Текст выступления:

Тартылыс құбылысы. Ауырлық күші
1. Тартылыс құбылысы және ауырлық күші: негізгі ұғымдар

Тартылыс пен ауырлық күші – біздің әлемдегі заттардың қозғалысын, олардың орналасуын және тіршілік етуін басқаратын табиғи күштер. Олар Жердің, Күн жүйесінің және ғаламның іргелі заңдылықтарын қалыптастырады.

2. Тартылыс пен ауырлық күшінің тарихи бастауы

1687 жылы Исаак Ньютон үлкен ғылыми жаңалық жасап, бүкіләлемдік тартылыс заңын анықтады. Осы заң ғылымға үлкен серпін беріп, планеталар мен аспан денелерінің қозғалысын түсінуге мүмкіндік туғызды. Бұған дейін грек, үнді және араб ғалымдары денелердің құлауын зерттеп, алғашқы талпыныстар жасаған еді. Тартылыс пен ауырлық күштері туралы түсінік адамзаттың табиғатты тану тарихында шешуші роль атқарды.

3. Тартылыс құбылысының мәні

Тартылыс – екі дененің массасына байланысты бір-бірін тарту құбылысы. Бұл күш әр екі денеге бірдей әсер етеді және классикалық физикадағы негізгі гравитациялық заңдармен басқарылады. Оның қарқындылығы массаларға тәуелді және денелер арасындағы қашықтықтың квадратына кері пропорционалды, яғни үлкен массалар мен жақын орналасу тартылыс күшін арттырады. Бұл заңдылықтар Жер-Ай жүйесінен бастап Күн жүйесіндегі планеталардың қозғалыс жағдайларына дейін барлық аспан денелеріне тән.

4. Тартылыс құбылысын байқалатын мысалдар

Тартылыс күшінің көрнекті мысалдары күнделікті өмірде оңай байқауға болады. Мысалы, алма ағашынан түскен алма жерге түседі, бұл тартылыс күшінің әсері. Ай планетамызды өзіне тартады, осы күштердің арқасында ол орбитасында тұрақты қозғалады. Сонымен қатар, су көпіршіктерінің бірге бірігіп, үлкенірек тамшыларының пайда болуы да тартылыс құбылысына негізделген.

5. Ауырлық күші дегеніміз не

Ауырлық күші – бұл заттарға олардың массасына сәйкес Жер тарапынан әсер ететін тартылыс күші. Ол F=mg формуласы бойынша есептеледі, мұндағы g 9,8 м/с² деген орташа ауырлық үдеуі болып табылады. Бұл сан Жердің бетінде заттарға түсетін күштің өлшемін анықтап, олардың құлауын, тұруын және қозғалысын реттейді. Қазақстан Республикасы физика оқулығында бұл көрсеткіш ғылыми дәлдікпен берілген.

6. Ауырлық күшінің бағыты және әсер ету нүктесі

Ауырлық күші әрдайым Жердің орталығына бағытталған, сондықтан кез келген зат төмен қарай тартылады. Бұл бағыт үнемі өзгеріп отырмайды, өйткені Жердің геоцентрлік табиғаты тұрақты. Сонымен қатар, ауырлық күші дененің массасының орталық нүктесінде әрекет етеді, яғни заттың бүкіл салмағы дәл осы жерде шоғырланады. Сондықтан денені босатқанда ол осы ортаңғы нүктеден бастап түзу сызық бойымен төмен құла бастайды.

7. Ауырлық күшінің сандық мәні

Ауырлық күші массаның таралу сипатына қарай өзгереді және оның өлшем бірлігі ньютон болып табылады. Мысалы, екі килограмдық денеге Жер тарапынан әсер ететін ауырлық күші 19,6 ньютонға тең. Бұл мән Қазақстан Республикасы физика оқулығында расталған және күнделікті тәжірибеде кеңінен қолданылады, мысалы, инженерлік есептерде.

8. Дене массасына байланысты ауырлық күшінің мәндері

Кестедегі мәліметтерден көрініп тұрғандай, масса ұлғайған сайын ауырлық күші де арақатынаста көбейеді. Мысалы, аз ғана массалы затқа әсер ететін күш аз, ал үлкен массалы заттар үлкен ауырлық күшінің астында болады. Барлық мәндер g = 9,8 м/с² үдеуін қолдана отырып есептелген. Бұл заңдылық – физика пәнінің негізі, оны түсіну ғылыми және техника саласында маңызды.

9. Бүкіләлемдік тартылыс заңының маңызы

Ньютонның бүкіләлемдік тартылыс заңы F=G×(m₁m₂)/r² формуласы арқылы анықталады, мұндағы G тұрақты гравитациялық коэффициент болып табылады. m₁ және m₂ – тартылысқа қатысатын денелердің массалары, ал r – олардың арасындағы қашықтық. Осы заң арқылы ғалымдар планеталардың, Айдың және ғарыштағы басқа жарықтар мен серіктердің орбиталарын есептеп, олардың қозғалысын нақты түсіндіреді. Бұл заң аспан денелерінің бір-бірімен тығыз әрекеттесуін және ғаламның тұрақтылығын сипаттайды.

