Стефан-Больцман заңы

      Потенциалдық энергия — жүйенің толық механикалық энергиясының бір бөлігі. Ол жүйені құрайтын материалдық бөлшектердің өзара орналасуына және олардың сыртқы күш өрісіндегі (мысалы, гравитация өрісі) орнына байланысты анықталады. Жүйенің қарастырылып отырған орнындағы потенциалдық энергиясының сандық мәні жүйенің осы орнынан потенциалдық энергиясы шартты түрде нөлге тең (П=0) болатын орынға ауысуы кезінде жүйеге әсер ететін күштердің атқаратын жұмысына тең. Потенциалдық энергия ұғымы тек консервативтік жүйелерге ғана, яғни сырттан әсер етуші күштердің атқаратын жұмысы жүйенің бастапқы және соңғы орындарына ғана тәуелді болатын жүйелерге қолданылады. Мысалы, і — биіктікке көтерілген салмағы Р жүктің потенциалдық энергиясы П=P×і-қа тең (і=0 болғанда П=0); серіппеге бекітілген жүк үшін , мұндағы — серіппенің созылуы (сығылуы), k — оның қатаңдық коэфф. болғанда П=0. Бүкіл әлемдік тартылыс заңы бойынша массалары m1 және m2 екі бөлшек үшін П=–G m1m2/r, мұндағы G — гравитац. тұрақты, r — бөлшектердің ара қашықтығы (r=¥ болғанда П=0). Нүктелік екі зарядтың потенциалдық энергиясы да осылайша анықталады

    Күш - материалдық нүктеге немесе денеге басқа денелер немесе ерістер тарапынан болатын механикалық әсердің өлшемі. Күнделікті өмірде біз «күш» ұғымы арқылы бір дененің екінші бір денеге әрекетін сипаттаймыз. Мысалы, қолдың доп ка, желдің қайык желкеніне, магниттің темірге, судың жүзгішке әрекеті туралы айтуға болады. Сонымен қатар Бұл үғым ауыспалы мағынада да колданылады.

Күш деп дененің басқа денелер тарапынан болатын әрекеттің нәтижесінде үдеу алатынын сипатптайтын және осы әрекеттің өлшемі болып табылатын физикалық шаманы айтады. Теңәрекетті күш деп денеге бір мезгілде әрекет ететін бірнеше күштің әрекетіндей әрекет жасайтын күшті айтады. «Білегі күшті бірді жығады, білімі күшті мыңды жығады»,«Көптің күші - бірлікте» деген аталы сөздердің терең мағынасын жеткізу үшін де күш ұғымы қолданылған. Күш ұғымы ғылымда да кеңінен қолданылады және ол физиканың негізгі ұғымдарының біріне жатады.

Инерция құбылысын карастыра отырып, басқа денелермен әрекеттеспейтін дене санак. денесіне қатысты түзусызықты және бірқалыпты қозғалатынына көзімізді жеткіздік. Басқа денелермен әрекеттесу дененің жылдамдығының өзгеруіне әкеледі. Мысалы, қалақшамен ұшып бара жаткан теннис добының қозғалыс бағытын өзгертуге болады . Әткеншекті тербеткенімізде, онда отырған бала онымен бірге козғала бастайды. Осы келтірілген мысалдар дененің басқа денелермен әрекеттесуі оның жылдамдығының өзгеруіне өкелетінін кәрсетеді.

Бұл жағдайда денелердің жылдамдығы күш әрекетінен өзгереді деп айту кабылданған. Сонымен, күш – денелердің өзара әрекеттесуін сипаттайтын шама.

     Әр түрлі дененің козғалыс жылдамдығын бірдей шамаға өзгерту үшін оған әр түрлі күш түсіруіміз керек. Мысалы, автомобильді орнынан қозғалту үшін көп күш жұмсаймыз. Бос және жүгі бар арбаларды орнынан қозғалту үшін және олардын қозғалыс жылдамдығын бірдей шамаға өзгерту үшін оларға шамасы әр түрлі күш түсіреміз. Демек, күштің сан мөні көп те, аз да болуы мүмкін. Күш әрекеті сан мөніне (модуліне) ғана емес, оның бағытына да байланысты болады. Өздерің де ойын үстінде денелерге ( допқа, шайбаға, т.б.) әсер ете отырып, өз ойларыңды жүзеге асыру үшін, Бұл әрекетке белгілі бір бағыт бересіңдер.Сонымен күш сандық мәнімен (модулімен) және бағытымен сипатталатын физикалық шама болып табылады. Күшті Ғ әрпімен белгілейді.

