Relatîvîteya Newton: Têgihîştineke Destpêkê ya Tevger û Gravîtasyonê
Pendahuluan
Isaac Newton, yek ji zanyarên herî bi bandor ên dîrokê, teorî pêşxistin ku têgihîştina me ya gerdûnê şoreşger kirin. Berhema wî ya girîng, "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica", ku di sala 1687an de hate weşandin, qanûnên tevgerê û qanûna gravîtasyona gerdûnî da nasîn. Her çend têgeha rêlatîvîteyê, wekî ku îro bêtir tê zanîn, pir caran bi Albert Einstein ve tê girêdan jî, fikra rêlatîvîteyê di rastiyê de yekem car di çarçoveya mekanîka klasîk de ji hêla Newton ve hate fermîkirin. Ev gotar dê prensîbên rêlatîvîteyê yên Newton, bandorên wan li ser têgihîştina tevger û gravîtasyonê, û ka ev raman çawa heta serdema rêlatîvîteya Einstein pêş ketine, vekolîne.
Qanûnên Tevgerê yên Newton
Qanûnên tevgerê yên Newton bingeha mekanîka klasîk in û ji sê qanûnan pêk tên ku têkiliya di navbera tevgera tiştekî û hêzên ku li ser wê bandor dikin de diyar dikin. Ev sê qanûn ev in:
1. Qanûna Yekem a Newton (Qanûna Bêçalakiyê):
"Her cismek dê di rewşek bêçalak de bimîne an jî bi leza sabît li ser xêzek rast tevbigere heya ku hêzek derveyî mudaxele neke û wê rewşê biguherîne."
Ev qanûn girîngiya bêçalaktiyê, ango meyla cismekî ji bo parastina rewşa tevgera xwe, tekez dike. Di çarçoveya rêlatîvîteyê de, ev tê vê wateyê ku tevgera nisbî ya di navbera du cismekî de naguhere heya ku hêzek neyê sepandin.
2. Qanûna Duyemîn a Newton:
"Lezkirina tiştekî rasterast bi hêza ku li ser wê bandor dike re rêjeyî ye û berevajî bi girseya wê re rêjeyî ye. Bi awayekî matematîkî, ev wekî F = ma tê îfade kirin."
Li vir, hêz (F) berhema giranî (m) û lezdanê (a) ye. Ev qanûn nîşan dide ka tevgera tiştekî çawa dikare bi sepandina hêzê were guhertin. Di çarçoveya rêlatîvîteyê de, ev tê vê wateyê ku hêzek ku li ser tiştekî tevdigere dê tevgera wê ya nisbî biguherîne.
3. Qanûna Sêyemîn a Newton:
"Her çalakiyek dê reaksiyonek wekhev û berevajî hilberîne."
Ev qanûn rave dike ku hêz her tim cot çêdibin. Ger cismê A hêzek li ser cismê B bike, wê demê cismê B dê hêzek wekhev lê dijberî wê li ser cismê A bike. Ev ji bo têgihîştina têkiliyên di navbera cismên di pergalek girtî de girîng e.
Qanûna Newton a Gravîtasyona Gerdûnî
Qanûna kişandina gerdûnî ya Newton dibêje ku her perçeyek di gerdûnê de her perçeyek din bi hêzek dikişîne ku rasterast bi berhema girseyên her du perçeyan re û berevajî bi çargoşeya dûrahiya di navbera wan de rêjeyî ye. Ji hêla matematîkî ve, ev qanûn wiha tê gotin:
\[ F = G \frac{m_1 m_2}{r^2} \]
Ko:
– \( F \) hêza kişandinê ya di navbera du perçeyan de ye.
– \( G \) sabita gravîtasyonê ya gerdûnî ye.
– \( m_1 \) û \( m_2 \) girseyên herdu perçeyan in.
– \( r \) dûrahiya di navbera navendên giraniya her du perçeyan de ye.
Qanûna kişandinê ya Newton bingeha têgihîştina diyardeyên wekî orbîtên gerstêrkan û tevgera cismên li ser rûyê Erdê peyda dike. Ew di têgeha nisbîtîya Newton de jî roleke girîng dilîze, ji ber ku kişandin ew hêz e ku bandorê li tevgera nisbî ya cisman di zeviyeke kişandinê de dike.
Relatîvîteya Newton
Rêlativîteya Newtonî, an jî bi rastîtir, prensîba rêlativîteya Newtonî, ew têgeh e ku qanûnên fîzîkê yên ku di çarçoveyek referansa inertîyal de derbas dibin, di hemî çarçoveyên referansa inertîyal ên din de jî derbas dibin. Ev tê vê wateyê ku çarçoveyek referansa inertîyal a taybetî tune ye; hemî qanûnên tevgerê di her çarçoveyek ku bi leza sabît li gorî hev diçin de bi heman rengî derbas dibin.
