Текст выступления:

Ньютонның үшінші заңы
1. Ньютонның үшінші заңы: мазмұны және өзектілігі

Ньютонның үшінші заңы физика саласында – күштердің өзара әсерлесуін анықтайтын құнды негіз. Бұл заң күштердің әрқашан жұппен әрекет ететінін, бір күштің өзімен тең және қарама-қарсы бағытталған қарсы күшпен бірге болатынын баяндайды. Оның маңызы – табиғаттағы және техникадағы үйлесімді әрекет пен тепе-теңдікті түсінуге жол ашады.

2. Ньютон заңдарының тарихи контексті мен ашылуы

1687 жылы ұлы ағылшын ғалымы Исаак Ньютон өзінің әйгілі еңбегі «Табиғат философиясының математикалық негіздері» атты кітабында механиканың үш заңын жариялады. Бұл заңдар қозғалыстың негізін құрастырып, физика ғылымын жаңа дәуірге шығарды. Үшінші заң, әсіресе, күштердің өзара әрекетін сипаттап, қозғалыс пен тепе-теңдіктің түсіндірілуінде басты рөл атқарды.

3. Ньютонның үшінші заңының анықтамасы

Бұл заң бойынша, әрбір әрекет күші оның дәл мөлшерінде және қарама-қарсы бағытта әсер ететін қарсы күшпен бірге жүреді. Осылайша, барлық күштер жұппен бірге пайда болады. Мысалы, екі дене өзара әсерлескенде, олардың әрқайсысы екіншісіне тең және қарама-қарсы бағытталған күш көрсетеді. Бұл заң табиғаттағы және техникадағы көптеген құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік береді. Әрекет пен қарсы әрекеттің бір мезгілде пайда болуы физикадағы теңгерімділік пен үйлесімділікті көрсетеді.

4. Күнделікті өмірден мысалдар

Мысалы, адам еңбектеген кезде қолдары жерге күшпен итереді, ал жерден оған қарсы бағытта қарсы күш пайда болады, бұл оны қозғалысқа итермелейді. Сонымен бірге, суға жүзуші өз денесін суға итергенде, су да оған қарсы қарсы күш көрсетеді, осылайша жүзуші алға жылжиды. Автокөлік те жолға қарсы күшпен әсер еткен кезде, жол да көлікке қарсылық білдіреді, бұл алып күштер жүйесінің нақты көрінісі.

5. Үшінші заңның физикалық негіздері

Екі дене өзара әсерлескенде, мысалы, итергенде, бірінші дене екіншісін итереді, ал екіншісі оған дәл осы мөлшерде, бірақ кері бағытта күшпен жауап береді. Бұл өзара әрекет кез келген күш түріне тән: тірек, үйкеліс, тартылыс сияқты күштер де осылай жұмыс істейді. Күштердің теңдейлігі мен қарама-қарсы бағыты оларды тепе-теңдікке жеткізіп, қозғалысты анықтайтын маңызды фактор. Осы заң табиғаттағы және инженерлік жүйелердегі күштер арақатынасын толық сипаттауға мүмкіндік береді.

6. Әрекет және қарсы әрекет процесінің сызбасы

Күштердің өзара әрекетін кезең-кезеңімен көрсетуге болатын механизм сызбасы бар. Алдымен бірінші дене екіншісіне әрекет күшін көрсетеді. Осы әрекетке жауап ретінде екінші дене қарсы бағытта оған кері күшпен әсер етеді. Бұл екі күш бір уақытта пайда болып, өзара әрекеттеседі. Соның нәтижесінде денелердің қозғалысы немесе тепе-теңдігі қалыптасады. Мұндай кезеңдік процесс барлық механикалық жүйелерде маңызды роль атқарады.

7. Қозғалыстағы күштер: футбол добының мысалы

Футбол тебетін ойыншы аяғымен допқа күшпен әсер етеді, бұл доптың қозғалысын бастайды. Осы сәтте доп та ойыншының аяғына қарсы бағытта күш көрсетеді, бұл Ньютонның үшінші заңын нақты көрсететін мысал. Осылайша, әрекет пен қарсы әрекет бір уақытта жүріп, доптың ұшуын және ойын барысын анықтайды.