Сызбада күш ұшында бағыты кәрсетілген түзу кесінді түрінде беріледі. Кесіндінің ұзындығы шартты түрде қандай да бір таңдап алынған масштабтағы күштің шамасын көрсетеді. Оның бағыты күш әрекетінің бағытымен сәйкес келеді. Кесіндінің басы күштің түсірілу нүктесі болып табылады.

Күштің дененің қандай нүктесіне түсетінінің де мөні зор. Расында да, мұны есікті тұткасына және топсасына таяу нүктеге күш түсіріп ашканда байқауға болады.

SI жүйесінде күш бірлігіне ньютон (Н) алынған. Бұл күш бірлігі ағылшынның ұлы физигі Исаак Ньютонның құрметіне ньютон деп аталған. 1Н- массасы 1 кг дененің жыл-дамдығын 1 м/с-ка өзгертетін күш. Бұдан үлкен күш бірлігі- килоньютон (кН) да қолданылады.

Физика сиякты аукымды ғылым үшін жоғарыда келтірілген күштің анықтамасы оның күрделі мағынасын жеткілікті аша алмайды. Сондықтан Бұл ұғымға жоғары сыныптарда кайтадан оралатын боламыз.

       Тең әсерлі күш –– денеге әсер ететін күш жүйелерінің әсеріне тең эквивалентті күш. Жинақталатын күштер жүйесінің тең әсер етуші күші - өзара перпендикуляр осьтердегі кұраушы күштердің қосындыларына тең, ал бағыты бағыттаушы косинустармен анықталады. Кеңістіктегі үш жинақталған күштің тең әсер етуші күші (күштер параллелепипедінің ережесі) –– осы күштерге тұрғызылған параллелепипедтің диагоналімен бейнеленеді.

        Ауырлық күші (F = mg, мұндағы m — дененің массасы, g — еркін түсу үдеуі, оның модулі шамамен 9,8 м/с2-ка тең) деп денелердің Жерге тартылу күшін айтады. Бұл күштің әрекетінен еркін денелер Жерге құлайды. Денелердің ауырлық күішінің әрекетінен ғана қозғалуын еркін түсу деп атайды. Мысалы, доптың ауада жерге түсуін еркін түсу деп есептеуге болады. (Ауырлық күшімен салыстырғанда ауаның кедергі күші азрақ болатындықтан, оны ескермеуге болады.)

        Серпімділік күші деп дененің пішіні мен көлемі өзгерген кезде пайда болатын күшті айтады.

Бұл күш денелерді қысу, созу, майыстыру немесе бұрау кезінде пайда болады. Серпімділік күші әрқашан дененің пішіні мен өлшемдерінің өзгеруін тудырған күшке қарама-қарсы бағытталады. Мысалы, серіппені қолымызбен қысып, одан кейін оны бос жібере салсақ, онда серіппеде туындайтын серпімділік күші оны бастапқы қалпына келтіреді. Серпімді деформациялар кезінде денеде туындайтын серпімділік күші оның созылуына тура пропорционал: |F| = kΔl, бұл формула Гук заңын өрнектейді, мұндағы Ғсерп— серпімділік күшінің модулі, k — қатаңдық немесе катаңдық коэффициенті, Δl =l - l0 — дене ұзындығының өзгеруі.

     Үйкеліс күші деп денелер тікелей жанасқанда пайда болатын күшті айтады және ол күш әрдайым жанасу бетінің бойымен қозгалыс бағытына қарама-қарсы жаққа қарай бағытталады. Қарастырылатын дененің үйкеліс күші (Fүйк) екінші дененің бетін басып қысатын Р күшке (демек, тіректің N реакция күшінде), үйкелісетін беттердің материалы мен өңделу сапасына байланысты болады.