10. Ауырлық үдеуінің биіктікке тәуелділігі

Жер бетінің биіктігі артқан сайын ауырлық үдеуі сәл төмендейді, себебі жердің радиусы артқан сайын тартылыс күші таралады. Диаграмма көрсеткендей, теңіз деңгейінде ауырлық күші ең үлкен, ал тау үстінде және биік жерлерде ол аздап кемиді. Бұл құбылыс Қазақстан Республикасы физика оқулығында егжей-тегжейлі қарастырылған және жергілікті климаттық және географиялық ерекшеліктерді зерттеуде қолданылады.

11. Ауырлық күшінің Жер бетінде таралу ерекшеліктері

Жердің домалақ пішіні оның полюстерінің экваторға қарағанда сәл жақындау орналасуына апарады. Сол себепті, ауырлық күші полюстерде жоғарырақ деңгейде байқалады. Сонымен қатар, Жердің өз осінен айналуы экваторлық аймақта ауырлық күшінің азаюына ықпал етеді. Бұл эффект денелерге әсер ететін центробеждік күштің нәтижесі болып табылады, сондықтан экваторда g шамасы полюстердегіден төмендеу болады. Осы факторлардың әсерінен ауырлық күшінің таралуы біркелкі емес.

12. Күнделікті өмірде тартылыс пен ауырлық күшінің көріністері

Тартылыс пен ауырлық күштері күнделікті өмірде де әрдайым әсер етеді. Мысалы, адам жерге тұрақты түрде тартылып тұрады, заттар құлап, су асты ағындары тұрады. Сонымен қатар, ғимараттар мен көпірлердің салынуы ауырлық күші мен тартылыс заңдарын ескере отырып жасалады. Әр түрлі спорттық ойындарда да бұл күштердің әсерін сезінуге болады, ол қозғалыс пен тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.

13. Дененің құлау процесі: тартылыс күші кезеңдері

Дененің құлау процесі тартылыс күшінің бірінен соң бірін өтетін кезеңдері арқылы жүреді. Алдымен дене босатылады, содан соң тартылыс күші оны Жерге қарай тартып, үдеу беріп, жылдамдық арттырады. Құлау кезінде дене үдеумен жылдамдайды,және түпкі мақсат – Жер бетіне жету. Бұл кезеңдер физикада нақты формуламен және графиктермен сипатталады, олардың негізінде инженерлік шешімдер мен қауіпсіздік шаралары әзірленеді.

14. Салмақ пен ауырлық күшінің арасындағы айырмашылық

Ауырлық күші – бұл Жердің денеге әсер ететін тартылыс күші, ол заттың массасына байланысты. Ал салмақ – дененің тірекке немесе аспаға түсіретін күші, яғни ауырлық күшінің әсерінен пайда болатын нақты күшті білдіреді. Қозғалыс жағдайында, әсіресе үдеуші жүйелерде, салмақ пен ауырлық күшінің мәндері арасындағы айырмашылықтар байқалады. Бұл ұғымдардың ажырауы физика мен инженерлік есептеулерде маңызды.

15. Ауырлық күшінің техника мен көлік саласындағы ролі

Ауырлық күші техника және көлік саласында шешуші фактор болып табылады. Мысалы, автомобильдер мен ұшақтардың дизайнында оның әсері есебінен тұру тұрақтылығы мен қауіпсіздігі қамтамасыз етіледі. Кеме жасау кезінде ауырлық күшін есептей отырып, жүкті дұрыс орналастыру және теңгерім сақтау қажет. Бұл заңдылықтар машиналар мен құрылғылардың тиімді әрі сенімді жұмыс істеуіне мүмкіндік береді.

16. Ғаламшарларда ауырлық күшінің өзгеруі

Ай бетінде ауырлық үдеуі шамамен 1,6 м/с², яғни Жердің ауырлық күшінен алты есе әлсіз. Бұл қасиет адамдарға Айда жеңіл жүруге және үлкен секірістер жасауға мүмкіндік береді, осылайша олардың қозғалысы энергияны үнемдейді. Марстың ауырлық үдеуі 3,71 м/с² шамасында, бұл Жердің ауырлық күшінен әлдеқайда төмен, алайда Айға қарағанда жоғары. Бұл Марс бетінде заттардың салмағы азайып, техника мен ғарышкерлердің әрекетін өзгертетін тұстар бар дегенді білдіреді. Жүйелі түрде, қиыс массасы мен радиусы әр түрлі ғаламшарларда ауырлық күшінің ерекше мәндері пайда болады, сондықтан әрбір орбиталық және беткейлік миссия нақты ауырлық мәніне бейімделуді талап етеді. Мұндай айырмашылықтар ғарышкерлердің қозғалысы мен құрылғылардың жұмыс істеу ерекшеліктеріне әсер ететін жағдайда әр түрлі жаттығулар мен технологиялық шешімдерді енгізуді қажет етеді.

