Fizika” yo‘nalishi 21. 12-guruh talabasi ning Fizika o‘qitish metodikasi fanidan

II.BOB. INTERFAOL TA’LIM METODLARIDAN FOYDALANIB “GALILEYNING NISBIYLIK PRINSIPI. INERSIAL VA NOINERSIAL SANOQ SISTEMALARI” MAVZUSINI O‘RGATISH.
2.1. “Galileyning nisbiylik prinsipi. Inersial va noinersial sanoq sistemalari” interfaol ta’lim metodlaridan foydalanishning ahamiyati.
Moddiy nuqtaning harakati makon va zamonda o`rganiladi, bu vazifani esa dekart koordinata sistemasi va unga berkitilgan soat majmuasi o`taydi deb qayd etilgan edi.Agar sanoq sistemalari bir-birlariga nisbatan tinch yoki to`gri chiziqli tekis harakat qilishayotgan va ularning birortasida Nyuton dinamikasining qonunlari o`rinli bo`lsa,unda bu sistemalar inertsial sanoq sistemalari bo`ladi.
Inertsiya qonuni haqidagi fikir XVII-asirning boshlarida mashhur italiyalik fizik G.Galilyey tomonida aytilgam bo’lib, u Yerga tortilishi, hovoning ishqlanishi va qarshiligi kabi turli ta’sirlardan ozod bo’lgan jism idial hollarda o’garmas tezlik bilan abadiy xarakat qilishi kerak, demak to’g’ri xulosaga keldi. Frantsus fizigi va matematiki Rene Demart bu xulosani rivojlantirib, erkin jism o’zining to’g’ri chiziqli xarakatini davom etirishga intiladi, deb o’qtiradi. Nyuton o’zidan oldin o’tgan olimlarning xulosalarga hamda o’zining kuzatishlari va tajribalari natijasiga asoslanib, inersiya qonuni dinamikaning I-qonuni sifatida qabul qildi va uni qo’idagicha ta’rifladi:”Agar biror jismga boshqa jismlar yoki tashqi kuch ta’sir etmasa u, uzining nisbiy tinch yoki to’g’ri chiziqli tekis harakat holatini saqlaydi. Jismlar ozining tinch yoki to’g’ri chiziqli tekis harakat holatini saqlqsh qobiliyatiga inertsiya (lotincha “qotib qolishlik”, “harakatsizlik” demakdir) deyiladi.Shuning uchun Nyutonning I-qonuni inertsiya qonuni deb ham yuritiladi.
Nyutonning I-qonuni har qanday sanoq sistemasida ham bajarilavermaydi. Nyutonning I-qonuni bajariladigan sanoq sistemasiga enertsial sanoq sistemasi deyilib, bajarilmaydigan sanoq sistemasiga noinertsial sanoq sistemasi deb ataladi.
Tekshirishlardan ma’lum bo’lganki, quyoshda markazlashgan, o’qlari esa mos ravishda yulduzlar tomon yo’nalgan sanoq sistemasi birdan-bir inertsiyal sanoq sistema bo’lar ekan. Shuning uchun ham bu sanoq sistemasiga gemosentrik (quyosh markazlashgan) sanoq sistema deyiladi.Gemosentrik sistemaga nisbatan to’g’ri chiziqli tekis harakatlanuvchi har qanday sanoq sistemasi inertsial sanoq sistemasi bo’la oladi.
Masalan, tekis va to’g’ri chiziqli harakat qilayotgan absolyut silliq vagonda m massali shar va bir kuzatuvchi turgan bo’lsin. Ikkinchi kuzatuvchi Yerda vagon o’tadigan joy yaqinida turibdi. Demak, ikkala kuzatuvchi ham inertsial sanoq sistemalari bilan boglangan. Endi Yerdagi kuzatuvchi oldidan o’tish paytida vagon tezlanish bilan harakatlana boshlasa, u noinertsial sistema bo’lib qoladi. Bunda vagondagi shar vagon tezlanishiga teng tezlanish bilan qarama-qarshi tomonga harakatlanadi.
Inertsiya kuchlarining xususiyatlari:
1. Inertsiya kuchlari faqat noinertsial sanoq sistemadagina ta’sir qiladi.
2.Inertsiya kuchlari odatdagi Nyuton kuchlaridan farq qilib, ularni yuzaga kelish sabablarini jismlarni o’zaro tasiridan chiqarib bo’lmaydi.
