բնության ուժեր

Բնության ուժեր

Մարմնի դեֆորմացիա • Արտաքին ազդոթության հետևանքով մարմնի

ձևի կամ չափերի փոփոխությունը կոչվում է դեֆորմացիա:

• Դեֆորմացիան կոչվում է առանձգական, եթե արտաքին ազդեցությունը վերացնելուց հետո մարմնի դեֆորմացիան անհետանում է: Եթե դեֆորմացիայի ազդոցությունը վերացնելուց հետո մարմնի դեֆորմացիան չի փոխվում, ապա դեֆորմացիան կոչվում է ոչ առանձգական:

• Այն ուժը, որն առաջանում է մարմնի դեֆորմացիայի հետևանքով և ուղղված է դեֆորմացիային ժամանակ մարմնի մասնիկների տեղափոխմանը հակառակ ուղղությամբ, կոչվում է առանձգականության ուժ:

IxI=IL-L0I<<L0

Դեֆորմացիաների դեպքում առանձգականության ուժի մոդուլը՝ Fառ =kIxIՔանի որ զսպանակի x երկարացումը և Fառ առանձգականության ուժի վեկտորի պրոյեկցիան X առանցքի վրա հակառակ նշաններ ունեն, ապա նրանց կապը կարելի է ներկայացնել հետևյալ առնչությամբ՝ F առ,x =-kx

K-զսպանակի կոշտություն: Միավորների ՄՀ-ում կոշտությունը նշ. Ն/մ

Ազատ անկում կատարող մարմինն ունի ուղղաձիգ դեպի ներքև ուղղված արագացում, ուստի, ըստ Նյուտոնի || օրենքի, այդ մարմնի վրա ազդում է նույն ուղղությամբ, այսինքն` դեպի Երկրի կենտրոն ուղղված մի ուժ: Մոլորակները պտտվում են Արեգակի շուրջը` շարժվելով կոր հետագծով, այսինքն` արագացմամբ: Արեգակը և մոլորակները, ինչպես նաև բոլոր մարմիններ, փոխադարձաբար ձգում են իրար: Մարմինների այդ փոխադարձ ձգողությունն անվանում են տիեզերական ձգողություն, իսկ մարմինների փոխազդեցությունը՝ գրավիտացիոն փոխազդեցություն:

Գրավիտացիոն Փոխազդեցություն

• Բոլոր մարմինները Երկրի վրա ընկնում են միևնույն` g արագացմամբ, ուստի` համաձայն Նյուտոնի || օրենքի, m զանգվածով մարմնի վրա ազդող Երկրի տիեզերական ձգողության ուժը` F=mg

• Համաձայն Նյուտոնի ||| օրենքի, ուժերը մոդուլով միմյանց հավասար են: Հետևաբար` տիեզերական ձգողության ուժը համեմատական է փոխազդող մարմիններից յուրաքանչյուրի զանգվածին, այսինքն` նրանց զանգվածների արտադրյալին:

F~Mm • Երկու մարմիններ իրար ձգում են այնպիսի ուժերով,

որոնց մոդուլն ուղիղ համեմատական է այդ մարմինների զանգվածների արտադրյալին, հակադարձ համեմատական` նրանց հեռավորության քառակուսուն և ուղղված են մարմինները միացնող ուղղի երկայնքով:

G·m1m2

r²F=

G-ն գրավիտացիոն հաստատուն է: Փոխազդող մարմինների վրա կիրառված գրավիտացիոն ուժերը մոդուլով իրար հավասար են, ուղղությամբ` հակադիր: Այդ ուժերն ուղղված են նյութական կետերը միացնող ուղղի երկայնքով, մի մարմից դեպի մյուսը: Այդպիսի ուժերը կոչվում են կենտրոնական ուժեր: Գրավիտացիոն հաստատունի որոշումը` տիեզերական ձգողության օրենքի բանաձևի մեջ մտնող G գործակիցը, ինչպես հետևում է բանաձևից, թվապես հավասար է այն ուժին, որով միմյանց ձգում են 1-ական կգ զանգված ունեցող համասեռ գնդերը, երբ նրանց հեռավորությունը 1մ է: Fr² m1m2ՄՀ-ում G հաստատունի միավորն է` 1 Ն·մ²/կգ² G հաստատունի թվային արժեքը` G=6.67·10-11Ն·մ²/կգ²

G=

Կեպլերի օրենքները

• Գրավիտացիոն ուժերն են որոշում մոլորակների ու աստղերի շարժման օրինաչափությունները: Եթե չլիներ գրավիտացոն փոխազդեցությունը, մոլորակները կհեռանային իրարից ու կանհետանային տիեզերական տարածության մեջ:

