Mexaniki hərəkət

Mexaniki hərəkət — fəzada bir cismin (yaxud zərrəciyin) digərinə nəzərən yerini dəyişməsi. Məsələn, göy cisminin hərəkəti, Yer qabığının rəqsi, hava və dəniz axınları, uçuş aparatının, maşın və mexanizmin, mayenin, qazın və qurğunun hərəkəti bura daxildir. Mexaniki hərəkət riyazi olaraq yerdəyişmə, gedilən yol, sürət, təcil kimi kəmiyyətlərlə təsvir olunur. Əgər fəzada baxılan cisimdən başqa əlavə bir cisim yoxdursa onda bu cismin yerini dəyişib dəyişməməsi haqqında fikir söyləməyə əsas olmur. Sübut, dəlil olaraq hesablama cismi seçilir. Cismin koordinatı bu hesablama cisminə nəzərən dəyişirsə hərəkət var, dəyişmirsə hərəkət yoxdur. Cismin koordinatının dəyişməsi hesablama cisminə bağlanmış koordinat sisteminə, dəyişmə müddəti isə orada yerləşdirilmiş saata görə təyin olunur. Koordinat başlanğıcı olaraq hesablama cisminin koordinatı, zamanın başlanğıcı olaraq hərəkətinə baxılan cismin vəziyyətinin dəyişmə anı qəbul edilir. Belə seçilmiş hesablama sistemində cismin vəziyyəti ixtiyari an üçün təyin edilir. Hər konkret mexaniki hərəkəti öyrənmək üçün müvafiq hesablama sistemi seçilir. Hərəkətin öyrənilməsi üçün vasitə rolunu oynayan koordinat sisteminin (məsələn, düzbucaqlı dekart koordinat sisteminin) başlanğıcı hesablama cismində yerləşdirilir və hərəkət məhz bu koordinat sisteminə nəzərən öyrənilir. Beləliklə, düzxətli hərəkətdə cismin vəziyyəti bir, müstəvidə iki, fəzada isə üç koordinatla təyin edilir.

Mexanikanın hərəkəti doğuran səbəbi öyrənmədən onu təsvir edən bölməsi kinematika, qüvvələri və onların hərəkətə təsirini öyrənən bölməsi isə dinamika adlanır.

Əgər cisim verilmiş hesablama sisteminə nəzərən hərəkətdə deyilsə onun hərəkətsiz, sükunətli, immobil və ya stasionar, yaxud zamana görə sabit və ya invariant vəziyyətdə olduğu deyilir.

Klassik mexanikanın banisi Nyuton zaman və məkanı mütləq qəbul etmişdir. Nyutona görə zaman hesabat sistemindən asılı olmayaraq müntəzəm davam edir və bütün hesabat sistemləri üçün eynidir. O, zamanla məkanı birbirindən əlaqəsiz qəbul etmişdir. Nyutona görə cisimlərin ölçüləri mütləqdir, başqa sözlə, çubuğun iki nöqtəsi arasındakı məsafə onun sükunət və hərəkət halından asılı olmayaraq mütləq sabit kəmiyyətdir. Eyni sözləri cismin ölçüləri haqqında da demişdir – Nyutona görə cismin ölçüləri — eni, uzunluğu və hündürlüyü mütləqdir, onun sükunət və hərəkət halından asılı olmayaraq dəyişmir. Nyuton Natural fəlsəfənin riyazi əsasları əsərində yazır: "Mütləq həqiqi riyazi zaman heç bir xarici əlamətdən asılı olmadan öz-özünə müntəzəm davam edir və başqa sözlə, davam müddəti adlanır". O, daha sonra yazır: "Mütləq məkan heç bir xarici əlamətdən asılı olmayaraq mahiyyətcə həmişə eyni və tərpənməz qalır". Deməli, Nyutonun zaman və məkana baxışı metafizik baxış idi. Dialektik materializmə görə zaman və məkan materiyanın varlıq forması olmaqla bir-biri ilə, həmçinin təbiətdəki cisimlər və hadisələrlə əlaqədardır. Beləliklə, müasir fizikaya görə mütləq hesablama sistemi olmadığından İsaak Nyutonun mütləq hərəkət anlayışı müəyyən edilə bilməz. Kainatdakı hər şey nisbi hərəkətdədir. Mütləq sükunət olmadığı kimi, mütləq hərəkət də yoxdur.

