Абсолют серпімді жне серпімсіз соылар. Серпімді дене. Гук заы.

Серпімділік кші. Гук заы. Кш сер кезде кез-келген наты дене деформацияланады, зіні формасымен клемін згертеді. Егер кш сері тоталаннан кейін, дене зіні бастапы формасымен лшемін сатаса, онда деформация серпімді деп аталады.

Тжірибе крсеткендей аз деформациялар кезінде серіппені заруы , сер етуші кшке ~F пропорционал екендігі аныталан:

. (2.8)

Пропорционалды коэффициент k-серіппені атадыы деп аталады.

Серпімділік кшімен деформацияны пропорционалдыы Гук заы деп аталады.

Соы (немесе сотыысу) дегеніміз екі немесе бірнеше денені аз уаыт аралыында серлесуі. «Соы» деген ымды озалыстаы атты денелерді серлесуі, немесе атты денелерді сйытармен жне газдармен кейбір зара серлесуі кезіндегі былыстар (гидравликалы соы, жарылыс жне т.б.) арылы тсіндіруге болады.

Абсолют серпімді сотыысу – екі дене сотыысанда денелерді механикалы энергиясы механикалы емес энергияа ауыспайды. Мндай сотыысу кезінде кинетикалы энергия деформацияны потенциалды энергиясына айналады.

m1 жне m2 шарлар массалары , v1 жне v2 сотыысуа дейінгі: v’1 жне v’2 сотыысудан кейінгі жылдамдытары болсын:

 

m1 v1 + m2 v2 = m1 v’1 + m2 v’2 , m1 v12 /2 + m2 v22 /2 = m1 v’12 /2 + m2 v’22 /2 (5.12)

 

Осыдан: v’1 = (m1 - m2) v1 + 2 m2 v2 / (m1 + m2),

v’2 = (m2 - m1) v2 + 2 m1 v1 / (m1 + m2), (5.13)

 

Абсолют серпімсіз сотыысу – деформацияны потенциалды энергиясы пайда болмайды; денелерді кинетикалы энергиясы толыымен немесе жартылай ішкі энергияа айналады; сотыысудан кейін денелер бірге озалады, не тыныштыта болады.

m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2)v, v = m1 v1 + m2 v2 / (m1 + m2); (5.14)

m1 = m2 ; v = v1 + v2 / 2

 

атты денелерді сотыысуы кезінде оларды деформациялануы болады. Сотыысудан кейін денені пішіні (формасы) айтадан алпына келетін болса, соы серпімді деп аталады.

Денелерді жанасу нктелері арылы тетін оларды жанасу жазытыына нормаль соы сызыы деп аталады. Егер денелер сотыысана дейін оларды центрлері арылы тетін тзуді бойымен озалатын болса, онда сотыысу орталы (центрлік) соы деп аталады.

Денелерді механикалы энергиясы энергияны баса тріне айналмаан сотыысуды абсолют серпімді сотыысу деп атайды. Мндай сотыысу кезінде кинетикалы энергия серпімді дефоромацияны потенциалды энергиясына айналады. Сотыысаннан кейін денелер бірін-бірі тебеді де бастапы формасына айта оралады. Нтижесінде серпімді деформацияны потенциалды энергиясы айтадан кинетикалы энергияа теді. Абсолют серпімді сотыысуда импульсті жне механикалы энергияны саталу задары орындалады.

m1 m2 m1 m2

v1 v2 x v1 v2 x

а) 3-сурет б)

Шар массаларын m1 жне m2, шарларды сотыысана дейінгі жылдамдытарын v01 жне v02, ал сотыысаннан кейінгі жылдамдытарын v1 жне v2 деп белгілейік. Импульс пен энергияны саталу тедеуін жазайы:

(16)

(17)

Трлендірулерден кейін, v01 векторыны баытына проекцияласа, мынаны аламыз:

; (18)

“–“ табасы шарларды бір–біріне арама–арсы озаландыы, “+” табасы бірінші шар екінші шарды уып жеткен жадайа сйкес келеді (3- а,б сурет).

Сотыысан кезде денелерді кинетикалы энергиясы толыынан немесе жартылай ішкі энергияа айналса, сотыысаннан кейін денелер не бірдей жылдамдыпен озалатын болса немесе тыныштыта болса, сотыысу абсолют серпімсіз болады. Импульсті саталу заы бойынша:

(19)

(v- шарларды екеуіні де сотыысаннан кейінгі жылдамдыы). v векторыны модулі мынаан те:

(20)

“–“ табасы суреттегі а) жадайа, ал “+” табасы суреттегі б) жадайа сйкес келеді.

Дене потенциалды рісте орналасанда оны потенциалды энергиясы болады. Консервативті кштерді жмысы потенциалды энергияны кемуі есебінен істелетіндіктен, оны мні потенциалды энергияны теріс табамен алынан сімшесіне те:

(21)

боландытан, (7) трінде жазуа болады. Осыдан

(22)

Мндаы С-интегралдау траты. Консервативті кштер шін

, , (23)

немесе вектор трінде (24)

функциясыны трі кш рісіні сипатынан туелді болады. Мысалы, Жер бетінен h биіктіктегі массасы m денені потенциалды энергиясы:

(25)

Серпімді деформацияланан денені (серіппені) потенциалды энергиясын табайы. Серпімділік кші деформацияа пропорционал:

Мндаы Fxсер- серпімділік кшіні х осіне проекциясы, k-серпімділік коэффициенті (серіппе шін атады), минус табасы Fxсер кшті баыты деформация баытына арсы екендігін крсетеді.