• Կեպլերի առաջին օրենք: Յուրաքանչյուր մոլորակի ուղեծիրն էլիպս է, որի կիզակետերից մեկում արեգակն է:

• Էլիպսը հարթ կոր է, որի յուրաքանչյուր կետի՝ F1 և F2 կիզակետերից հեռավորությունների գումարը հաստատուն մեծություն է: Այն հավասար է էլիպսի մեծ՝ PA առանցքին: OA-ն կոչվում է էլիպսի մեծ կիսաառանցք իսկ OE-ն՝ փոքր: Արեգակը F1 կիզակետում է. Նրան ամենամոտ P կետը կոչվում է արեգակնամերձ կետ:

E Մոլորակ

r1 r2

P A O

Արեգակ

• Կեպլերի երկրորդ օրենք: Մոլորակի շառավիղ-վեկտորը հավասար ժամանակամիջոցներում գծում է հավասարամեծ մակերեսներ  (մակերեսների օրենք):

• կեպլերի երրորդ օրենք: Կամայական երկու մոլորակի՝ Արեգակի շուրջ պտտման պարբերության քառակուսիները հարաբերում են ինչպես նրանց ուղեծրի մեծ կիսաառանցքների խորանարդները  (հարմոնիկ օրենք):

Ծանրության ուժ: ազատ անկման արագացում• Տիեզերական ձգողության ուժի

դրսևորումներից է ծանրության ուժը: Ծանրության ուժ է կոչվում մարմինների վրա Երկրի կողմից ազդող ուժը: Այդ ուժն ուղղված է ուղղաձիգ դեպի ներքև, այսինքն՝ դեպի Երկրի կենտրոն: Ծանրության ուժի մոդուլը որոշվում է տիեզերական ձգողության օրենքից: Եթե m զանգվածով մարմինը Երկրի մակերևույթից ունի h բարձրություն, ապա համաձայն տիեզերական ձգողության օրենքի. Երկրի ձգողության ուժը՝

mM (R+h)2

F=G

Որտեղ M- երկրի զանգվածն է, R-ը՝ նրա շառավիղը Եթե նշանակենք՝ M (R+h)2 ապա ծանրության ուժը կարելի է ներկայացնել որպես երկու մեծությունների ար տադրյալ՝ Fg=mg,

m զանգվածը, բնութագրում է տվյալ մարմինը, g-ն կախված է նրա դիրքից: Այսպիսով հավասարությունը կարելի է ներկայացնել վեկտորական տեսքով՝ Fg=mg

Այստեղից g-ն ներկայացնելով որպես Fg m

g=G

g=

Միայն ծանրության ուժի ազդեցությամբ մարմնի շարժումն անվանում են ագատ անկում, ուստի' g մեծությանն անվանում են ազատ անկման արագացում: M R2

Ազատ անկման արագացման վերոհիշյալ բանաձևից երևում է, որ այն կախված է Երկրի շառավղից: Բայց երկրագունդը բևեռներում փոքր-ինչ «սեղմված» է պտտման առանցքի ուղղությամբ, ուստի՝ տարբեր աշխարհագրական լայնու թյուններում R-ը տարբեր է. հասարակածից դեպի բևեռ տեղափոխվելիս այն փոքրանում է, որի հետևանքով բևեռներում ազատ անկման արագացումն ավելի մեծ է քան հասարակածում:

g0≈G

Երկրի տարբեր կետերում ազատ անկման արագացման աարբեր լինելու մյուս' ավելի էական պատճառը Երկրագնդի օրական պտույտն սեփական առանցքի շուրջը:Երկրագնդի որոշ վայրերում ազատ անկման արագացումը տվյալ աշխարհագրական լայնության վրա ազատ անկման արագացման միջին արժեքից տարբերվում է Երկրի ընդերքի անհամասեռության պատճառով: Δg=g-gմիջ տարբերությունը կոչվում է գրավիտացիոն շեղում: Դրական շեղումները հաճախ վկայում են ընդերքում համեմատաբար մեծ խտությամբ, օրինակ մետաղի հանածո ների պաշարների, իսկ բացասական շեղումները' թեթև օգտակար հանածոների, օրինակ նավթի և գազի պաշարների առկայության մասին

Մարմնի կշիռ։ Անկշռելիություն

• Մարմնի կշիռ կոչվում է այն ուժը, որով մարմինը երկրի ձգողության հետևանքով ազդում է հորիզոնական հենարանի կամ ուղղաձիգ կախոցի վրա։• Մարմնի ազդեցությամբ հենարանը

