Mexanika

Jismlarning harakati va muvozanati haqidagi fan - mexanika dunyoning fizik manzarasida markaziy o’rin tutadi. Jismlar qanday qilib va nima sababdan harakat qilishi insonlarii uzoq vaqtlardan beri qiziqtirib keladi. XVII asrning birinchi yarmigacha mexanikada Aristotel ta’limoti hukmronlik qilardi. Jismlarga kuch ta’sir qilganidagina ular harakatlanadi, deb hisoblanardi. Cheksiz gorizontal tekisliklar bo’yicha ishqalanishsiz sirpanayotgan jismlarni tasavvur qilish uchun tadqiqotchilar ongida tubdan o’zgarish yasash lozim edi. Bu faqat ajoyib italyan olimi G.Galileygagina nasib bo’ldi.

Buyuk ingliz olimi I.Nyuton ishlab chiqkan qonunlar mexanikaning mustahkam zaminini tashkil qildi. Eng turli-tuman harakatlarni va murakkab mexanizmlarii hamda osmon jismlarini o’rganishga imkon beruvchi bu qonunlar birinchi marta 1687 yilda uning mashhur asari «Tabiat falsafasining matematik asoslari»da bayon qilingan edi.

“Asoslar”da sakkizta bosh ta’rif (massa, kuch va h. k.), uchta qonun hamda ulardan chiqqan xulosalar va nihoyat sxoliya (saboqlar) berilgan edi. Saboqlarda absolyut fazo va vaqt falsafiy tushunchalari ta’riflangan bo’lib, ular XX asrgacha butun fizika asosida yotdi.

Harakatga oid har qanday masalani amalda yechish uchun Nyuton qonunlari yetarli bo’lsa-da, mexanikaning rivojlanish jarayonida ko’pgina muhim natijalar topildi. Frantsuz olimi J.Dalamber prinsipi (1743) jismlar muvozanatini o’rganuvchi mexanika bo’limi – statikani rivojlantirish imkonini berdi. (Mexanik sistemaning muvozanati). Rus akademigi L.Eyler (1736) qattiq jismlar aylanma harakatining kinematika va dinamikasiga asos soldi. (Kinematika jismlar harakatini, bu harakatni yuzaga keltiruvchi fizik sabablar va kuchlardan qat’iy nazar, o’rganuvchi mexanika bo’limi. Dinamika-jismlar harakatini ularga ta’sir qiluvchi kuchlarga bog’liq ravishda o’rganadi). Impuls, impuls momenti, mexanik energiyaning saqlanish qonunlari ta’riflari takomiliga yetkazildi. Ko’rgazmali geometrik tasavvurlar asosida bayon qilingan Nyuton mexanikasi XVIII asr olimlarining uzoq va mashaqqatli izlanishlari natijasida analitik abstrakt fanga aylantirildi. Butun Nyuton mexanikasini yagona umumiy prinsipdan hosil qilish mumkinmi? Saqlanish qonunlarining mazmuni nimadan iborat? Unga aniq bo’lmagan kuch va massa tushunchalaridan qanday qutilsa bo’ladi? Bu savollar Nyutondan keyin ko’plab buyuk mutaffakkirlarni qiziqtirdi.

1788 yilda fransuz olimi J. L. Lagranj «Analitik mexanika»ni e’lon qildi. Bu kitobda u mexanika prinsiplarini birlashtirdi va mexanika masalalarini yechishning umumiy metodini berdi.

Butun mexanika asosi hisoblangan prinsip - eng kichik ta’sir prinsiplaridir (Variatsion prinsiplar). U nimadan iboratligini tushunishga harakat qilaylik. Aytaylik, masalan, jism yerning og’irlik maydonida erkin tushayotgan bo’lsin. Nyuton qonunlaridan ma’lumki, bunday jism erkin tushish tezlanishishi bilan harakatlanadi.

Lekin vaqtincha bu qonunlarni unutib turaylik. U holda, umuman, jism boshlang’ich holatdan oxirgi holatiga, hatto harakat vaqti qayd qilingan bo’lsa-da, yo teng tezlanuvchan, yo tekis, teng sekinlanuvchan yoki umuman qandaydir ixtiyoriy usulda harakat qiladi, deyish mumkin (rasmda tegishli harakat grafiklari ko’rsatilgan). Nyuton qonunlaridan foydalanmagan holda chin harakat qonunini qanday bilib olish mumkin? Lagranj quyidagini taklif qildi. Keling, jismning kinetik va potensial energiyalari farqi vaqtga qanday bog’langan ekanligini hisoblab ko’raylik(bu kattalikni Lagranj funksiyasi L deyiladi).

So’ngra ta’sir deb ataladigan integral yosh fizik ni topaylik. Tabiiyki, tasavvur qilish mumkin bo’lgan turli harakat qonunlari uchun turli ta’sir qiymatlari hosil bo’ladi. Biz qarayotgan holda g tezlanish bilan erkin tushishga ta’sirning eng kichik qiymati mos keladi.

Bu da’vo eng umumiy xarakterga ega. Jism boshlang’ich va oxirgi holatlar orasida t0 vaqt ichida turli qonunlar bo’yicha harakatlanadi, deb tasavvur qilish mumkin. Biroq ta’sirning minimal qiymatiga mos keladigan harakat qonunigina chin harakat qonuni bo’ladi. Eng kichik ta’sir prinsipi shundan iborat.

Lagranj usuli Nyutonning usuliga nisbatan murakkabrok va sun’iyroq ko’rinishi mumkin. Qaralayotgan oddiy holda bu, haqiqatan, shunday. Lekin eng kichik ta’sir prinsipi mexanikaning umumiy masalalarini tadqiq qilishda juda mahsuldor bo’lib chiqdi. Saqlanish qonunlarining fazo va vaqtning simmetriyasi bilan chuqur borliqligi ayon bo’lib koldi (Tabiat qonunlarining simmetriyasi). Murakkab mexanik sistemalarning-harakatiga oid masalalarning yechimini soddalashtiruvchi tenglamalarni chiqarish mumkin bo’ldi. (Lagranj tenglamalari) va h. k. Sayyoralar harakatini g’oyat katta aniqlik bilan hisoblash imkonini beruvchi osmon mexanikasi yaratildi. Osmon mexanikasining asoschilaridan biri nemis astronomi I.Kepler bo’lib, u XVII asr boshlarida sayyoralarning asosiy harakat qonunlarini ta’riflab berdi.

Klassik mexanika asrimiz boshigacha o’zgarishsiz saqlanib keldi.

Nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikaning revolyutsion kashfiyotlari harakat haqidagi tasavvurlarimizni jiddiy o’zgartirib yubordi. Uzunlik va vaqt qisqarishlari mumkin, massa tezlikka bog’liq ekan, elektron haqida esa u qanday traektoriya bo’yicha harakatlanayotganini umuman aytib bo’lmas ekan. Lekin bo’larning hammasi katta tezliklar va kichik massalar dunyosida sodir bo’lib, bizning «Yerdagi dunyo»mizda esa harakat avvalgidek, klassik mexanika qonunlariga bo’ysunadi.

Ma'lumotlardan nusxa ko'chirish uchun telegram botimizga o'ting!
Telegramda bizga qo'shiling!

yosh-fizik. uz