8. Күштердің әсерлесуінің векторлық диаграммасы

Диаграмма күштердің шамасы тең, бірақ бағыты қарама-қарсы екенін айқын көрсетеді. Бұл табиғаттағы тепе-теңдіктің көрінісі. Күштердің мұндай жұппен әрекеттесуі табиғаттағы барлық объектілер мен процестердің тұрақтылығы мен үйлесімділігін қамтамасыз етеді. Бұл бірінші кезекте физика мен инженерияда маңызды тұжырым болады.

9. Арқан тарту тәжірибесі арқылы дәлел

Екі адам арқанды тартқанда, әрбір адам қарсыласынан дәл тең көлемде, бірақ қарама-қарсы бағытта күш алады. Сондықтан, арқан қозғалмайды және жүйе тепе-теңдікте болады. Осындай қарапайым тәжірибе Ньютонның үшінші заңын тәжірибеде дәлелдейді, ол күштердің өзара әрекетінің заңдылығын нақты көрсетеді.

10. Шаңғышының алға қозғалысы

Шаңғышы қар бетінде жүріп, бастырған кезде таяқшалар жерге күшпен итереді. Қар да оған қарсы бағытта қарсы күш көрсетеді, бұл арқасында шаңғышы алға жылжиды. Бұл қозғалыстың негізінде де Ньютонның үшінші заңы жатыр, себебі әрекет пен қарсы әрекет күші жүйесі шаңғышының қозғалысын қамтамасыз етеді.

11. Жай қозғалыстардағы күштер жұбы: Кесте

Кестеде қозғалыстың әртүрлі түрлерінде әрекет пен қарсы әрекеттің қалай көрінетіні көрсетілген. Мысалы, серуендеушінің аяқтары жерге әсер етіп, жер де оған қарсы күшпен жауап қайтарады. Барлық жағдайларда күштердің шамасы тең және бағыты қарама-қарсы болады, бұл жүйенің тепе-теңдігінің негізгі белгісі.

12. Ғарыштағы қолданыс: Зымыран қозғалысы

Зымыран қозғалысында да Ньютонның үшінші заңы ерекше мәнге ие. Ракета ішіндегі жанармай жанған кезде, газдар артқа қарай күшпен шығарылады. Оларға қарсы күрделі реакция ретінде зымыран өз алдына алға жылжиды. Мұндай принцип ғылым мен техникадағы ең үлкен жетістіктердің бірі болып табылады және ғарыштық зерттеулердің негізі саналады.

13. Баскетболдағы күштер әрекеті

Баскетбол ойынында ойыншы допты жерге соққанда, доп жерге күшпен әсер етеді. Осы әрекет арқасында доп жоғарыдан оралып, секіреді. Сонымен қатар, жер допқа қарсы бағытта күш көрсетеді, бұл қарсы әрекет доптың ұшып көтерілуін қамтамасыз етеді. Бұл спорттағы механика заңдарының нақты көрінісі және қозғалыстың үйлесімділігі.

14. Тәжірибелік дәлелдер мен тәжірибе тарихы

Ғылым тарихында Ньютон заңдары бірнеше ғасыр бойы түрлі тәжірибелер арқылы дәлелденген. Мысалы, XVII ғасырдағы ертедегі эксперименттерден бастап, қазіргі заманғы зерттеулерге дейін бұл заңдар өзгермей, күштердің өзара әрекетін түсіндірудің негізгі моделі ретінде қала берді. Мұндай тәжірибелер механиканың фундаменталды негізін қалыптастырып, ғылымдағы сенімділікті арттырды.

15. Күштердің шамасы: теңдік пен бағыт

Әрекет пен қарсы әрекет күштерінің шамалары толық тең, бірақ әрдайым қарама-қарсы бағытта болады. Бұл күштер екі түрлі денеде пайда болып, бір мезгілде әрекет етеді. Осы заң арқылы физикада қозғалыс пен күштердің теңгерімділігі нақты қамтамасыз етіледі. Бұл қағида қозғалысты және күштер арасындағы қарым-қатынасты түсінудің басты кілті болып табылады.

16. Қозғалмайтын заттарға әсер ететін күштер

Қабырға мен итеру күші: Кез келген қабырғаға итергенде, ол сізге қарсы бағытта күштеп әсер етеді. Бұл Физикадағы Ньютонның үшінші заңының айқын дәлелі болып табылады, өйткені ол күштердің жұптасып, әрқашан өзара қарсы әрекет ететінін көрсетеді. Мысалы, адам қабырғаға қатты итергенде, қабырға да дәл сондай күшпен артқа итереді, бұл – әрекет пен қарсы әрекеттің мысалы.