Prensîba Relatîvîteya Klasîk
Prensîba rêlatîvîteyê ya Newton dikare wiha were kurtkirin:
- Veguherînên Galîleo: Hevkêşeyên tevgerê di çarçoveyek referansê ya inertîyal de dikarin ji çarçoveyekê bo çarçoveyek din werin veguheztin, bi leza sabît li gorî ya yekem tevdigerin bêyî ku şiklê hevkêşeyan were guhertin.
Veguherînên Galileo rave dikin ka çawa koordînatên cîh-dem di navbera du çarçoveyên referansê yên inertîyal de diguherin. Ferz bikin ku du çarçoveyên referansê yên inertîyal hene, S û S', ku S' bi leza sabît \(v \) li gorî S tevdigere. Ger \((x, y, z, t) \) koordînatên di çarçoveya S de bin û \((x', y', z', t') \) koordînatên di çarçoveya S' de bin, wê hingê veguherînên Galileo dikarin wiha werin îfade kirin:
\[ x' = x – vt \]
\[ y' = y \]
\[ z' = z \]
\[ t' = t \]
Ev veguherîn nîşan dide ku dem di hemî çarçoveyên referansê yên inertîyal de mutleq û yek e, ku ev nêrînek bingehîn di mekanîka klasîk de ye.
Bandorên Relatîvîteya Newton
Rêzîtîvîteya Newton di fîzîka klasîk de çend encamên girîng hene:
1. Bêçalakî û Tevgera Nisbî:
Li gorî prensîba Newton a inertiyê, tiştekî ku di çarçoveyeke referansê ya inertîyal de bi leza sabît digere, dê di çarçoveyeke din a referansê ya inertîyal de jî bi leza sabît di tevgerê de bimîne. Ev tê vê wateyê ku tevgera nisbî ya di navbera du tiştan de naguhere heya ku hêzek li ser wan nekeve.
2. Parastina Momentumê:
Di çarçoveyeke referansê ya inertîyal de, eger hêzên derveyî li ser pergalê nekevin tevgerê, momentuma giştî ya pergaleke girtî sabît dimîne. Ev prensîb bingeha qanûna parastina momentumê ye, ku di têgihîştina pevçûn û têkiliyên di navbera tiştan de girîng e.
3. Gravîtasyon û Tevgera Orbîtal:
Qanûna kişandina Newton dihêle ku em tevgera gerstêrkan û cismên din ên ezmanî pêşbînî bikin. Di çarçoveya rêlatîvîteya Newtonî de, hemî gerstêrkan heman qanûna kişandinê diparêzin û li gorî qanûnên tevgera Newton di çarçoveyên referansê yên inertîyal de tevdigerin.
Veguhestina bo Relatîvîteya Einstein
Her çend rêlatîvîteya Newtonî bingehek zexm ji bo têgihîştina tevger û gravîtasyonê peyda kiribe jî, sînorkirinên wê hebûn. Hin diyarde, wekî leza sabît a ronahiyê û bandorên rêlatîvîstîk di leza bilind de, bi mekanîka klasîk a Newtonî nehatin ravekirin. Ev yek bû sedema pêşxistina teoriyên rêlatîvîteya taybet û giştî yên Albert Einstein di destpêka sedsala 20-an de.
Nisbiyeta Taybet
Teoriya taybet a rêlatîvîteyê ya Einstein, ku di sala 1905an de hate pêşkêşkirin, çend texmînên bingehîn ên mekanîka Newtonî sererast kirin. Yek ji postulatên wê yên navendî ew e ku leza ronahiyê di valahiyê de sabît e û serbixwe ye ji leza çavdêr. Ev yek bi nêrîna Newton a li ser dema mutleq re nakok bû û rê li ber têgehên firehbûna demê û kurtbûna dirêjahiyê di leza rêlatîvîstîk de vekir.
Nisbiyeta Giştî
Rêlativîteya giştî, ku ji hêla Einstein ve di sala 1915an de hatiye weşandin, qanûna gravîtasyonê ya Newton bi têgeha ku gravîtasyon xêzbûna feza-demê ye ku ji ber giranî û enerjiyê çêdibe, guherand. Ev teori diyardeyên gravîtasyonê yên bihêz, wekî orbîta gerstêrka Merkur û kunên reş, ku qanûna gravîtasyonê ya Newton nikare rave bike, rasttir rave dike.
Xelasî
Rêzîtîvîteya Newton, bi qanûnên tevger û gravîtasyona gerdûnî, bingehek girîng a fîzîka klasîk e ku têgihîştina me ya gerdûnê veguherand. Prensîbên rêzîtîvîteya Newton nêrînek domdar a tevger û têkiliyên di çarçoveyên referansê yên inertîyal de peyda dikin. Her çend di dawiyê de ji hêla rêzîtîvîteya Einstein ve hate guhertin jî, mîrata Newton bingehek bihêz dimîne ji bo lêkolîn û têgihîştina diyardeyên xwezayî, ji tevgera gerstêrkan bigire heya dînamîkên rojane.
