በፊዚክስ ውስጥ ያሉ ብዙ ችግሮች በአካላዊ ሂደት ውስጥ የአንድ ወይም ሌላ መጠን የመጠበቅ ህጎች ከታወቁ በተሳካ ሁኔታ መፍታት ይችላሉ። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ, የሰውነት እንቅስቃሴ ምን እንደሆነ ጥያቄን እንመለከታለን. እንዲሁም የፍጥነት ጥበቃ ህግን በጥንቃቄ እናጠናለን።
አጠቃላይ ጽንሰ-ሐሳብ
የበለጠ በትክክል፣ የእንቅስቃሴው መጠን ያህል ነው። ከእሱ ጋር የተያያዙት ንድፎች በ 17 ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ በጋሊልዮ ለመጀመሪያ ጊዜ ያጠኑ ነበር. በጽሑፎቹ ላይ በመመስረት, ኒውተን በዚህ ወቅት ሳይንሳዊ ወረቀት አሳትሟል. በውስጡም የጥንታዊ ሜካኒክስ መሰረታዊ ህጎችን በግልፅ እና በግልፅ አስቀምጧል። ሁለቱም ሳይንቲስቶች የእንቅስቃሴውን ብዛት እንደ ባህሪ ተረድተውታል፣ እሱም በሚከተለው እኩልነት ይገለጻል፡
p=mv.
በእሱ ላይ በመመሥረት፣ ዋጋው p የጅምላ m ያለውን የሰውነት የማይነቃነቅ ባህሪያቱን እና የኪነቲክ ሃይሉን ይወስናል፣ ይህም እንደ ፍጥነቱ v.
ይወሰናል።
የፍጥነቱ እንቅስቃሴ የእንቅስቃሴ መጠን ይባላል ምክንያቱም ለውጡ በኒውተን ሁለተኛ ህግ ከኃይል ግስጋሴ ጋር የተያያዘ ነው። እሱን ለማሳየት አስቸጋሪ አይደለም. የጊዜን በተመለከተ የፍጥነት መነሻውን ብቻ ማግኘት ያስፈልግዎታል፡
dp/dt=mdv/dt=ma=F.
ከምንገኝበት፡
dp=Fdt.
የቀመርው የቀኝ ጎን የሃይል ሞመንተም ይባላል። በጊዜ ሂደት ውስጥ ያለውን የለውጥ መጠን ያሳያል dt.
የተዘጉ ስርዓቶች እና የውስጥ ኃይሎች
አሁን ደግሞ ሁለት ተጨማሪ ፍቺዎችን ማስተናገድ አለብን፡ የተዘጋ ስርዓት ምንድን ነው፣ እና የውስጥ ሀይሎች ምንድናቸው። የበለጠ በዝርዝር እንመልከት። ስለ ሜካኒካል እንቅስቃሴ እየተነጋገርን ስለሆነ የተዘጋ ስርዓት በምንም መልኩ በውጫዊ አካላት ያልተነኩ ነገሮች ስብስብ እንደሆነ ይገነዘባል. ያም ማለት በእንደዚህ አይነት መዋቅር ውስጥ አጠቃላይ ሃይል እና አጠቃላይ የቁስ መጠን ይጠበቃሉ.
የውስጥ ሃይሎች ጽንሰ-ሀሳብ ከተዘጋ ስርዓት ጽንሰ-ሀሳብ ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው። በእነዚያ ስር ፣ በግምገማው ውስጥ ባሉት መዋቅሩ ነገሮች መካከል ብቻ የተገነዘቡት እነዚያ ግንኙነቶች ብቻ ናቸው የሚታሰቡት። ማለትም የውጭ ኃይሎች ድርጊት ሙሉ በሙሉ የተገለለ ነው. የስርአቱ አካላት እንቅስቃሴን በተመለከተ ዋነኞቹ የግንኙነቶች አይነቶች በመካከላቸው መካኒካል ግጭቶች ናቸው።
የሰውነት ሞመንተም የመጠበቅ ህግ ውሳኔ
Momentum p በተዘጋ ስርዓት ውስጥ የውስጥ ሃይሎች ብቻ የሚሰሩበት በዘፈቀደ ለረጅም ጊዜ ቋሚ ሆኖ ይቆያል። በአካላት መካከል በማንኛውም ውስጣዊ መስተጋብር ሊለወጥ አይችልም. ይህ መጠን (p) ቬክተር ስለሆነ, ይህ መግለጫ በእያንዳንዱ ሶስት አካላት ላይ መተግበር አለበት. የሰውነት እንቅስቃሴን የመጠበቅ ህግ ቀመር እንደሚከተለው ሊፃፍ ይችላል፡
px=const፤
py=const፤
pz=const።
ይህ ህግ በፊዚክስ ውስጥ ተግባራዊ ችግሮችን ሲፈታ ተግባራዊ ለማድረግ ምቹ ነው። በዚህ ሁኔታ, አካላት ከመጋጨታቸው በፊት የሚንቀሳቀሱት አንድ-ልኬት ወይም ሁለት-ልኬት ጉዳይ ብዙውን ጊዜ ግምት ውስጥ ይገባል. በእያንዳንዱ አካል ፍጥነት ላይ ለውጥን የሚያመጣው ይህ ሜካኒካዊ መስተጋብር ነው፣ነገር ግን አጠቃላይ ፍጥነታቸው ቋሚ ነው።
እንደምታውቁት የሜካኒካል ግጭቶች ፍፁም የማይለወጡ እና በተቃራኒው የመለጠጥ ሊሆኑ ይችላሉ። በነዚህ ሁሉ ሁኔታዎች ፍጥነቱ ተጠብቆ ይቆያል፣ ምንም እንኳን በመጀመሪያው የግንኙነት አይነት የስርአቱ የኪነቲክ ሃይል ወደ ሙቀት በመቀየሩ ምክንያት ይጠፋል።
ችግር ምሳሌ
የሰውነት ሞመንተም ፍቺ እና የፍጥነት ጥበቃ ህግን ካወቅን በኋላ የሚከተለውን ችግር እንፈታዋለን።
እያንዳንዳቸው በጅምላ m=0.4 ኪሎ ግራም ያላቸው ሁለት ኳሶች በአንድ አቅጣጫ 1 ሜ/ሰ እና 2 ሜትር በሰከንድ ሲንከባለሉ ሁለተኛው ደግሞ የመጀመሪያውን ይከተላል። ሁለተኛው ኳስ የመጀመሪያውን ካሸነፈ በኋላ ፣ የታሰቡ አካላት ፍጹም የማይለጠፍ ግጭት ተፈጠረ ፣ በዚህም ምክንያት በአጠቃላይ መንቀሳቀስ ጀመሩ ። ወደፊት የሚያደርጉትን እንቅስቃሴ የጋራ ፍጥነት መወሰን ያስፈልጋል።
የሚከተለውን ቀመር ከተጠቀሙ ይህንን ችግር መፍታት ከባድ አይደለም፡
mv1+ mv2=(m+m)u.