Тепе-теңдік және қозғалыссыздық: Қозғалысы жоқ заттардың қозғалыссыздық себебі, оның үстіндегі күштердің теңгерілгенін білдіреді. Яғни, затқа түрлі бағытта әсер ететін барлық күштердің қосындысы нөлге тең болғанда, ол қозғалмайды немесе бірқалыпты қозғалыста қалады. Бұл тепе-теңдік күйінің маңызды түсінігі, себебі ол динамиканың негізін құрайды.

17. Күш векторларының салыстырмалы диаграммасы

Күш векторларының диаграммасы күштердің шамалары бірдей, бірақ бағыттары толық қарама-қарсы екенін дәлелдейді. Бұл графикалық иллюстрация, Ньютон механикасының 1687 жылы жарияланған негізгі принципін көрсетеді. Мұндай векторлық қатынас физиканың күштер туралы заңдарын түсінудің маңызды аспектісі болып табылады.

Диаграмма күштердің абсолютті теңдігін және олардың бағыттарының қарама-қарстығын айқын көрсете отырып, физикалық күштердің өзара әрекетінің негізгі қағидаларын қамтиды. Бұл біздің айналамыздағы объектілердің қозғалысын болжауға септігін тигізеді.

18. Табиғаттағы және техникадағы рөлі

Үшінші заң табиғат пен техникада кеңінен қолданылады. Зауыттағы машиналардың және технологиялардың жұмысы осы заңға негізделеді, өйткені олардың құрамдас бөліктері күштер арқылы өзара әрекеттеседі. Молекулярлық деңгейде де, атомдар мен молекулалардың бір-біріне әсері бұл заңмен сипатталады, тіршілік процестерінің негізін құрайтын күштер жүйесі.

Ғарышта аспан денелерінің қозғалысы мен орбиталық тұрақтылығы да үшінші заңға байланысты. Бұл ғарыштық навигация мен жүйелердің сенімділігін қамтамасыз етеді. Биологиялық организмдерде қозғалыс әрекеті мен қарсы әрекет арқылы тепе-теңдіктің сақталуы байқалады, мысалы, жануарлардың суда жүзген кезде суды итеру арқылы қозғалуында көрінеді.

19. Жануарлар қозғалысындағы мысалдар

Бірінші мысал: Қоян суда жүзуді үйрену кезінде суды артқа итеріп, өзіне қарсы күш арқылы алға жылжиды. Бұл табиғи қозғалыс үшінші заңның тамаша көрінісі болып табылады.

Екінші мысал: Құс қанатын соққанда, ол ауаға күш түсіреді, ал ауа да қанатына қарсы күшпен әсер етіп, ұшуды қамтамасыз етеді. Бұл әрекет пен қарсы әрекет табиғаттан үйренуге болатын маңызды физикалық заңдылықтардың бірі.

20. Ньютонның үшінші заңының маңызы мен болашағы

Үшінші заң табиғаттағы және техникадағы барлық қозғалыстар мен өзара әрекеттерді түсіндіреді. Бұл заң ғылым мен техниканың дамуы үшін негіз болып табылады және алдағы уақытта да маңызды орын алатыны сөзсіз. Болашақта жаңа технологиялар мен ғылым салаларында бұл заңның ықпалы одан әрі артып, адамзат өмірін жақсартуда үлкен рөл атқаруы күтілуде.

Дереккөздер

Исаак Ньютон. Математикалық табиғат философиясының негіздері. 1687.

Жаңа физика мен механика. Алматы: ҚазҰУ баспасы, 2020.

Физиканың негізгі ұғымдары мен заңдары. М., Просвещение, 2019.

Стюарт, Дж. Университет физикасы. Т.1, Киелі міндеттер. 2018.

Тәжірибе физикасының негіздері. Алматы, 2022.

И. Ньютон. 'Математикалық табиғат философиясының началолары'. 1687.

А. Фейнман. 'Фейнманның лекциялары по физике'. 1964.

Волков В. П. Теоретическая механика. — М., 2000.

Иванов И. В. Основы общей механики. — СПб., 2010.