Nyutonning birinchi qonuni aslida nima haqida?

Galiley va Nyutondan oldin koʻp odamlar jismlar tabiiy ravishda sekinlashadi deb oʻylashgan. Ammo bu odamlar Yerdagi jismlarning tezligini oʻzgartiradigan bir nechta kuchlarni hisobga olishmagan. Masalan, ishqalanish, gravitatsiya va havoning qarshilik kuchi. Agar biz yulduzlararo fazoda biron-bir jismning harakatini kuzata olganimizda edi, tashqi taʼsirlardan holi jismlarning harakatini oʻrganishimiz mumkin boʻlardi. Yulduzlararo fazoda, agar jism tezlikka ega boʻlsa, unga biror kuch taʼsir etmaguncha jism tezligini oʻzgarmasligini koʻrishimiz mumkin. Xuddi shunga oʻxshab, agar jism yulduzlararo fazoda tinch holatda boʻlsa, jism unga kuch taʼsir qilmagunga qadar tinch holatini saqlaydi.

Quyidagi videoda biz xalqaro kosmik stansiyadagi jismlar kuch taʼsir qilmaguncha tinch turishi yoki toʻgʻri chiziqli tekis harakat qilishini koʻrishimiz mumkin.

Jismlarning tezligi faqat kuch taʼsirida oʻzgaradi degan qarash Nyutonning birinchi qonunida aks etgan.

Nyutonnning birinchi qonuni: Har qanday jismga tashqi kuch taʼsir qilmaguncha u oʻzining tinch holati yoki toʻgʻri chiziqli tekis harakatini saqlaydi.

Biz buni harakat holatining saqlanishi sifatida talqin qilishimiz mumkin. Nyutonning birinchi qonunida jism harakati, yaʼni tezlikning son qiymati yoki yoʻnalishini oʻzgartiruvchi sabab – natijaviy kuch mavjud boʻlishi kerakligi aytilgan. Stol yoki pol ustida harakatlanayorgan jism ishqalanish kuchi sababli sekinlashadi. Ammo havo xokkey stoli, havo shaybaning stolga tegmasligini taʼminlagan holda, xokkey shaybasi birorta kuch unga taʼsir qilmaguncha, masalan, u stolning chekkasiga urilmagunicha oʻzgarmas tezlik bilan harakatini davom ettiradi.

Kuch bu bir jismga boshqa jism tomonidan koʻrsatiladigan tortish yoki itarish taʼsiri. Kuch $F$‍ ning birligi Nyuton yoki shunchaki $\text{N}$‍.

Tashqi kuch bu jismga tashqi tomondan koʻrsatilgan taʼsir. Masalan, Yer tomonidan Oyga taʼsir qilayotgan kuch bu tashqi kuch. Ammo Oyning yadrosi tomonidan Oyning qobigʻiga taʼsir qilayotgan gravitatsiya oy uchun ichki kuch. Jismga taʼsir etayotgan ichki kuchlarning natijaviysi jism harakatiga taʼsir koʻrsatmaydi.

Natijaviy kuch, yaʼni $\mathrm{\Sigma }F$‍, bu jismga taʼsir etuvchi barcha kuchlarning teng taʼsir etuvchisi. Agar jismga bir nechta kuch taʼsir etsa, natijaviy kuch jismga taʼsir etuvchi barcha kuchlarning geometrik yigʻindisi. Yodda tuting, kuch $F$‍ vektor kattalik boʻlgani sababli natijaviy kuch $\mathrm{\Sigma }F$‍ ni topishda kuchlarni vektorlardek qoʻshish kerak.

Boshqacha aytganda, muzlatilgan burritolar (yegulik) joylangan qutiga oʻngga yoʻnalgan 45 Nyuton va chapga yoʻnalgan 30 Nyuton kuch taʼsir qilsa, gorizontal natijaviy kuch quyidagiga teng boʻladi:

Nyutonning birinchi qonuniga koʻra, agar jismga taʼsir qilayotgan kuchlarning teng taʼsir etuvchisi nolga teng ($\mathrm{\Sigma }F=0$‍) boʻlsa, jism hech qanday tezlanishga ega emas. Bu - jism tinch turibdi, degani emas, biroq jismning tezligi oʻzgarmas. Boshqacha aytganda, jismning tezligi nolga teng, yaʼni tinch turibdi yoki nolga teng emas oʻzgarmas tezlik bilan harakatlanmoqda.

Muzlatilgan burritolar joylangan quti uchun agar oʻngga yoʻnalgan kuchning son qiymati 45 Nyuton va chapga yoʻnalgan kuchning son qiymati ham 45 Nyuton boʻlsa, natijaviy kuch noga teng boʻlar edi. Muzlatilgan burritolar joylangan quti, agar kuchlar taʼsir qilishidan oldin biror tezlik bilan harakatlanayotgan boʻlsa, toʻgʻri chiziqli tekis harakatini davom ettiradi, tinch turgan boʻlsa, tinch holatini saqlaydi.

