Ньютондун II закону

 

 

Жабдуулар:

                - смарт таймер (Smart Timer);

- динамикалык арабача;

- динамикалык аба рельси;

- чыгырык;

- фотогейт (Fotogate);

- фотогейт үчүн таяныч;

- жүк жана илгичтер тобу;

- тараза;

- жип.

 

Максат:  Ньютондун II законун () тажрыйба жүзүндө текшерүү.

 

        

Ньютондун II закону. Ньютондун II закону  массалуу нерсеге аракет этүүчү  натыйжалоочу күчү менен нерсенин  ылдамдануусунун ортосундагы катышты аныктайт.

№2 лабораториялык иште берилген Ньютондун II законун башкача да айтууга болот. Нерсеге аракет кылган күчтүн чоңдугу ал нерсенин массасы менен ээ болгон ылдамдануусунун көбөйтүндүсүнө барабар:

 

Нерсе ээ болгон ылдамдануу аркылуу кыймылдын бир катар кинематикалык мүнөздөмөлөрүн аныктоого болот. Ошондуктан, Ньютондун экинчи закону кыймылдын негизги теңдемеси деп аталат. Жогорудагы формулаларда нерсенин массасы өзгөрбөгөн турактуу чоңдук деп каралат. Кыймыл учурунда массанын өзгөрүшү Ньютондун экинчи законуна кошумчаларды киргизүүнү талап кылат.

(4.1) түрүндө жазылган формуладан

алабыз. Мында нерсенин массасы нерсеге аракет кылган күчтүн, нерсе ээ болгон ылдамдануусу аркылуу аныкталат. Бул формула ар бир нерсенин жеке өзүнө гана таандык болгон касиетин мүнөздөйт. Чынында эле, берилген нерсеге кандай күчтөр аракет кылса, ал күчтөрдүн аракети менен нерсе ээ болгон ылдамдануунун катышы турактуу санды берет:

 

Нерсенин жеке өзүнө тиешелүү болгон бул касиети инерттүүлүк деп аталат. Бирок, ал ар кандай нерселер үчүн ар башка. Ошондуктан, (4.3) катышы нерселердин инерттүүлүгүнүн сандык мүнөздөмөсү болот. Инерттүүлүгү чоң () нерселердин массасы () да чоң болот. Ошондуктан, Ньютондун экинчи законунда масса нерселердин инерттүүлүгүнүн чени катарында аныкталат. Нерсе канчалык өзүнүн тынч же бир калыпта түз сызыктуу кыймыл абалын көбүрөөк сактоого жөндөмдүү болсо, б.а. инерттүүлүгү чоң болсо, анын массасы да ошончолук чоң болот.

Ньютондун экинчи закону инерциалдык эсептөө системасында гана аткарылат. Күчтүн аракети инерциалдык эсептөө системасына карата тынч же бир калыпта түз сызыктуу кыймылда болгон нерсенин ылдамдыгын (же тынч абалын) өзгөртүп ылдамданууга келтирет. Эгерде нерсе күчтүн аракети менен берилген инерциалдык эсептөө системасында ылдамданууга ээ болсо, ал ар кандай инерциалдык эсептөө системаларына карата да ушул эле ылдамданууга ээ болот.

Эгерде нерсеге бир эле убакта бир нече күч аракет кылса, нерсе чоңдугу жана багыты боюнча аракет кылган күчтөрдүн жалпы түзүүчүсүнүн, нерсенин массасына болгон катышы менен аныкталуучу ылдамданууга ээ болот. Эгерде күчтөрдүн аракети өз ара компенсацияланышса (натыйжалоочу күч нөлгө барабар болсо), анда нерсе Ньютондун биринчи законуна ылайык, тынч же бир калыпта түз сызыктуу кыймылда болот.

Ньютондун II законун тажрыйбада карайлы. Реалдуу шартта Ньютондун экинчи законунун аткарылышына жолтоо болгон себептердин бири сүрүлүү болуп эсептелет. Сүрүлүүнүн таасири дээрлик жокко эсе деп, аба рельси жана анын үстүндө кыймылдоочу арабача аркылуу Ньютондун экинчи законун ырастоого болот. Аба рельси аба үйлөгүчтөн жана рельстен турат. Рельстин астында бурамалар жана бетинде көзөнөкчөлөрү бар. Аба үйлөгүчтөн келген аба бул көзөнөкчөлөрдөн тышка чыгуу менен рельстин үстүндө кыймылга келген арабача менен рельстин ортосундагы сүрүлүүнү азайтат (4.1-сүрөт).

Чыгырык аркылуу арта салынган жиптин бир учуна жүгү бар илгич илинген, ал эми экинчи учуна белгилүү массадагы жүк илинген арабача бекитилген. Улам чоңураак салмактуу жүктөрдү илип, б.а. арабачаны тарткан күчтүн чоңоюшу менен анын ылдамдануусунун чоңоюшун байкайбыз. Мындан ылдамдануунун күчкө түз пропорциялуу экендигине ишенебиз.

Илгичтеги жүктү өзгөртпөстөн, арабачага кошумча жүктөрдү кошо баштасак, арабача ээ болгон ылдамдануу, тескерисинче, кичирейе баштайт. Бул учурда ылдамдануу нерсенин массасына тескери пропорциялуу экендигин байкайбыз.

Толук системага, тагыраак айтканда, горизонталдык рельске жайгашкан  массалуу арабачага жана чыгырык аркылуу илинип коюлган  массалуу жүккө аракет этүүчү натыйжалоочу күч, илинип коюлган жүктүн салмагына барабар. Мында сүрүлүү эске алынбайт. Ньютондун II законуна ылайык бул натыйжалоочу күч  га барабар. Мында . Бул тажрыйба  барабардыгын ырастайт.