     Тіректің реакция күші деп тіректің денеге әрекет ететін серпімділік кірітін айтады.. Үйкеліс күшінің модулі тіректің реакция күшіне тура пропорционал: | F | = νN, мұндағы ν— үйкеліс коэффициенті деп аталатын пропорционалдык коэффициент. Үйкеліс коэффициенті жанасатын беттер жұбының өңделу сапасы мен материалына байланысты болады. Табиғатта үйкеліс күші үш түрде керініс табады:

сырғанау үйкелісі (мысалы, конькишінің мұз бетімен сырғанауы кезінде),

домалау үйкелісі (бір дене екінші дененің бетімен домалау жағдайында туындайтын),

тыныштық үйкелісі (мысалы, дененің көлбеу жазықтықта жатуы). Үйкеліс күші, денелер беттерінің кедір-бұдырлығынан және жанасатын беттер молекулаларының езара тартылысынан туындайды. Күштің шамасын динамометр деп аталатын құралдың көмегімен өлшенеді. Динамометрді пайдалану серпімді деформацияның шамасы (созылуы немесе сығылуы) түсірілген күшке тура пропорционал болуына негізделген. Сондықтан созылған серіппе ұзындығы бойынша күштің мәні туралы айта аламыз.

        Үш күш туралы теорема - егер еркін қатты дене бір жазықтықта жатқан параллель емес үш күштің әсерінен тепе-теңдік қалыпта тұрса, онда бұл күштердің әсер ету сызығы бір нүктеде қиылысады.

        Денелерге әсер ететін сыртқы күштер беттік, көлемдік, қадалған, таралған т.б. түрлерге ажыратылады. Поверхностаая сила - беттік күш деп денеге беті арқылы берілетін күшті айтады. Мысалы, арқалықтың не платаның тіреуіші тарапынан болатын қарсы әсер. Объемная сила - көлемдік куш деп дененің көлемі арқылы берілетін әрі оның ішкі нүктесіне түсірілетін күшті айтады. Мысалы, шомбал арқалықтың салмағы немесе үдемелі қозғалған денеде пайда болған инерция күштері. Көлемдік күш Н/м3 немесе кн/м3-пен өлшенеді. Сосредоточенная сила -қадалған күш деп өз өлшемімен салыстырғанда өте шағын бетке түсетін күшті атайды. Кейбір есептерде мұны нүктеге түсірілетін күш деп есептейді. Қадалған күш ньютонмен (Н), килоньютонмен (кН) және меганьютонмен (МН) өлшенеді. Распределенная нагрузка - таралған күш деп дене бетінің ауданына немесе беттік сызыққа әсер ететін салмақты айтады (мысалы, үй шатырына түсетін қар қысымы шатыр ауданына түгел жайылады). Т.к. қарқындылығымен сипатталады. Қарқындылық деп күштің бірлік ауданға немесе бірлік ұзындыққа түсірілген шамасын айтады. Т.к.-тің ауданға қатысты өлшем бірлігі Н/м2 немесе кН/м2 , ал ұзыңдыққа қатысты Н/м немесе кН/м. Дененің бірлік ауданына не оның бөлігіне таралған күштің қарқындылығы бірдей болса, оны тең таралган күш дейді. Әсер ететін уақытына қарай күш тұрақты, үздіксіз, уақытша болып ажыратылады. Мысалы, темір жолдың көпірге түсіретін күші тұрақты, ал көпір үстімен өтетін поездың салмағы уақытша күш болып саналады. Әсер ету жылдамдығына қарай күш статикалық және динамикалық күштерге ажыратылады. Статикалық күштің әсер ету жылдамдығы баяу болады да, үдеу шамасы ескерілмейді, динамикалық күштің әсер ету жылдамдығы шапшан болғандықтан, бұл жағдайда үдеу жөне үйкеліс күштері ескеріледі.