Hərəkət müxtəlif fiziki sistemlərə: obyektlərə, cisimlərə, zərrəciklərə, fiziki sahələrə və fəza-zamana aid edilir. Ümumiyyətlə, mexaniki hərəkət anlayışı fəzada fiziki sistemin vəziyyətinin və ya konfiqurasiyasının dəyişməsini bildirir. Məsələn, dalğanın və ya kvant zərrəciyinin hərəkətini bura aid etmək olar; buradakı konfiqurasiya müəyyən vəziyyətləri tutan dalğa və ya zərrəciyin ehtimallarından ibarətdir.

 Hərəkətin növləri 
Mexaniki hərəkəti onun iki əlamətinə görə təsnif etmək olar. Bu əlamətlərdən biri hərəkət zamanı sürətin dəyişmə xarakteri, digəri isə hərəkət trayektoriyasının formasıdır. Hərəkət sürətinin dəyişmə xarakterinə və trayektoriyanın formasına görə hərəkətin bir neçə növü var.

Sürətin dəyişmə xarakterinə görə hərəkət bərabərsürətli və dəyişənsürətli olur. Dəyişənsürətli hərəkətdə sürətin dəyişmə xarakteri müxtəlif olur: sürət müntəzəm artır, müntəzəm azalır, yaxud heç bir qanunauyğunluğa riayət etmədən ixtiyari şəkildə dəyişir. Məhz bu səbəbdən, dəyişən hərəkət bərabəryeyinləşən, bərabəryavaşıyan və ixtiyari (qeyri-müntəzəm) dəyişən olur.

Trayektoriyanın formasına görə isə hərəkət düzxətli və əyrixətli (xüsusi halda çevrə üzrə) olur. Təbiidir ki, həm düzxətli, həm də əyrixətli hərəkət, öz növbəsində, sürətin ədədi qiymətinin dəyişməsindən, yaxud sabit qalmasından asılı olaraq dəyişənsürətli, yaxud bərabərsürətli olur. Belə hərəkətlər müvafiq olaraq dəyişənsürətli düzxətli, dəyişənsürətli əyrixətli, bərabərsürətli düzxətli və bərabərsürətli əyrixətli hərəkət adlanır.

Əslində, hərəkətlərin trayektoriyanın formasına görə təsnifatı da hərəkətin özü kimi nisbi xarakter daşıyır. Bir hesablama sisteminə nəzərən düzxətli hərəkət başqa hesablama sisteminə nəzərən əyrixətli ola bilər. Məsələn, bərabərsürətli düzxətli hərəkət edən gəminin göyərtəsindəki oğlan şaquli istiqamətdə yuxarı daş atarsa daşın trayektoriyası gəmiyə nəzərən şaquli düz xətt, sahildə oturmuş müşahidəçiyə nəzərən isə parabola olur. Deməli, trayektoriyanın forması hesablama sistemindən asılıdır. Hərəkətin dəyişmə xarakteri də hesablama sistemindən asılıdır. Bir sistemə nəzərən hərəkət edən cisim başqa sistemə nəzərən sükunətdə ola bilər.

 Hərəkət tənlikləri 
Cismin verilmiş hesablama sisteminə nəzərən koordinat, sürət və ya təcilini təsvir edən riyazi düsturların məcmusu hərəkət tənlikləri adlanır. Hərəkət tənlikləri və ilkin şərtlər məlum olduqda fiziki sistemin evolyusiyası (təkamülü) unikal şəkildə müəyyən edilir. Klassik mexanikada Nyutonun ikinci qanunu əsas hərəkət tənliyi hesab olunur. Əgər cismə təsir edən qüvvə zamanın funksiyası kimi məlumdursa onda nəzəri olaraq Nyutonun ikinci qanununa əsasən inteqrallama yolu ilə cismin sürət və koordinatını zamanın funksiyası kimi müəyyən etmək olar. Hərəkət tənliklərinə adətən fəza koordinatları və zaman, bir sıra hallarda isə impuls komponentləri də daxil olur. Ən ümumi və səmərəli yanaşma kimi sistemin sərbəstlik dərəcələrini təsvir edən əlverişli dəyişənlərdən ibarət ümumiləşmiş koordinatlardan istifadə olunur. Klassik mexanikada funksiyalar Evklid fəzasında təyin edilir, lakin nisbilik nəzəriyyəsində bu dördölçülü əyilmiş fəza-zamanla əvəz olunur. Əgər sistemin dinamikası məlumdursa, onda sistemin hərəkəti onun dinamikasını təsvir edən diferensial tənliklərin həlli ilə müəyyən olunur.

