Samarqand dalat universiteti fizika fakulteti nazariy fizika va - bet 9

r→
r→'Vt
(5.1)
Бунда вақт барча саноқ системаларида бир хилда бўлади. Галилей принципига кўра вақт мутлақо яъни вақтнинг давомийлиги саноқ системанинг қандай доимий тезлик билан ҳаракатланишига боғлиқ эмас, яъни бутун коинот учун ягона вақт мавжуд бўлади.
t t
(5.2)
К система учун ҳаракат тенгламаси:
d 2r→
F m dt 2
→
шу ҳаракат тенгламасини K саноқ системаси учун ёзамиз.
v dr
dt
dt dt
v v V
v
v V
(6)
(6.1)
5-расм
Тезликларнинг қўшишнинг классик қонуни (6.1) дан келиб чиқадиган
натижалар вақтни мутлақолигидир
a a . Демак заррачанинг массаси K
системада ҳам m га тенг деб фараз қилсак K учун Нютоннинг иккинчи қонуни
F m' a→'
(7)
Нютоннинг (2) қонуни (5.1) ва (5.2) алмаштиришларга нисбатан инвариант ёки ҳаракат тенгламалари барча инерциал саноқ системаларида бир хил кўринишда бўлади.
L L(q, q) L (q, q)
q
f q, q
q q, q .
Биз шундай алмаштириш топишимиз керакки ҳаракат тенгламалари иккала системада ҳам бир хил бўлсин.
dL dLq, q d
dt
L
q
L
q2
dLq, q L dq L dq
q q
dq df q, q df dq f dq
dq q
L L dq L e L d f
dq f dq L
q q dq q q dq q
q
q
А) L f
q t
q L
q q
q q
q q
Б) L L L f
q f
q ;
q q q q
q q
q
A ва B натижаларни Эйлер - лагранж тенгламасига қўйиб f ва функцияларни аниқлаш мумкин, яъни K ва K системалар координаталари ва вақтни алмаштириш қонунларидан келтириб чиқариш мумкин. Энг муҳими бу алмаштириш муносабатлари Галилей алмаштиришларига ўхшаш чизиқли кўринишда бўлади. Содда ҳолда бир ўлчовли ҳаракатни қарасак
x
x t
t x t
(8.1)
1
бўлса, у ҳолда
0
1
(8.2)
Эйлер-Лагранж тенгламаси, кинетик энергия, потенциал энергия, куч
Иккита ўзаро таъсирлашувчи зарралардан иборат берк системанинг ҳаракати ҳақидаги масала икки жисм масаласи дейилади. Бунда ўзаро таъсирлашувчи иккита заррадан фақат ички кучлар таъсиридаги ҳаракати ўрганилади.
9-расм
Икки жисм масаласи назарий жиҳатдан умумий ечимга эга бўлиб, амалий жиҳатдан жуда кўп қўлланишларга ега. Унинг ечимлари йўлдошлар ҳаракати, заррларнинг тўқнашуви ва сочилиш назарияларида ётади. Бу масаланинг ечимлари система ҳаракатини унинг инерция марказининг ҳаракати ва ва нуқтанинг шу марказга нисбатан ҳаракатига эътиборимизни қаратамиз. Бизга маълумки, механик система ҳаракатини икки қисмга системанинг бир бутун ҳолдаги ҳаракати ва система зарраларининг бир- бирига нисбатан ҳаракатига ажратиш мумкин. Шунинг учун механик система ҳаракатини ўрганишда қўзғалмас ва қўзғалувчан инерциал саноқ системаларини киритамиз.
системага нисбатан механик системанинг ихтиёрий mi
радиус-вектори ва тезлиги қуйидагича бўлади.
r→ r→ r→ '
нуқтасининг
i c
i
v
c
→ v→
i
i
v→ '
p m v m v ' m v
p' m v→
(1)
i i i c i c i i i
i i c
i
m m, p' m v→
(2)
i i i c
i i
Механик система инерция маркази тушунчасини киритиб (2) муносабатни соддлаштириш мумкин. Массаси системанинг тўлиқ массасига тенг ҳолати
m r→
→
i c
r
c i (3)
m
радиус-вектор билан аниқланувчи C нуқта механик системанинг инерция маркази деб юритилади. Ҳаракатланувчи K система C инерция марказига жойлашганлиги сабабли (9-расм)
m
r→ ' 1 m r→ ' 0
i c
i
m
v→' 1 m v→' 0
i i
i
Иккита зарра ўзаро таъсир потенциал энергияси фақат улар орасидаги масофага яъни радиус-векторлар фарқининг абсолют қийматига боғлиқ. Бундай система учун Лагранж функцияси
m r2 m r2 → →
L i 1
2
i 2 U (| r1 r2 |)
2
(4)
Классик механиканинг фазо ва вақт ҳақидаги тасаввурларига кўра фазо икки нуқтасининг берилган вақт моментларидаги ҳолатлари орасидаги масофа барча саноқ системаларида бир хил
1 1
r
2
2
r
m r→ m → 0
(6)
1
2
Бу ифодаларни (4) қўямиз
r→
m2 r→ m1 m2
→ m1 r→ m1 m2
(7)
m1m2
m1 m2
(9) – келтирилган масса.
