შესავალი
ყველაფერი რაც რეალურად არსებობს სამყაროში, მატერიაა. მატერიას, რომლისგანაც შედგება ფიზიკური სხეული, ნივთიერება ეწოდება. ნივთიერებაა: ჰაერი, წყალი, მიწა, ხე, მეტალები. მაგრამ ბუნებაში არ შეიძლება ყველაფერს ეწოდოს ნივთიერება. მაგალითად, სინათლე, რაიოტალღები, ელექტრული და მაგნიტური ველები არ წარმოადგენენ ნივთიერებას. ეს არის მატერიის არსებობის სხვა ფორმა-მას ველი ეწოდება მატერია არსებობს ნივთიერებისა და ველის სახით.
სამყაროს მრავალსაუკუნოვანმა შესწავლამ მეცნიერები მიიყვანა დასკვნამდე, რომ მატერია არ არსებობს მოძრაობის გარეშე –– მოძრაობა მატერიის ძირითადი თვისებაა. სამყარო მოძრავი მატერიაა. ბუნებაში ნებისმიერი მოძრაობა ემორჩილება გარკვეულ კანონებს. ფიზიკის ნაწილს, რომელიც შეისწავლის სხეულთა მოძრაობას, მექანიკა ეწოდება („მექანე" ბერძნული სიტყვაა და ნიშნავს მანქანას ან მოწყობილობას). მექანიკა, რომლის საფუძველია ნიუტონის კანონები, ცნობილია კლასიკური მექანიკის სახელწოდებით. კლასიკური მექანიკა მოიცავს კინემატიკას და დინამიკას.
კინემატიკა შეისწავლის სხეულთა მოძრაობას მათი გამომწვევი მიზეზების გარეშე, დინამიკა –– აკავშირებს სხეულთა მოძრაობასა და მათ გამომწვევ მიზეზებს შორის(„კინემა"ნიშნავს მოძრაობას, „დინამე"–– ძალას). კლასიკური მექანიკა განიხილავს სხეულთა მოძრაობას (გარდა ელემენტარული ნაწილაკებისა), რომელთა სიჩქარე გაცილებით ნაკლებია სინათლის სიჩქარეზე. სხეულთა მოძრაობას, რომელთა სიჩქარე სინათლის სიჩქარის რიგისაა, განიხილავს ფარდობითობის თეორია. ატომბირთვის შიგნით მიმდინარე მოვლენებს და ელემენტარული ნაწილაკების მოძრაობას შეისწავლის კვანტური მექანიკა.
1. მექანიკური მოძრაობა. ათვლის სხეული
მოძრაობა ყველაზე გავრცელებული მოვლენაა ბუნებაში, იგი ყოველდღიური ცხოვრების განუყოფელი ნაწილია. მოძრაობენ მთვარე და დედამიწა, პლანეტები და ვარსკვლავები, დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრები და კოსმოსური ხომალდები, მოძრაობენ ადამიანები და ცხოველები, მოლეკულები და ატომები, ელემენტარული ნაწილაკები... მოძრაობა სამყაროს უმნიშვნელოვანესი თვისებაა. ნებისმიერი მოძრაობის შესწავლა უნდა დავიწყოთ ამ მოძრაობის აღწერით. გავარკვიოთ, რა არის მექანიკური მოძრაობა. ყოველდღიური დაკვირვებისას შეიძლება დავასკვნათ, რომ სხეულის მოძრაობისას იცვლება მისი მდებარეობა რომელიმე სხვა სხეულის მიმართ. მაგალითად, ავტობუსის მოძრაობისას იცვლება მისი მდებარეობა შენობის, ხეების მიმართ. სხეულის მექანიკური მოძრაობა ეწოდება დროის განმავლობაში მისი მდებარეობის ცვლილებას სივრცეში სხვა სხეულის მიმართ. სხეულს, რომლის მიმართაც განიხილება სხვა სხეულების მოძრაობა, ათვლის სხეული ეწოდება. ათვლის სხეული პირობითად ითვლება უძრავად.
ათვლის სხეული შეიძლება იყოს ნებისმიერი სხეული: დედამიწა, ავტომობილი, თვითმფრინავი, შენობა და ა.შ. არ შეიძლება ვიმსჯელოთ სხეულის უძრაობასა და მოძრაოაზე მანამ, სანამ არ მივუთითებთ ათვლის სხეულს. თუ სხეულის მდებარეობა ათვლის სხეულის მიმართ იცვლება, მაშინ სხეული მოძრაობს თუ არ იცვლება — უძრავია. ერთი და იგვე სხეული შეიძლება მოძაობდეს ერთი ათვლის სისტემის მიმართ და იმავდროულად უძრავი იყოს მეორის მიმართ. მაგალითად დიდი სიჩქარით მოძრავ თვითმფრინავში მყოფი მგზავრი დედამიწის მიმართ მოძრავია, თვითმფრინავის მიმართ — უძრავი, რადგან მისი მდებარეობა დედამიწის მიმართ იცვლება, თვითმფრინავის მიმართ უცვლელია. ათვლის სხეულად შეიძლება ჩავთვალოთ ნებისმიერი სხეული, მაგრამ ჩვენ ვირჩევთ იმას, რომელიც უფრო მოსახერხებელია მოძრაობის აღწერისათვის. მაგალითად, ავტომობილის მოძრაობისიას მძღოლი სხვა ავტომობილის მოძრაობას განიხილავს საკუთარი ავტომობილისას და არა დედამიწის მიმართ, ე.ი. ათვლის სხეულად მიიჩნევს საკუთარ ავტომობილს. სხეულთა უძრაობის ან მოძრაობის განხილვისას უმრავლეს შემთხვევაში ათვლის სხეულად იგულისხმება დედამიწა.