դեֆորմացվում է, որի հետևանքով նրա մեջ առաջանում է առաձգականության ուժ, որով հենարանն ազդում է մարմնի վրա: Այդ ուժն անվանում էն հակազդեցության ուժ և նշանակում N տառով:

• Դեֆորմացված առանձգականության ուժն ազդում է հենարանի վրա և ուղղված է դեպի վար։ Հենց այդ ուժն էլ անվանում են մառմնի կշիռ և նշանակում P տառով։

• P=-N• Դադարի վիճակում գտնվող մարմնի վրա ազդող

ուժերի գումարը զրո է: N+mg=0 • որտեղից P=-N=mg• Դադարի վիճակում մարմնի կշիռը հավասար է

նրա վրա ազդող ծանրության ուժին: Բայց դա չի նշանակում որ մարմնի կշիռը և նրա վրա ազդող ծանրության ուժը նույն ուժերն են:

• Ծանրության ուժը գրավիտացիոն ուժն է, որը կիրառված է մարնի վրա, իսկ մարմնի կշիռն առաձգականության ուժ է. այն առաջանում է մարմնի դեֆորմացիայի հետևանքով և ազդում է հենարանի վրա:

• Եթե մարմնի վրա ազդում են միայն ծանրության և թելի լարվածության ուժերը, ապա համաձայն Նյուտոնի երկրորդ օրենքի,

mg+T=ma• Նկատի ունենալով նաև մարմնի կշռի

անվանումը կստանանք` P=m(g-a)• Մարմնի արագացումն ուղղված է ուղղաձիգ

դեպի վեր P=m(g+a)

• Մարմնի արագացումը ուղղված է ուղղաձիգ դեպի վար՝

P=m(g-a)• Եթե մարմինը հենարանի կամ կախոցի

հետ շարժվում է մի արագացմամբ, որը հակառակ է ուղղված ազատ անկման արագացմանը, նրա կշիռը գերազանցում է դադարի վիճակում ունեցած կշիրին:

• Եթե մարմինը հենարանի կամ կախոցի հետ շարժվում է այնպիսի արագացմամբ, որը համուղղված է ազատ անկման արագացմանը, ապա նրա կշիռը փոքր է դադարի բիճակում ունեցած կշռից:

Երկրի արհեստական արբանյակներ, Առաջին տիեզերական արագություն

Մեծ արագությունների դեպքում մարմնի անկման ընթացքում գնդաձևության հետևանքով Երկրի մակերևույթը հեռանում է մարմնից: Աստիճանաբար մեծացնելով այդ արագությունը կարելի է հասնել այնպիսի արժեքի, որ կորության հետևանքով Երկրի մակերևույթը մարմնից հեռանա ճիշտ այնքան, որքան մարմինն է մոտենում Երկրին: Նշանակում է մարմինը կպտտվի Երկրի շուրջ R+h շառավղով շրջանագծով՝ դառնալով երկրի արհեստական առբանյակ:

Արբանյակը շարժվում է շրջանագծով Երկրի տիեզերական ձգողության ուժը ազդեցությամբ, հետևաբար, համաձայն Նյուտոնի II օրենքի, Mm mv2

(R+h)2 R+h Որտեղ M-ը Երկրի զանգվածն է, G-ն՝ տիեզերական ձգողության հաստատունը, R-ը՝ Երկրի շառավիղը, m-ը v-ն և h-ը, համապատասխանաբար, արբանյակի զանգվածը, արագությունը և բարձրությունը Երկրի մակերևույթից: բանաձևից արբանյակի արագության համար կստանանք՝ GM R+h

G =

v=

M նկատի ունենալով այս բանաձը կստանանք R2 v= Rg0

Որտեղ g0-ն ազատ անկման արագացումն է Երկրի մակերևույթի մոտ: Այս բանաձևից կստանանք որ v1≈8կմ/վ:

Այն նվազագույն արագությունը, որը պետք է հաղորդել մարմնին Երկրի արհեստական արբանյակ դառնալու համար, կոչվում է առաջին տիեզերական արագացում:

Այն նվազագույ արագությունը , որը Երկրի մակերևույթի մոտ պետք է հաղորդել մարմնին, որպեսզի այն հաղթահարի Երկրի ձգողությունը, կոչվում է երկրորդ տիեզերական արագություն:Հաշվարկներրը ցույց են տալիս, որ այդ արագությունը 2 գերազանցում է առագին տիեզերական արագությունը:

g0≈ G