    Үйкеліс күші - дененің тіреу бетімен сырғанаған кезінде әсер ететін күш; жанасатын денелердің сұйыктар немесе газдардың қабаттарынын салыстырмалы орын ауыстыруына кедергі жасайтын күш;[1], электромагниттік күштер қатарына жатады. Дене беті тегіс болмайды. Бір дене екінші дененің бетімен қозғалғанда осы тегіс емес жерлер деформацияланады, үйкеліс күштері пайда болады.Қатты денелер бірінің бетімен бірі қозғалғанда олардың арасында сұйық немесе газ тәрізді зат болмаса, онда пайда болатын үйкелісті құрғақ үйкеліс деп атайды. Құрғақ үйкеліс тыныштық үйкелісі және сырғанау үйкелісі болып екіге бөлінеді. Үйкелістің тербеліс үйкелісі деп аталатын түрі де кездеседі. Тыныштық үйкелісі мына формуламен анықталады: Fүйк=kN

Дөңдегі блок және сәйкес төмендегі блок еркін дене диаграмасы.

Ал дене қозғалып бара жатқанда сырғанау үйкелісі пайда болады :

Fсырғанау=kN

мұндағы, N - тіректің денеге әсер ететін реакция күші ; k - үйкеліс коэффиценті. Дененің жылдамдығы артқан сайын сырғанау үйкелісі азая түседі. Үйкелістің пайдалы әрі зиянды жақтары бар. Машиналардың көптеген бөлшектері бірімен бірі әсерлескенде олардың арасындағы үйкеліс зиянды болып шығады. Оны азайту мақсатында бөлшектерді майлайды. Кей кездері үйкеліс коэффициентін азайту мақсатында, сырғанау үйкелісін подшибниктерде қолданып , тербеліс үйкелісімен алмастырады.

Тыныштық үйкеліс күші - толық емес үйкелістің максималь күші.

Үйкеліс куші-шананы кара жолмен сүйрегеннен гәрі мұз бетімен немесе кар үстімен сүйреген ыңғайлы болатынын білесіңдер. Тетікбөлшектері майланбаған велосипедті тебу де, тұрмыстық жиһаздарды еден бетімен жылжыту да киынға түседі . Жол бойымен келе жаткан машинаның қозғалтқышын жүргізуші өшіргеннен кейін ол тоқтайды. Мұз айдынында коньки теуіп жүрген бала да, төбешіктен сырғанап түскен шана да, домалап келе жаткан допта біраздан соң токтайтын болады. Тәжірибелер бір дене екінші дененің бетімен қозғалған кезде козғалыс жылдамдығына қарама-қарсы бағытталған және дененің қозғалысына кедергі жасайтын күш пайда болатынын кәрсетеді.Бір дене екінші дененің бетімен қозғалған кезде пайда болатын күші уйкеліс күші деп аталады. Ғүйк әрпімен белгіленеді.

Жанасатын денелердің бір-біріне қатысты козғалысына карай үйкеліс сырғанау үкелісі, домалау үйкеліс және тыныштық үйкелісі болып бөлінеді. Бір дене екінші дененің бетімен сырғанаған жағдайда (мысалы, шаңғының кар үстімен сырғанауы) сырғанау үйкелісі туралы айтылады , донғалақтардың айналуы жағдайында домалау үйкеліс күші пайда болады . Егер денелер бір-біріне қатысты тыныштық қалпын сақтаса (мысалы, тас тау беткейінде жатыр), тыныштық үйкелісі туралы айтылады. Үйкелістің пайда болу себептерінің біріне жанасатын беттердің кедір-бұдыр болуы жатады. Соның салдарынан сансыз төмпешіктер бір-біріне ілінісіп, дененің сырғанауына (мүмкін болатын орын ауыстыруына) кедергі туғызады. Үйкелісті азайту үшін үйкелетін беттерді өңдейді. Алайда жанасатын беттер өте мұқият өңделген жағдайда олардың молекулаларының бір бөлігі бір-біріне өте жақын орналасады да, өзара әрекеттесу күштері байқала бастайды. Жанасатын беттер молекулаларының өзара тартылысы үйкелістің пайда болуының негізгі себебіне жатады.

Үйкелісті азайтудың мүмкін жолдарының бірі - үйкелетін беттерді майлау. Май қабаты үйкелетін денелер беттерінің арасын ажыратады да, олардың бір-біріне жанасуына кедергі жасайды.