სხეულის გადატანითი მოძრაობა. ნივთიერი წერტილი
მექნიკის ძირითადი ამოცანაა განვსაზღვროთ სხეულის მდებარეობა სივრცეში დროის ნებისმიერ მომენტში. ყოველ სხეულს გარკვეული ზომა აქვს, რის გამოც მისი სხვადასხვა წერტილი სივრცის სხვადასხვა ადგილზე იმყოფება, ამიტომ სხეულის მოძრაობის შესწავლისას უნდა ვიცოდეთ როგორ მოძრაობს მისი თითოეული წერტილი. მთელი სხეულის მოძრაობის აღწერა საკმაოდ რთულია, მაგრამ როდესაც სხეულის ყველა წერტილი ერთნაირად მოძრაობს, მაშინ სხეულის მოძრაობის დასახასიათებლად საკმარისია მისი ერთი წერტილის მოძრაობის შესწავლა. თუ სხეულის ყველა წერტილი ერთნაირად მოძრაობს, მაშინ სხეული ასრულებს გადატანით მოძრაობას.
ნივთიერი წერტილი. მოძრაობის აღწერისას, ზოგიერთ შემთხვევაში, სხეულის ზომის და ფორმის გათვალისწინება აუცილებელია, ხშირად კი სხეულის ზომებს და ფორმებს შეიძლება ყურადღება არ მივაქციოთ. მაგალითად, როდესაც ავტომობილი შედის ავტოფარეხში, ავტომობილის ზომები გასათვალისწინებელია, მაგრამ, თუ იგივე ავტომობილი მოძრაობს გზატკეცილზე, მაშინ მისი მოძრაობის შესწავლისას ზომებს მნიშვნელობა არ აქვს. სხეულს, რომელასც ზომები მოცემულ პირობაში შეიძლება უგულებელვყოთ ნივთიერი (მატერიალური) წერტილი ეწოდება. რეალური სხეულის შეცვლა ნივთიერი წერტილით დამოკიდებულია დასმული ამოცანის პირობებზე. მაგალითად, დედამიწა შეიძლება ჩავთვალოთ ნივთიერ წერტილად მზის ირგვლივ მისი მოძრაობისას, მაგრამ დედამიწის დღე–ღამური ბრუნვის შესწავლისას ასეთი დაშვება არ შეიძლება.
ბუნებაში ნივთიერი წერტილი არ არსებობს, იგი რეალურად არსებული სხეულის იდეალიზებული სახეა. ნივთიერ წერტილს გააჩნია სხეულის ყველა თვისება, გარდა ზომისა. სიტყვა „ნივთიერი" მიუთითებს მის განსხვავებას გეომეტრიული წერტილისაგან, რომელსაც არ აქვს არც ზომები და არც ფიზიკური თვისებები. ნივთიერი წერტილის ცნების შემოტანით შესაძლებელია მრავალი საკითხის მარტივად გადაწყვეტა.
ტრაექტორია. ნივთიერი წერტილი მოძრაობისას გაივლის სივრცის უამრავ წერტილს, რომელთა ერთობლიობა ქმნის უწყვეტ წირს. წირს, რომელსაც აღწერს სივრცეში მოძრავი ნივთიერი წერტილი ტრაექტორია ეწოდება. ზოგჯერ ტრაექტორიის ფორმაზე შეიძლება ვიმსჯელოთ იმ ხილული კვალით, რომელსაც ტოვებს მოძრავი სხეული. ტრაექტორია ყოველთვის არ არის ხილული. ხშირად იგი სიმბოლური, ჩვენ მიერ წარმოდგენილი წირია. სხვადასხვა ათვლის სხეულის მიმართ მოძრაობის ტრაექტორიის ფორმა შეიძლება იყოს სხვდასხვა. მაგალითად, უქარო ამინდში წვიმის წვეთი უძრავი მატარებლის ფანჯარაზე ტოვებს ვერტიკალურ კვალს, მოძრავზე–დახრილს. ტრაექტორია შეიძლება იყოს წრფე ან მრუდე წირი. წრფივი მოძრაობის ტრაექტორია წარმოადგენს წრფეს, ბრუნვითი მოძრაობის ტრაექტორია მრუდე წირია.
სარჩევი
|