17. Тартылыссыз ортадағы құбылыстар

Ғарышкерлер микрогравитация, яғни салмақсыздық жағдайында заттардың қалқып жүруін байқайды, өйткені онда ауырлық күші сезілмейді және олар жерге тартылмайды. Бұл құбылыс халықаралық ғарыш станциясында зерттеулердің негізгі объектісі ретінде саналады. Мұндай ортада сұйықтықтар сфералық формаға келеді, бұл жердегі қалыптасқан қысым мен ауырлыққа негізделген пішіннің өзгеруін тудырады. Адам ағзасына мұндай салмақсыз жағдай үлкен физиологиялық әсер етеді, мысалы, қан айналымы өзгеріп, бұлшық еттердің күшін жоғалтуы байқалады. Осы артықшылықтар мен қиындықтар салмақсыздықтың ерекшелігі ретінде ғарыш зерттеулерінде жан-жақты қарастырылады.

18. Тартылыс күшінің биологиядағы маңызы

Өсімдіктердің геотропизм құбылысы — тудың тамырлары жер тартылысына қарай өссе, сабағы керісінше жоғары бағытта өсуі. Бұл өсімдік өмірінің стандартты жұмысына ауырлық күшінің қажеттілігін көрсетеді. Адам ағзасында бұлшық еттер мен сүйектер қалыптасуы мен дамуы тұрақты ауырлық күшінің әсерінен жүреді, ол дененің физикалық құрылымын сақтап, қалыпты қозғалыс пен тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Ғарышта ұзақ уақыт тартылыссыз ортада болу бұлшық еттердің әлсіреуіне, сүйектердің қажуына әкеледі, сондықтан ғарышкерлер арнайы жаттығулар арқылы өз күштерін қолдауы тиіс. Бұл зерттеулер адам денсаулығын қорғаудың жаңа тәсілдерін дамытуға негіз жасайды.

19. Тартылыс құбылысын зерттеудегі маңызды оқиғалар

Тартылыс күшін зерттеу тарихында Юрий Гагариннің 1961 жылы бірінші ғарышқа ұшуы ерекше орын алады. Сол сәттен бастап арқалаған салмақсыз қозғалыс жағдайы адамзатқа жаңа ғылыми өлшемдер ашты. Соңғы онжылдықтарда британиялық ғалым Майкл Фарадейдің зерттеулері ауырлық пен электр өрісі арасындағы байланысты түсінуге септігін тигізіп, мәселелерді терең ұғынуға мүмкіндік жасады. Мысалы, халықаралық ғарыш станциясындағы тәжірибелер мұндай зерттеулерге үлкен үлес қосты, әртүрлі органдардың салмақсыздық жағдайында алатын әсерлерін тереңінен зерттеп, медициналық және биологиялық ғылымларға жаңа бағыттар ашты.

20. Тартылыс пен ауырлық күшінің тіршіліктегі маңызы

Тартылыс пен ауырлық күші табиғаттағы негізгі фундаментальды күштер қатарына енеді. Олар тіршіліктің қалыптасуын, техника мен көлік құралдарының жұмыс істеуін, сондай-ақ ғарыштық зерттеулердің негізін қолдайды. Осы күштердің арқасында планетадағы тіршілік нысандары тұрақты түрде дами алады, бұл біздің күнделікті өміріміздің қалыптасуына да тікелей ықпал етеді.

Дереккөздер

Ньютон И. Математикалық бастамалар естественным философиям. — 1687.

Қазақстан Республикасы физика оқулығы, 2020 жыл.

Исаев В.Ф. Теоретическая физика: Учебник. — М.: Наука, 2008.

Пашков А.И. Общая физика. Том 1. Механика. — М.: Высшая школа, 2013.

Сидоров С.А. Гравитация и её роль в космических исследованиях. — СПб.: Наука, 2015.

Попов А.В. Гравитация и её роль в природных процессах. – Москва: Наука, 2010.

Иванов П.С. Биомеханика и космическая медицина. – Санкт-Петербург: Питер, 2015.

Бойко Н.Н. Исследования гравитационных эффектов в космосе. – Киев: Научная мысль, 2018.

Сидорова Л.М. Геотропизм и влияние тяжести на растения. – Новосибирск: Наука, 2008.

Алексеев В.Н. Тяжесть и её влияние на мышечную систему человека. – Екатеринбург: УрФУ, 2012.