Nyutonning nisbiy harakati: Dunyoni harakatlanuvchi nuqtai nazardan tushunish
Nisbiy harakat fizikadagi asosiy tushunchalardan biri bo'lib, bizga ob'ektlarning harakatlanayotgan kuzatuvchiga nisbatan qanday harakatlanishini tushunishga yordam beradi, u ham harakatlanayotgan bo'lishi mumkin. Nisbiy harakat atamasi asosan boshqa mos yozuvlar nuqtasidan o'lchangan harakatni anglatadi. Uch asrdan ortiq vaqt davomida bu tamoyil Isaak Nyutonning muhim hissalari tufayli klassik mexanikaning ajralmas qismi bo'lib kelgan. Ushbu maqolada biz nisbiy harakat tushunchasini Nyuton nuqtai nazaridan, uning asosiy tushunchalaridan tortib, kundalik hayotda va zamonaviy fanda qo'llanilishigacha o'rganamiz.
Nyuton mexanikasining asoslari
Nisbiy harakatga chuqurroq kirishishdan oldin, Nyuton mexanikasining asoslarini tushunish foydali bo'ladi. Isaak Nyuton klassik mexanikaning asosini tashkil etuvchi uchta harakat qonunini shakllantirgan:
1. Inersiya qonuni: Agar tashqi kuch ta'sir qilmasa, jism tinch holatda qoladi yoki doimiy tezlikda to'g'ri chiziqda harakatlanadi.
2. Ta'sir va reaksiya qonuni: Jismning tezlanishi unga qo'llaniladigan kuchga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va jismning massasiga teskari proportsionaldir.
3. Harakat va reaksiya qonuni: Har bir harakat uchun teng va qarama-qarshi reaksiya mavjud.
Kuchlar ta'sirida jismlarning qanday harakatlanishini boshqaradigan bu uchta qonun, shuningdek, nisbiy harakatni tushunishimiz uchun asos bo'lib xizmat qiladi.
Nisbiy harakat nima?
Nisbiy harakat turli xil mos yozuvlar nuqtalaridan obyektning harakatini kuzatishni o'z ichiga oladi. Masalan, harakatlanayotgan poyezdda ekanligingizni tasavvur qiling. Sizning va boshqa yo'lovchilarning nuqtai nazaridan, poyezd harakatlanayotgan paytda siz harakatsiz turgandek tuyuladi. Biroq, poyezd tashqarisida (masalan, stansiya platformasida) turgan odam uchun siz poyezd bilan birga harakatlanasiz.
Bu boshqacha nuqtai nazar harakat nisbiy ekanligini ko'rsatadi; mutlaq harakat yo'q. Nyuton buni tushundi va uni o'zining mexanika tamoyillariga kiritdi.
Inertsial va inertsial bo'lmagan tizimlar
Nyuton mexanikasida harakatli ma'lumotnomalarni ikki toifaga bo'lish mumkin: inertsial va inertsial bo'lmagan tizimlar.
Inertsial tizim
Inertsial tizim - bu doimiy tezlikda harakatlanadigan, ya'ni u hech qanday tezlanishni boshdan kechirmaydigan mos yozuvlar tizimi. Bu tizimda Nyuton qonunlari o'zgarishsiz qo'llaniladi. Masalan, agar doimiy tezlikda harakatlanayotgan ikkita poyezddagi ikkita kuzatuvchi o'z poyezdlarida to'pning harakatini kuzatsa, ular to'pning Nyuton qonunlariga muvofiq hech qanday o'zgarishsiz harakatlanishini ko'rishadi.
Inertsial bo'lmagan tizim
Boshqa tomondan, inertsial bo'lmagan tizim tezlanishni boshdan kechirayotgan mos yozuvlar tizimidir. Bu tizimda Nyuton qonunlari Koriolis kuchi yoki markazdan qochiruvchi kuch kabi soxta kuchlarni hisobga olmaganda to'liq qo'llanilmaydi. Masalan, agar siz tezlanayotgan mashinada bo'lsangiz, orqaga itarilgandek his qilasiz.
Galiley transformatsiyalari
Nyuton klassik mexanikasining nisbiy harakatni tushunish asoslaridan biri Galiley o'zgarishlaridir. Nyutonga ilhom bergan Galiley Galiley fizika qonunlari barcha inertsial tizimlarda bir xil qo'llanilishini ta'kidlagan. Galiley o'zgartirish formulasi bizga ular orasidagi nisbiy tezliklarni qo'shish yoki ayirish orqali bir inertsial tizimdan boshqasiga o'tish imkonini beradi.