 Hərəkət qanunları 
Fizikada cisim və zərrəciklərin hərəkəti adətən mexanikanın üç bölməsində — klassik mexanika, relyativist mexanika və kvant mexanikasında öyrənilir. Klassik mexanikada sürəti işıq sürətindən kiçik olan ixtiyari maddi nöqtələrin (elementar zərrəciklərdən başqa), relyativist mexanikada sürəti işıq sürətinə yaxın olan cisimlərin hərəkəti, kvant mexanikasında isə atomdaxili hadisələr və elementar zərrəciklərin hərəkəti öyrənilir.

 Klassik mexanika 
Klassik mexanika mərmilərdən tutmuş maşın hissələrinə, eləcə də kosmik gəmilər, planetlər, ulduzlar və qalaktikalar kimi astronomik obyektlərə qədər işıq sürətindən xeyli aşağı sürətlə hərəkət edən makroskopik cisimlərin hərəkətini təsvir etmək üçün istifadə olunur. O bu sahələrin hüdudları daxilində çox dəqiq nəticələr verir və elm, texnika və texnologiyadakı ən qədim və ən müfəssəl elmi təsvirlərdən biri hesab olunur.

Klassik mexanika Nyutonun hərəkət qanunlarına əsaslanır. Bu qanunlar cismə təsir edən qüvvələrlə həmin cismin hərəkəti arasındakı əlaqəni təsvir edir. Buna görə də həmin qanunlara dinamikanın əsas qanunları da deyilir. Dinamikanın əsas qanunları nəzəri yolla çıxarılmır. Onlar çoxlu sayda müşahidələrin və təcrübi faktların Nyuton tərəfindən ümumiləşdirilməsi nəticəsində müəyyənləşdirilərək qanun şəklinə salınmış və ilk dəfə 5 iyul 1687-ci ildə nəşr olunan Natural fəlsəfənin riyazi əsasları əsərində toplanılmışdır. Həmin qanunlar aşağıdakılardır:
Birinci qanun:İstənilən cisim ona xarici qüvvə təsir etməyincə öz sükunət və yaxud bərabərsürətli düzxətli hərəkət halını saxlayır.İkinci qanun:Cismin təcili qüvvə ilə düz, kütlə ilə tərs mütənasib olub, qüvvənin təsir istiqamətində yönəlir.Üçüncü qanun:Təsir həmişə əks-təsirə bərabər olub, onun əksinə yönəlir, başqa sözlə, iki cismin bir-birinə qarşılıqlı təsiri bərabər olub, əks tərəflərə yönəlir.

 Relyativist mexanika 
Relyativist mexanika işıq sürətinə yaxın sürətlərdə () cisimlərin (zərrəciklərin) hərəkət qanunlarını öyrənir. Relyativist mexanika nisbilik nəzəriyyəsinə əsaslanır. Nyutonun ikinci qanununun relyativist ümumiləşdirilməsi və enerjinin (impulsun) saxlanması qanunu relyativist mexanikanın əsas tənlikləridir. O, elektromaqnit sahəsinin Maksvell tənlikləri üçün keçərli olan relyativist invariantlıq prinsipinin yüklü hissəciklər mexanikasına genişləndirilməsi nəticəsində yaranmışdır. Relyativistik mexanikanın tənlikləri ən sadə şəkildə Minkovski fəza-zamanında (hadisələr fəzasında) ifadə olunur.  olduqda relyativist mexanika klassik mexanikaya keçir.

 Kvant mexanikası 
Kvant mexanikası hərəkətin Plank sabiti () ilə müqayisə olunan qiymətlərində (atom və ya foton miqyaslarında) fiziki hadisələri izah edir. Kvant mexanikasının öngörmələri klassik mexanikadakı öngörmələrdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir. Plank sabitinin makroskopik cisimlərin hərəkəti ilə müqayisədə olduqca kiçik qiymətə malik olması səbəbindən kvant effektləri əsasən mikroskopik miqyaslarda müşahidə olunur. Əgər sistemin fiziki hərəkəti Plank sabitindən kifayət qədər böyük olarsa, kvant mexanikası üzvi şəkildə klassik mexanikaya keçir. Öz növbəsində, kvant mexanikası sahənin kvant nəzəriyyəsinin qeyri-relyativist yaxınlaşmasıdır.

 İstinadlar 

Kateqoriya:Mexanika
Kateqoriya:Fundamental fiziki anlayışlar
Kateqoriya:Hərəkət