እዚህ የግራ በኩል እኩል ኳሶች ከመጋጨታቸው በፊት ያለውን ፍጥነት ይወክላል፣ ቀኝ - ከግጭቱ በኋላ። የምትሆነው ፍጥነት፡
u=(mv1+mv2)/(2m)=(v1+ v2)/ 2;
u=1.5 ሜ/ሰ።
እንደምታየው የመጨረሻው ውጤት በኳሶች ብዛት ላይ የተመካ አይደለም ምክንያቱም ተመሳሳይ ስለሆነ።
አስተውሉ እንደ ችግሩ ሁኔታ ግጭቱ ፍፁም የመለጠጥ ከሆነ መልሱን ለማግኘት አንድ ሰው የፒ ዋጋን የመጠበቅ ህግን ብቻ ሳይሆን የ የኳስ ስርዓት የእንቅስቃሴ ጉልበት ጥበቃ።
የሰውነት መዞር እና የማዕዘን ፍጥነት
ከላይ የተነገረው ሁሉ የሚያመለክተው የነገሮችን የትርጉም እንቅስቃሴ ነው። የማሽከርከር እንቅስቃሴ ተለዋዋጭነት በብዙ መልኩ ከተለዋዋጭነቱ ጋር ተመሳሳይነት ያለው ሲሆን ልዩነቱ የአፍታ ፅንሰ-ሀሳቦችን ይጠቀማል ለምሳሌ የንቃተ-ህሊና ጊዜ ፣ የጉልበት ጊዜ እና የግፊት ጊዜ። የኋለኛው ደግሞ አንግል ሞመንተም ተብሎም ይጠራል። ይህ ዋጋ በሚከተለው ቀመር ይወሰናል፡
L=pr=mvr.
ይህ እኩልነት የቁሳቁስ ነጥብ ማዕዘናዊ ሞመንተም ለማግኘት የሱን መስመራዊ ሞመንተም p በማዞሪያ ራዲየስ ማባዛት አለቦት።
በማዕዘን ሞመንተም አማካኝነት የኒውተን ሁለተኛ የመዞሪያ እንቅስቃሴ ህግ በዚህ መልክ ተጽፏል፡
dL=Mdt.
እዚህ ኤም የኃይል ጊዜ ነው፣ እሱም በጊዜው dt በስርአቱ ላይ ይሰራል፣ ይህም የማዕዘን ፍጥነት እንዲኖረው ያደርጋል።
የሰውነት አንግል ሞመንተም የመጠበቅ ህግ
በአንቀጹ ባለፈው አንቀጽ ላይ ያለው የመጨረሻው ቀመር የኤል እሴት ለውጥ የሚቻለው አንዳንድ የውጭ ሃይሎች በስርዓቱ ላይ እርምጃ ሲወስዱ ብቻ ነው፣ ይህም ዜሮ ያልሆነ ቶርኬ ኤም.እንደዚህ በሌለበት, የ L ዋጋ ሳይለወጥ ይቆያል. የማዕዘን ሞመንተም ጥበቃ ህግ ምንም አይነት የውስጥ መስተጋብር እና የስርአቱ ለውጦች በሞጁል L.
ላይ ለውጥ ሊያመጣ እንደማይችል ይናገራል።
የ momentum inertia I እና angular velocity ω ጽንሰ-ሀሳቦችን ከተጠቀምን ፣በግምት ላይ ያለው የጥበቃ ህግ እንደሚከተለው ይፃፋል፡
L=Iω=const.
አንድ ቁጥር በስእል ስኬቲንግ በሚሽከረከርበት ወቅት አንድ አትሌት የሰውነቱን ቅርፅ ሲቀይር (ለምሳሌ እጆቹን ወደ ሰውነቱ ሲጭን) እራሱን ያሳያል። ከማዕዘን ፍጥነት ጋር ተመጣጣኝ።
እንዲሁም ይህ ህግ በሰው ሰራሽ ሳተላይቶች በህዋ ላይ በምህዋራቸው በሚንቀሳቀሱበት ወቅት በራሱ ዘንግ ዙሪያ ሽክርክር ለማድረግ ይጠቅማል። በአንቀጹ ውስጥ የአንድ አካል ሞመንተም ጽንሰ-ሀሳብ እና የአካላት ስርዓትን ሞመንተም የመጠበቅ ህግን ተመልክተናል።