3. Inertsiya kuchlari uchun Nyutonning III-qonunini qo’llab bo’lmaydi.
Tekis aylanma harakat qlayotgan sistemaning har bir nuqtasi markazga intilma kuch ta’sirida bo’lib, u bilan bogliq sanoq sistemasi noinertsial sistemani hosil qiladi. Tezlanuvchan harakat qiluvchi ushbu sistemadagi inertsiya kuchini ko’raylik. Massa markazidan o’tgan qo’zgalmas o’q atrofida o’zgarmas burchak tezlik bilan aylanayotgan disk olaylik. Disk bilan birgalikda uning markaziga prujina bilan bog’langan jism ham aylanma harakat qilishi mumkin. Tinch holatda bo’lgan disk ustidagi jism aylanish o’qdan ma’lum bir masofada joylashgan bo’lsin. Disk aylanma harakatga keltirilsa, sharchaga radius bo’ylab markazga intilma kuchga teskari yo’nalishda markazdan qochma inertsiya kuchi ta’sir qilib prujinani cho’zadi.
Galileyning nisbiylik prinsipi.
Galiley nisbiylik prinsipi — Nyutonnint klassik mexanikasida barcha inersial sanoq tizimlarining fizikaviy teng huquqlilik prinsipi. Bu holat mexanika qonunlari birday boʻlganida namoyon boʻladi. Biror inersial sanoq tizimida oʻtkaziladigan har qanday mexanik tajribalar asosida muayyan tizim tinch holatda yoki tugʻri chiziqli tekis harakatda ekanligini aniqlab boʻlmaydi. Bu holatni birinchi bulib 1636 y.da G. Galiley aniqlagan.
Moddiy nuqtaning harakati nisbiydir: uning holati, tezligi, trayektoriyasining shakli ushbu harakat qaysi inersial sanoq tizimi (sanoq jismi)ga nisbatan qaralishiga bogʻliq. Shuning bilan birga, klassik mexanika qonunlari barcha inersial sanoq ti-zimlarida birday boʻladi. Mexanik harakatning nisbiyligi va mexanika qonunlarining turli inersial sanoq tizimlarida birday bulishi G. n. p. mazmunini tashkil qiladi. Matematik jihatdan G. n. p. mexanika tenglamalarining harakatlanayotgan nuqtalar koordinatalarini (vaqtning ham inersial sanoq tizimidan boshqasiga oʻtishdagi almashtirishlarga — Galiley almashtirishlariga nisbatan invariantligini ifodalaydi
Inersial sistemaning tinch xolatda yoki to’g’ri chiziqli tekis xarakatda ekanligini sistemaning ichida o’tkazilgan xech qanday mexanik tajribalar yordamida aniqlab bo’lmaydi. Mexanika nuqtai nazaridan xamma inersial sistemalar mutlaqo ekvivalentdir. Ulardan istalgan birini tinchlikda deb hisoblab, boshqa xamma inersial sistemalarning tezliklarini unga nisbatan aniqlash mumkin.
Bu xulosa nisbiylikning mexanik prinsipi yoki Galileyning nisbiylik prinsipi deb yuritiladi.
Eynshteynning nisbiylik nazariyasi bu xulosani umumlashtiradi: sistemaning ichida o’tkazilgan elektrik, yorug’lik yoki boshqa hodisalarga xos tajribalar yordamida, umuman sistema ichida o’tkazilgan xar qanday tajriba yordamida xam sistemaning to’gri chiziqli tekis xarakatini payqab bo’lmaydi deb tasdiqlaydi.
Inersial sanoq sistemasi - Nyutonning hamma qonunlarida bajariladigan sanoq, sistemasi. Bunda har qanday jism oʻzining tinch holatini yoki toʻgʻri chiziqli tekis harakatini unga boshqa jism tomonidan taʼsir koʻrsatilib, uning shu holatini oʻzgartirishga majbur qilmagunicha saqlaydi. Inersial sistemaga nisbatan toʻgʻri chiziqli va tekis harakatlanayotgan har qanday sistema ham inersial sistema hisoblanadi. Tabiat qonunlarining ifodalari turli inersial sanoq sistemasi yeda bir xil koʻrinishga ega (qarang Nisbiylik prinsipi); moddiy nuqtaning tezligi yorugʻlik tezligidan koʻp marta kichik boʻlganda uning turli inersial sanoq sistemasiga nisbatan harakatlari orasidagi boglanish Galiley almashtirishlari b-n, tezligi yoruglik tezligiga yaqin hollarda esa Lorens almashtirishlari bilan ifodalanadi.