Masalan, agar poyezd o'ngga \(v\) tezlikda harakatlanayotgan bo'lsa va kimdir poyezdda poyezdga nisbatan \(u\) tezlikda to'pni oldinga otsalar, u holda to'pning yerga nisbatan tezligi \(u + v\) ga teng. Bu o'zgarish klassik mexanikadagi ko'plab nisbiy harakat muammolarini yechishda juda foydali.
Nyutonning nisbiy harakatining kundalik hayotda qo'llanilishi
Nisbiy harakatni tushunish kundalik hayot va texnologiyaning ko'plab jihatlari uchun keng qamrovli oqibatlarga olib keladi. Mana ba'zi misollar:
Sun'iy yo'ldosh navigatsiyasi
GPS sun'iy yo'ldoshlari Yer yuzasiga nisbatan yuqori tezlikda harakatlanadi. Aniq joylashuv ma'lumotlarini taqdim etish uchun GPS tizimi nisbiy harakatning ta'sirini, xususan, Doppler effekti deb nomlanuvchi chastota siljishini hisobga olishi kerak. Aks holda, sun'iy yo'ldoshlar tomonidan taqdim etilgan joylashuv bir necha metrgacha noaniq bo'lishi mumkin.
Transport
Avtomagistrallardan tortib poyezdlar va samolyotlargacha bo'lgan transport tizimlarini boshqarish va loyihalash nisbiy harakatni yaxshi tushunishni talab qiladi. Masalan, gavjum chorrahada transport vositalarining bir-biriga nisbatan qanday harakatlanishini tushunish baxtsiz hodisalarning oldini olishga yordam beradi.
Fizika va kosmos
Xalqaro kosmik stansiyadagi (XKS) kosmonavtlar Yerga nisbatan yuqori tezlikda harakatlanmoqdalar. Nisbiy harakatni tushunish ularga boshqa kosmik kemalar bilan to'g'ri orbitaga chiqish yoki uchrashish uchun zarur bo'lgan manevrlarni hisoblash imkonini beradi.
Nisbiylik nazariyasi bilan farqlar
Ko'p odamlar ko'pincha Nyutonning nisbiy harakatini Albert Eynshteynning nisbiylik nazariyasi bilan adashtirib yuborishadi. Ikkalasi ham nisbiy harakatni tushunishga imkon bersa-da, ular orasida muhim farqlar mavjud.
Maxsus nisbiylik
Eynshteynning maxsus nisbiylik nazariyasi yorug'lik tezligiga yaqinlashayotgan jismning tezligi nafaqat nisbiy tezlikka, balki vaqt va fazoga ham ta'sir qilishi haqidagi tushunchani kiritdi. Nyuton doirasida vaqt barcha kuzatuvchilar uchun bir xil bo'lgan universal doimiy deb hisoblangan, ammo Eynshteyn vaqt tez harakatlanuvchi holatdagi kuzatuvchiga nisbatan sekinroq harakatlanishi mumkinligini ko'rsatdi.
Umumiy nisbiylik nazariyasi
Eynshteyn shuningdek, nisbiy harakat tushunchasini o'zining umumiy nisbiylik nazariyasi orqali kengaytirdi, bu nazariya tortishish kuchining fazo-vaqt egriligiga ta'sirini kiritdi. Bu Nyutonning qarashlaridan sezilarli darajada farq qildi, bunda tortishish kuchi "mutlaq fazoda" bir zumda ta'sir qiluvchi kuch deb hisoblangan.
Xulosa
Nisbiy harakat Isaak Nyuton tomonidan ishlab chiqilgan asosiy tushuncha bo'lib, klassik mexanikaning ko'plab tamoyillariga asoslanadi. Nisbiy harakatni tushunish bizga ob'ektlarning qanday harakatlanishini tushunish va turli xil mos yozuvlar tizimlarida aniqroq tavsiflarni taqdim etish imkonini beradi. Galiley transformatsiyalaridan tortib, uning kundalik qo'llanilishigacha, nisbiy harakat klassik fizikada dolzarb va foydali bo'lib qolmoqda.
Klassik mexanika va Eynshteynning nisbiylik nazariyasi o'rtasidagi sezilarli farqlarga qaramay, Nyutonning nisbiy harakatni tushunishimizga qo'shgan hissasi fan tarixida muhim bosqich bo'lib qolmoqda. Bugungi kungacha nisbiy harakat g'oyasi odamlarga kundalik texnologiyalardan tortib kosmik tadqiqotlargacha bo'lgan turli sohalarda yordam beradi.
