Ньютондун салыштырмалуу кыймылы: Дүйнөнү кыймылдуу көз караштан түшүнүү
Салыштырмалуу кыймыл физикадагы фундаменталдык түшүнүктөрдүн бири болуп саналат жана бизге объектилердин кыймылдап жаткан байкоочуга карата кандайча кыймылдаарын түшүнүүгө жардам берет. Салыштырмалуу кыймыл деген термин негизинен башка шилтеме чекитинен өлчөнгөн кыймылды билдирет. Үч кылымдан ашык убакыттан бери бул принцип Исаак Ньютондун олуттуу салымдарынын аркасында классикалык механиканын ажырагыс бөлүгү болуп келген. Бул макалада биз салыштырмалуу кыймыл түшүнүгүн Ньютондун көз карашынан, анын фундаменталдык негиздеринен тартып, күнүмдүк жашоодо жана заманбап илимде колдонулушуна чейин изилдейбиз.
Ньютон механикасынын негиздери
Салыштырмалуу кыймылга тереңирээк киришерден мурун, Ньютон механикасынын негиздерин түшүнүү пайдалуу. Исаак Ньютон классикалык механиканын негизин түзгөн үч кыймыл мыйзамын түзгөн:
1. Инерция закону: Сырткы күч таасир этпесе, нерсе тынч абалда калат же түз сызык боюнча туруктуу ылдамдыкта кыймылдайт.
2. Аракет жана реакция мыйзамы: Нерсенин ылдамдануусу ага колдонулган күчкө түз пропорционалдуу, ал эми нерсенин массасына тескери пропорционалдуу.
3. Аракет жана реакция мыйзамы: Ар бир аракет үчүн тең жана карама-каршы реакция бар.
Күчтөрдүн таасири астында объектилердин кандайча кыймылдаарын жөнгө салуучу бул үч мыйзам салыштырмалуу кыймылды түшүнүүбүздүн негизин түзөт.
Салыштырмалуу кыймыл деген эмне?
Салыштырмалуу кыймыл объекттин кыймылын ар кандай шилтеме чекиттеринен байкоону камтыйт. Мисалы, сиз жүрүп бараткан поездде экениңизди элестетиңиз. Сиздин жана башка жүргүнчүлөрдүн көз карашынан алганда, поезд жүрүп баратканда сиз кыймылсыз тургандай сезилет. Бирок, поезддин сыртында турган адамга (мисалы, станция платформасында) сиз поезд менен кошо бара жатасыз.
Бул башкача көз караш кыймылдын салыштырмалуу экенин көрсөтөт; абсолюттук кыймыл жок. Ньютон муну түшүнүп, аны өзүнүн механика принциптерине киргизген.
Инерциялык жана инерциялык эмес системалар
Ньютон механикасында кыймылдуу шилтемелерди эки категорияга бөлүүгө болот: инерциялык жана инерциялык эмес системалар.
Инерциялык система
Инерциялык система – бул туруктуу ылдамдыкта кыймылдаган эталондук система, башкача айтканда, ал эч кандай ылдамданууну сезбейт. Бул системада Ньютондун мыйзамдары өзгөрүүсүз колдонулат. Мисалы, эгерде туруктуу ылдамдыкта бара жаткан эки поезддеги эки байкоочу өз поезддериндеги шардын кыймылын байкаса, алар топтун Ньютондун мыйзамдарына ылайык эч кандай өзгөрүүсүз кыймылдап жатканын көрүшөт.
Инерциялык эмес система
Башка жагынан алганда, инерциялык эмес система - бул ылдамданууга дуушар болгон эталондук система. Бул системада Ньютондун мыйзамдары Кориолис күчү же борбордон тепкич күч сыяктуу жалган күчтөрдү эске албасак, толук колдонулбайт. Мисалы, эгер сиз ылдамданып бараткан унаада болсоңуз, сизди артка түртүп жиберишкендей сезесиз.
Галилеялык өзгөрүүлөр
Ньютондун классикалык механикасынын салыштырмалуу кыймылды түшүнүүдөгү негиздеринин бири - Галилейдик өзгөртүүлөр. Ньютонго шыктандыруучу Галилео Галилей физика мыйзамдары бардык инерциялык системаларда бирдей колдонулат деп айткан. Галилейдик өзгөртүү формуласы бизге алардын ортосундагы салыштырмалуу ылдамдыктарды кошуу же кемитүү менен бир инерциялык системадан экинчисине өтүүгө мүмкүндүк берет.