Jismning toʻgʻri chiziqli tekis harakati yoki tinchligini saqlashga intilishi inersiya deyiladi. Nyutonning birinchi qonuni, koʻpincha, inersiya qonuni deb ham ataladi. Bizning tajribalarimizdan maʼlumki ayrim jismlar boshqalariga qaraganda kattaroq inersiyaga ega. Masalan, shubhasiz, katta qoya toshni harakatga keltirish basketbol toʻpini siljiitishga qaraganda qiyinroq.

Jism inersiyasining oʻlchovi bu - massa. Massa jismga tezlanish berish qancha qiyinligiga qarab aniqlanishi mumkin. Jism qancha katta massaga ega boʻlsa, unga tezlanish berish ham shunchalik qiyin boʻladi.

Shuningdek, qoʻpol qilib aytganda, jism oʻzida qancha koʻp modda jamlagan boʻlsa, u shunga mos ravishda kattaroq massaga ega boʻladi va uning tezligini oʻzgartirish, yaʼni tezlanish berish ham qiyinlashadi.

Kosmik zond fazoda, yulduz va sayyoralar taʼsiridan holi uzoqlikda dvigateli ishlamagan holda oʻzgarmas tezlik bilan oʻngga qarab siljimoqda. Agar zond ikkita tezlatgichini bir vaqtning oʻzida birini chapga ikkinchisini oʻngga qarab ishga tushirsa, uning harakati qanday oʻzgaradi?

a. Kosmik zond oʻzgarmas tezlik bilan harakatini davom ettiradi.
b. Kosmik zondning tezligi ortadi.
c. Kosmik zond sekinlashib borib toʻxtab qoladi.
d. Kosmik zond toʻsatdan toʻxtab qoladi.

Toʻgʻri javob a. Nyutonning birinchi qonuniga koʻra, jismning tezligini oʻzgartirish uchun unga teng taʼsir etuvchisi nolga teng boʻlmagan kuch taʼsir etishi kerak. Kosmik zondga taʼsir etuvchi kuch nolga teng, chunki kuchlar bir-birini kompensatsiyalaydi, shu sababli zondning tezligi oʻzgarmaydi.

Lift rasmda koʻrsatilgani kabi oʻzgarmas tezlik bilan tros yordamida yuqoriga tortilmoqda. Lift yuqoriga oʻzgarmas tezlikda harakatlanayotgan vaqtda tros liftga taʼsir etadigan yuqoriga yoʻnalgan kuch — $F_c$‍ hamda liftga taʼsir qilayotgan umumiy gravitatsiya kuchi — $F_g$‍ ning son qiymatini taqqoslash natijasi qanday?

a. $F_c$‍ kuch $F_g$‍ dan katta.
b. $F_c$‍ va $F_g$‍ oʻzaro teng.
c. $F_c$‍ kuch $F_g$‍ dan kichik.
d. $F_c$‍ kuchning $F_g$‍ dan katta yoki kichikligi lift massasiga bogʻliq.

Toʻgʻri javob b. Agar lift oʻzgarmas tezlik bilan harakat qilsa, demak, unga taʼsir qilayotgan natijaviy kuch nolga teng. Natijaviy kuch nolga teng boʻlishi uchun yuqoriga va pastga yoʻnalgan kuchlar bir-birini toʻliq kompensatsiyalashi kerak.

Kosmik zond fazoda, yulduz va sayyoralar taʼsiridan holi uzoqlikda dvigateli ishlamagan holda oʻzgarmas tezlik bilan oʻngga qarab siljimoqda. Agar zondning tezlatgichlari rasmda koʻrsatilgan yoʻnalishda juda qisqa vaqt oraligʻida ishga tushirilib keyin oʻchirilsa, qaysi javob zondning keyingi trayektoriyasini toʻgʻri tasvirlaydi?

a. a yoʻnalish
b. b yoʻnalish
c. c yoʻnalish
d. d yoʻnalish

Toʻgʻri javob c. Zond tezlatgichlari oʻchgandan soʻng, zondga taʼsir qiladigan kuchlarning teng taʼsir etuvchisi nolga teng boʻladi. Natijaviy kuch nol boʻlgani sababli tezlikning ham yoʻnalishi, ham son qiymati oʻzgarmas boʻladi. Chunki Nyutonning birinchi qonuniga koʻra, kosmik zond toʻgʻri chiziq boʻylab oʻzgarmas tezlik bilan harakatlanadi. Zondga taʼsir etgan vertikal kuch gorizontal tezlikning gorizontal proyeksiyasiga taʼsir qilmaydi, bu faqat vertikal tezlikni oʻzgartiradi. Oʻzgarmas vertikal va gorizontal tezlik vertikalga oʻzgarmas burchak ostida yoʻnalgan diagonal tezlikni beradi.