функция шаклан қўзғалмас координаталар бошига нисбатан симметрик
бўлган ташқи
U r
майдонда ҳаракатланувчи m массали моддий нуқтанинг
Лагранж функциясига мос келади. Шундай қилиб, ўзаро таъсирлашувчи икки моддий нуқта ҳаракати ҳақидаги масала бир нуқтанинг берилган ташқи
U r
майдондаги ҳаракат масаласига келтирилди. Бу масала ечимига кўра
m1 , m2
зарраларнинг ҳар бирини
r1 r1 t ,
r2 r2 t
траекториялари (7)
формула орқали топилади.
ma’ruza: SAQLANISH QONUNLARI.
REJA:
Energiyaning saqlanish qonuni
Impul’sning saqlanish qonuni
Lagranj funksiyasi va impuls momentining qutb koordinatalar sistemasida ko’rinishi.
TAYANCH SO’Z VA IBORALAR: Lagranj funksiyasi, hosila, vaqt, koordinata, tenglama, sistema, energiya, harakat, kattalik, tezlik, tezlanish, qonun, teorema, kinetik energiya, potensial energiya, impuls, zarra
Energiyaning saqlanish qonuni
Vaqtning bir jinsliligi tufayli yuzaga keladigan saqlanish qonunidan boshlaylik. Shu bir jinslikka ko’ra yopiq sistemaning Lagranj funksiyasi vaqtga oshkor bog’liq bo’lmaydi. Shuning uchun Lagranj funksiyasining vaqt bo’yicha to’la hosilasi quyidagicha yozilishi mumkin:
dL L q
L q
(1)
dt qi qi
L
qi
hosilalarni Lagranj tenglamalariga ko’ra d
dt
dL
qi
ga almashtirilsa
dL q d
dt i dt
L
q
L
q
d L
qi dt q
qi
yoki
i i i i
d L
i i
dt qi q
L 0
i i
Bundan ko’rinib turibdiki
E q
L L
i q
i i
Bu kattalik yopiq sistema harakati davomida o’zgarmaydi, ya’ni u harakat integrallaridan biridir. Bu kattalik sistemaning energiyasi deyiladi.
Energiyaning saqlanish qonuni faqat yopiq sistemalar uchungina yemas, balki o’zgarmas (ya’ni vaqtga bog’liq bo’lmagan) tashqi maydondagi sistemalar uchun ham o’rinli. Energiyalari saqlanadigan mexanikaviy sistemalarni ba’zida konservativ sistemalar deyiladi.
L T (q, q) U (q)
T-tezliklarning kvadratik funksiyasi. Bunga bir jinsli funksiyalar haqidagi tanish bo’lgan Eyler teoremasini qo’llab
q
L
i q
q
T 2T
i q
i i i i
Bu qiymatni (1) ga etib qo’yamiz.
dekart koordinata esa
E T ( q, q) U ( q)
m v 2
E a a U (r , r )
(2)
a 2
Shunday qilib, sistemaga energiyasi ikkita butunlay har xil had tezliklarga bog’liq bo’lgan kinetik energiya va faqat zarralarning koordinatalariga qarab o’zgaradigan potensial energiya yig’indisi ko’rinishda berilishi mumkin.
Erkinlik darajasi s bo’lgan yopiq mexanikaviy sistema uchun 2s 1 ta
mustaqil harakat integrallari bor. Quyidagi oddiy mulohazalar buni yaqqol
ko’rasatadi. Harakat tenglamalarning umumiy yechimida 2s
o’zgarmas kattalik bo’ladi.
ta ixtiyoriy
Yopiq sistema harakat tenglamalari vaqtga oshkor bog’liq bo’lmaganidan vaqt hisobining boshlanish mometini tanlash butunlay ixtiyoriydir. Shunga ko’ra tenglamalar yechimidagi ixtiyoriy o’zgarmaslardan birini har doim vaqt bo’yicha
additiv o’zgarmas t0
ko’rinishida tanlash mumkin.
qi qi t t0 , C0 , C2 ,. C2S 1
qi qi t t0 , C0 , C2 ,. C2S 1
|