Үйкелісті материалдардың тиісті түрін таңдау аркылы реттеуге болады. Мысалы, резеңкенің топырақ, асфальт, ағаш беттерімен ілінісуі ағаштың ағаш бетімен немесе металдың металл бетімен ілінісуіне карағанда күштірек. Сондыктан үйкелісті арттыру үшін кейбір тетік-бөлшектерді резеңкеден немесе негізі резеңке болып табылатын материалдардан жасайды. Жанасатын беттерді көбірек немесе азырақ күшпен қысу арқылы да үйкеліске әсер етуге болады. Үстел бетін алакандарыңмен жаймен, сонан соң қаттырақ басып жүргізіп кәріңдер. Өздерің де бұл кезде козғалысқа әрекет ететін кедергідегі айырмашылықты сезесіңдер. Сонымен үйкеліс жанасатын беттердің қандай материалдан жасалғандығына, олардың өңделу сапасына және бір беттің екінші бір бетке түсіретін қысымкүшіне тәуелді болады екен. Үйкеліс көпте, аз да болуы мүмкін, яғни оны сандық жағынан сипаттауға болады. Бұл үшін динамометрге байланған ағаш білеушені горизонталь жаткан тақтай үстімен бірқалыпты козғалысқа келтірейік . Тарту күші мен үйкеліс күші бір-біріне тең болған кезде бірқалыпты козғалыс пайда болады. Сондықтан динамометрдің кәрсететін тарту күші үйкеліс күшінің модулін анықтайды. Біреудің үстіне әр түрлі жүк қоя отырып, оның тақтай бетіне түсіретін күшін өзгертуге болады. Бұл кезде үйкеліс күші де өзгереді. Дененің өзі жанасып тіррган. бетке тік багытта тцсіретін кциіін нормаль қысым кциіі den атайды және оныN әрпімен белгілейді.дене горизонталь бетте жаткан жағдайда нормаль кысым күші денеге әрекет ететін ауырлық күшіне тең:N=mg. Жүргізілген көптеген төжірибелер үйкеліс күші кысым күшіне пропорционал екенін кәрсетеді:

Fүйк = μN.

мұндағы Ғүйк- ұйкеліс күші, ал үйкеліс коэффициенті деп аталатын шама. Үйкеліс коэффициенті жанасатын беттердің күйіне және үйкелетін материалдар тегіне байланысты болады. Әр түрлі материалдар жүбы үшін сырғанау үйкеліс коэффициентінің мәндері косымшадағы келтірілген. Алайда үйкеліс коэффициенті тек материалдың тегіне ғана емес, сондай-ақ олардың өңделу сапасына және басқа да жағдайларға байланысты болатынын ескерген жөн.

    Мендель Грегор Иоганн (22.7.1822, Австрия-Венгрия, Хейнцендорф – 6.1. 1884, қазіргі Словакия, Брно) – белгілі табиғат зерттеуші, тұқым қуалау заңдылықтарын алғаш ашқан ғалым, генетиканың негізін салушы. Ольмюц университеті жанындағы философия класын бітірген (1843). Мендель бұршақ өсімдігіне ұзақ уақыт бойы (1856 – 1865) жүргізген зерттеу тәжірибелерінің нәтижесінде “Өсімдік будандарымен жүргізілген тәжірибелер” деген еңбегін жариялады. Ол тәжірибелері арқылы тұқым қуалаушылықтың негізгі заңдылықтарын ашты. Кейін бұл Мендель заңдары деп аталды.Бірақ, оның еңбегі өз замандастарының арасында толық қолдау таппады. Тек 1900 жылы тиісті бағасын алды. Г. де Фриз (Голландия), К. Корренс (Германия) және Э.Чермак (Австрия) секілді ғалымдар әр түрлі өсімдіктерге тәжірибелер жүргізіп, соның нәтижесінде Мендель заңдылықтарының дұрыстығын дәлелдеді. Көп кешікпей бұл заңдылықтардың жануарларға да тән екендігі анықталды. Сондай-ақ Мендель бау-бақша, ара шаруашылығы және метеорология салаларында да зерттеулер жүргізген.1965 жылы Мендель заңының ашылуының 100 жылдығын дүниежүзілік ғылыми қауымдастық салтанатпен атап өтті.