Мисалы, эгер поезд оңго \(v\) ылдамдыкта бара жатса жана кимдир бирөө поездде топту поездге карата \(u\) ылдамдыкта алдыга ыргытса, анда топтун жерге карата ылдамдыгы \(u + v\) болот. Бул трансформация классикалык механикадагы көптөгөн салыштырмалуу кыймыл маселелерин чечүүдө абдан пайдалуу.
Ньютондун салыштырмалуу кыймылынын күнүмдүк жашоодо колдонулушу
Салыштырмалуу кыймылды түшүнүү күнүмдүк жашоонун жана технологиянын көптөгөн аспектилери үчүн кеңири мааниге ээ. Бул жерде бир нече мисалдар келтирилген:
Спутниктик навигация
GPS спутниктери Жер бетине салыштырмалуу жогорку ылдамдыкта кыймылдайт. Так жайгашкан жер жөнүндө маалымат берүү үчүн, GPS системасы салыштырмалуу кыймылдын таасирин, айрыкча Допплер эффектиси деп аталган жыштыктын жылышын эске алышы керек. Болбосо, спутниктер тарабынан берилген жайгашкан жер бир нече метрге чейин так эмес болушу мүмкүн.
Транспорт
Автомагистральдардан баштап поезддерге жана учактарга чейинки транспорт системаларын башкаруу жана долбоорлоо салыштырмалуу кыймылды жакшы түшүнүүнү талап кылат. Мисалы, тыгыз жол кесилишинде унаалардын бири-бирине салыштырмалуу кандайча кыймылдаарын түшүнүү кырсыктардын алдын алууга жардам берет.
Физика жана космос
Эл аралык космос станциясындагы (ЭКС) космонавттар Жерге карата жогорку ылдамдыкта кыймылдап жатышат. Салыштырмалуу кыймылды түшүнүү аларга башка космос кемелери менен туура орбитада болуу же жолугушуу үчүн зарыл болгон маневрлерди эсептөөгө мүмкүндүк берет.
Салыштырмалуулук теориясынан айырмачылыктар
Көп адамдар көп учурда Ньютондун салыштырмалуу кыймылын Альберт Эйнштейндин салыштырмалуулук теориясы менен чаташтырышат. Экөө тең салыштырмалуу кыймылды түшүнүүгө жардам бергени менен, алардын ортосунда маанилүү айырмачылыктар бар.
Атайын салыштырмалуулук теориясы
Эйнштейндин салыштырмалуулуктун атайын теориясы жарыктын ылдамдыгына жакындаган объекттин ылдамдыгы салыштырмалуу ылдамдыкка гана эмес, убакытка жана мейкиндикке да таасир этет деген түшүнүктү киргизген. Ньютондук алкактарда убакыт бардык байкоочулар үчүн бирдей болгон универсалдуу туруктуу деп эсептелген, бирок Эйнштейн убакыт тез кыймылдаган абалдагы байкоочуга салыштырмалуу жайыраак жыла аларын көрсөткөн.
Жалпы салыштырмалуулук теориясы
Эйнштейн ошондой эле салыштырмалуу кыймыл түшүнүгүн өзүнүн жалпы салыштырмалуулук теориясы аркылуу кеңейткен, ал тартылуу күчүнүн мейкиндик-убакыттын ийри сызыгына таасирин киргизген. Бул Ньютондун көз карашынан бир топ айырмаланган, анда тартылуу күчү "абсолюттук мейкиндикте" заматта таасир этүүчү күч деп эсептелген.
Корутунду
Салыштырмалуу кыймыл - Исаак Ньютон тарабынан иштелип чыккан фундаменталдык түшүнүк жана классикалык механиканын көптөгөн принциптерине негизделген. Салыштырмалуу кыймылды түшүнүү бизге объектилердин кандайча кыймылдаарын түшүнүүгө жана ар кандай шилтеме системаларында так сүрөттөмөлөрдү берүүгө мүмкүндүк берет. Галилей трансформацияларынан тартып анын күнүмдүк колдонулушуна чейин, салыштырмалуу кыймыл классикалык физикада актуалдуу жана пайдалуу бойдон калууда.
Классикалык механика менен Эйнштейндин салыштырмалуулук теориясынын ортосундагы олуттуу айырмачылыктарга карабастан, Ньютондун салыштырмалуу кыймылды түшүнүүгө кошкон салымы илим тарыхындагы маанилүү этап бойдон калууда. Бүгүнкү күнгө чейин салыштырмалуу кыймыл идеясы адамдарга күнүмдүк технологиядан баштап космосту изилдөөгө чейинки ар кандай тармактарда жардам берет.