Har qanday yakkalangan sistemani inersial sanoq sistemasi sifatida qabul qilish mumkin. Ammo tabiatda tashqi taʼsirlardan xoli mutlak, yakkalangan sistema mavjud boʻlmagani uchun inersial sanoq sistemasi ideallashtirilgan mavhum tushunchadir. Amalda inersial sanoq sistemasi sifatida taqriban Yer, Kuyosh, galaktika markazi yoki tekis harakatlanayotgan poyezd qabul qilinadi va ularga nisbatan jismlar harakati oʻrganiladi. Macon, osmon mexanikasi va kosmonavtika masalalarini hal qilishda inersial sanoq sistemasi sifatida, asosan, Quyosh massasining markazi qabul qilinib, ularning oʻqlari uchta yulduzga qaratiladi. Koʻpgina masalalarni hal etishda inersial sanoq sistemasi sifatida Yer qabul qilingan. Shunday qilib, turli moddiy sis-temalar turlicha darajada inersialdir.
Sanoq sistemalarining inersialligi masalasi fizik maydonlarni hisobga olish zarur boʻlganda murakkablashadi. Darhaqiqat, nisbiylik nazariyasi shuni koʻrsatadiki, gravitatsiya maydoni hisobga olinganda butun fazoda inersial sanoq sistemasi mavjud emas; lekin kichik vaqt oraligʻida va fazoning yetarli dara-jada kichik sohasi uchun lokal — galiley inersial sanoq sistemasi kiritilishi mumkin.
Inersial sanoq sistemasiga nisbatan tezlanishli harakatlanayotgan sistemalar noinersialdir. Harakatni tavsiflash uchun noinersial sanoq sistemalari tanlangandagi nazariya umumiy nisbiylik nazariyasi deyiladi.
Galiley nisbiylik prinsipi — Nyutonning klassik mexanikasida barcha inersial sanoq tizimlarining fizikaviy teng huquqlilik prinsipi. Bu holat mexanika qonunlari birday boʻlganida namoyon boʻladi. Biror inersial sanoq tizimida oʻtkaziladigan har qanday mexanik tajribalar asosida muayyan tizim tinch holatda yoki tugʻri chiziqli tekis harakatda ekanligini aniqlab boʻlmaydi. Bu holatni birinchi boʻlib 1636-yilda Galileo Galiley aniqlagan.
Moddiy nuqtaning harakati nisbiydir: uning holati, tezligi, trayektoriyasining shakli ushbu harakat qaysi inersial sanoq tizimi (sanoq jismi)ga nisbatan qaralishiga bogʻliq. Shuning bilan birga, klassik mexanika qonunlari barcha inersial sanoq tizimlarida birday boʻladi. Mexanik harakatning nisbiyligi va mexanika qonunlarining turli inersial sanoq tizimlarida birday bulishi Galiley nisbiylik prinsipi mazmunini tashkil qiladi. Matematik jihatdan Galiley nisbiylik prinsipi mexanika tenglamalarining harakatlanayotgan nuqtalar koordinatalarini (vaqtning ham inersial sanoq tizimidan boshqasiga oʻtishdagi almashtirishlarga — Galiley almashtirishlariga nisbatan invariantligini ifodalaydi (qarang Nisbiylik nazariyasi).
Shu sababli Galilei almashtirishlarida yuqoridagi tenglama oʻzgarmaydi. Bu tenglama Galilei nisbiylik prinsipining matematik ifodalanishidir. Galilei nisbiylik prinsipi jismlar yoruglik tezligiga nisbatan ancha kichik tezliklar bilan harakatlangan hol uchungina oʻrinli. ~ s boʻlgan hollarda Galiley almashtirishlari Lorens almashtirishlari bilan almashtirilishi lozim.