Ньютонны екінші заы бойынша, деформация кші серпімділік кшіне модулі жаынан те, ал баытына арама арсы болады, яни

Аз ана dx деформация жасайтын Fx кшті жасаан жмысы:

Ал толы жмыс

Сонда серпімді деформацияланан денені потенциалды энергиясы

(26)

Жйені толы энергиясы механикалы озалыс энергиясынан жне зара серлесу энергиясынан трады. яни толы энергия потенциалды энергия мен кинетикалы энергияны осындысынан рады.

Егер сырты диссипативті кштер сер етпесе, онда . Осыдан

Осы рнек механикалы энергияны саталу заы болып табылады: консервативті кштер ана сер ететін жйені механикалы энергиясы саталады, яни уаыт туіне арай згермейді.

Ньютонны шінші заы мен импульсті саталу заы рашанда орындалады деп йарылады. Біра бл жадайда толы импульс жйені райтын блшектерді импульстерімен оса, сер берілетін ортаны импульсіні осындысына те болады. Ал зара сер лемдік эфир жо кезде де, яни вакуумда да беріледі. Демек зара сер берілуі шін ондай ортаны болуы шарт емес.

ХХ асырда физикада зара сер тек гравитациялы, электромагниттік, т.б. рістер арылы беріледі деген орытындыа келген. Бл аида бойынша А денесі зін оршаан кеістікте кштік ріс тудырады. Ал ол ріс В денесі орналасан нктеде оан сер ететін кш ретінде крінеді. Дл осы сияты В денесін оршаан кеістікте де кш рісі пайда болады да ол А денесіне сер етеді. Тікелей тиіскен кездегі зара сер ріс арылы серлесуді дербес жадайы болып табылады, жне ол молекула рістері арылы жзеге асады.

азіргі заман физикасында ріс дегеніміз зара сер берілетін материалды орта жне ол объективті шынды деген орытындыа келген. Абсолют бос кеістік деген ым жо, барлы кеістік ріспен толтырылан. ріс зат сияты материяны бір трі болып табылады. ріс оны оздыратын денеге туелсіз, з бетімен де мір сре алады. ріс денеге белгілі бір кшпен сер етеді, ал ріске сер ететін кш бар деп айтуа болмайды. Бдан Ньютонны шінші заы орындалмайды деген тжырым шыуы ммкін. Ал импульсті саталу заы толы орындалады, себебі импульс тек денелерге ана тн емес, рістерді де импульсі болады. Ол денені импульсін згеріске шырату арылы, яни рісті энергиясын шыару не жту арылы байалады. Дене ріс энергиясын шыару кезінде зіні импульсін жоалтады, ал жту кезінде импульсті осып алады.

Ал, релятивтистік механикада, яни денені озалыс жылдамдыы те лкен болан жадайда (12) формула мына трде жазылады:

(27)

Мндаы –денені тынышты кйдегі массасы. Ал,

(28)

бл релятивтистік масса немесе озалыс массасы деп аталады.

 

Ток кздеріні ЭК. Толы тізбек шін Ом заы. Тарматалан тізбек шін Кирхгоф ережелері, Ом жне Джоуль-Ленц задарыны дифференциалды трі.

Траты электр тогы

 

Еркін зарядталан блшектерді реттелген немесе баытталан озалысын электр тогы деп атайды.

Электр тогыны баытына о зарядталан блшектерді озалыс баыты алынан.

Электр рісіні серінен ткізгіштерде пайда болатын электр тогын ткізгіштік ток деп атайды, ал зарядталан денені ттастай кшіретін болса, онда бл кезде пайда болатын токты конвекциялы ток деп атайды.

Ортадан электр тогы ткенде келесі былыстар байалады:

1. Электр тогы ткенде орта ызады (электр тогыны жылулы сері).

2. Электр тогы ткенде орта рамды бліктерге блінеді (электр тогыны химиялы сері).

3. Электр тогы зін оршаан ортада магнит рісін тудырады (электр тогыны магниттік сері).

Электр тогын санды сипаттау шін физикалы скаляр шама ток кші енгізілген. Ток кші деп - ткізгішті клдене имасынан бірлік уаытта тетін зарядты айтады.

лшем бірлігі

Баыты мен шамасы згермейтін электр тогын траты электр тогы деп атайды.

мндаы: - ткізгішті клдене имасынан уаытта тетін зарядты млшері.

 

Дифференциал тріндегі Ом заы

Тізбекті блігі шін Ом заын пайдаланамыз.

.

Кедергіні рнегін Ом заына ойып, алатынымыз .

Осыдан немесе

Меншікті кедергіге кері шама ортаны меншікті ткізгіштігі деп аталады: , лшем бірлігі

.

Осы рнек дифференциал тріндегі Ом заы деп аталады.

Тізбектегі токты тыыздыы сол тізбектегі электр рісіні кернеулігіне тура пропорционал болады

 

Джоуль - Ленц заы

Джоуль-Ленц заы ткізгіштен электр тогы ткенде блініп шыатын жылу млшерін анытайды. ткізгіш озалмаан жне онда химиялы трленулер болмаан жадайда токты жмысы ткізгішті ішкі энергиясын арттыруа жмсалады.

Электр тогыны жмысы келесі рнекпен аныталады:

-екенін ескерсек, алатынымыз:

Ток кші траты болса Джоуль-Ленц заы келесі формуламен аныталады:

 

Кез-келген токтар шін:

.