларды байқай алмаймыз. Алайда, жер шарының басқа денелерге қарағанда (жер шары бетіндегі) гравитациялық күші өте көп болады. Біз күнделікті өмірде жер бетінен жоғары тұрған заттардың тіреуі болмаса, жерге құлап түсетінін білеміз. Міне, бұл жер шарының гравитациялық күшінің әсерінен болады. Жер шарының жер шары бетіндегі немесе жақын маңындағы денелерге қарай пайда болатын гравитациялық күшін ауырлық күші деп атаймыз.