1 So‘nuvchi tebranishlarni o‘rganish va so‘nishning logarifmik dekrementini aniqlash

1) So‘nuvchi tebranishlarni o‘rganish va so‘nishning logarifmik dekrementini aniqlash.

1)So‘nuvchi tebranishni ta’riflang, so‘nish sabablarini tushuntiring.

Tebranuvchi, o‘zaro boq‘langan jismlar to‘plami – tebranuvchi tisim deyiladi. Agar tebranish uzoq davom etsa, tizimga muhitning ta’siri sezilarli bo‘lib, tebranish amplitudasi vaqt o‘tishi bilan kichrayib boradi. Bunday tebranishlar so‘nuvchi tebranishlar deyiladi. Tebranish sekin so‘nsa va tebranish amplitudasi kichik bo‘lganda, so‘nuvchi tebranishlarni davriy, muhit qarshilik kuchini esa tebranuvchi jism tezligiga proporsional deb hisoblash mumkin:

	R = −r	dx	,	(1)
		dt

bu yerda R – qarshilik kuchi, r – esa qarshilik koeffitsiyenti. Tebranuvchi sistemaga kvazielastik kuch

Fквз.эл. = −kx

2)So‘nuvchi tebranishning differensial tenglamasini yozing. So‘nish koeffitsiyentini ta’riflang.

d 2 x

+

r

dx

+

k

x = 0.

(3)

dt2

m

dt

m

3)So‘nuvchi tebranishning amplitudasini vaqt o‘tishi bilan o‘zgarish qonunini ayting va formulasini yozing. Chizmasini chizib ko‘rsating.

So’nuvchi tebranishning ampliyudasi deb ataladi. U vaqt o’tishi bilan eksponentsial qonun bo’yicha kamayadi. Bunda b so’nish koeffitsiyenti bo’lib, so’nuvchi tebranish ampliyudasi At 2.718 marta kamayish uchun ketgan vaqtga teskari kattalikka aytiladi.

4)So‘nishning logarifmik dekrementini ta’riflang va formulasini yozing.

Bir-biridan bir marta to‘la tebranish davriga farq qiluvchi amplitudalar nisbatiga

so‘nish dekrementi deyilad

D =	Α (t )		A0 e − βt		βT
		=		= e		.
	A (t + T )		A0 e − β ( t + T )

Amplitudalar nisbatidan olingan natural logarifmga – so‘nishning logarifmik dekrementi deyiladi:

	D = ln	A(t)	= βT .
		A(t +T )

2) Impuls momentining saqlanish qonuni.

Yopiq sistema uchun tashqi kuchlarning M^tashq momenti doimo nolga teng, chunki unga tashqi kuchlar ta'sir etmaydi. Shuning uchun impuls momentining (4.20) o'zgarish qonunidan impuls momentining saqlanish qonuni deb ataluvchi quyidagi qonun kelib chiqadi:

Qo’zg’almas nuqtaganisbatan yopiq sistemaning impuls momenti vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi:

 (5.12)

Mos holda (4.25) dan massa markaziga nisbatan yopiq sistemaning impuls momenti vaqt o'tishi bilan o'zgarmasligi kelib chiqadi:

 (5.13)

(5.12) dan ko'rinadiki, ixtiyoriy a o’qqa nisbatan yopiq sistemaning impuls momenti ham o'zgarmasdan qoladi:

 (5.12`)

Impuls momentining saqlanish qonuniham, impuls va energiyaning saqlanish qonunigao'xshab, klassik Nyuton mexanikasi chegarasidan tashqarida ham urinli bo'lgan tabiatning eng fundamental qonunlari jumlasiga kiradi. Impuls momentiga nafaqat harakatlanuvchi makroskopik jism va sistemalar, balki alohida atom, atom yadrolari va elementar zarrachalar ham ega bo'ladi, holbuki elementar zarrachalar va ulardan tuzilgan sistemalar (masalan, atom yadrosi) bu zarrachalarning fazodagi harakatiga bog’liq bo'lmagan, ularning spini deb ataluvchi impuls momentiga ega bo'lishi mumkin.

2. Agar sistema yopiq bo'lmasa, ammo 0 qo’zg’almas nuqtaga nisbatan sistemaga ta'sir etuvchi barcha tashqi kuchlarning bosh momenti aynan nolga teng bo'lsa, (4.20) dan ko'rinadiki, sistemaning 0 nuqtaganisbatan impulsi doimiyligicha qoladi:

 (5.14)

Bu qonunning to’g’riligicha uchta erkinlik darajasiga ega bo'lgan, muvozanatlashgan goroskop bilan qilingan tajriabada ishonch hosil qilish mumkin.

Giroskop deb, aylanish o’qi fazoda o'z yo'nalishini o'zgartirishi mumkin bo'lgan tez aylanuvchi simmetrik qattiq jismga aytiladi. Agar giroskop osilish markazi deb ataluvchi qandaydir qo’zg’almas nuqta atrofida ixtiyoriy burilishni qila oladigan holda mahkamlangan bo'lsa, u uchta erkinlik darajasiga ega bo'ladi. Agar giroskopning osilish markazi uning og’irlik markazi bilan mos tushsa, giroskopning osilish markaziga nisbatan hamma qismlari natijali og’irlik momenti nolga teng. Bunday giroskop 5.4-rasm.muvozanatlashgan deyiladi. 5.4-rasmda uchta erkinlik  darajasiga ega bo'lgan muvozantlashgan sodda giroskop ko'rsatilgan. G giroskop A ichki oboymada giroskopning simmetriya o’qi bilan mos tushuvchi va og’irlik markazidan o'tuvchi A₁A₂ o’q atrofida tez aylanadi. O'z navbatida A oboyma tashqi V oboymada A₁ A₂ o’qqa tik bo'lgan V₁ V₂ o’q atrofida erkin aylanish mumkin. Tashqi V oboyma ham A₁A₂ va V₁ V₂ o’qlariga tik bo'lgan D stoykadagi D₁D₂ o’q atrofida erkin aylanishi mumkin. Uchala o’q ham giroskopning og’irlik markazi S bilan mos osilish markazida kesishadi. Bunday giroskop bilan qilingan tajribada D stoykani harqanday burganda ham giroskopning A₁A₂ aylanish o’qi o'z yo'nalishini laboratoriya sanoq sistemasiga nisbatan o'zgarishsiz saqlashiga oson ishonish mumkin. Bu quyidagicha tushintiriladi. Giroskopning burilishda D stoyka orqali unga S osilish nuqtasiga nisbatan qo’yilgan barcha tashqi kuchlarning momenti faqat ishqalanish kuchlarining momentiga teng (og’irlik kuchining momenti nolga teng, chunki giroskop muvozanatlashgan). Odatda ishqalanishkuch momenti kichik bo'lgani uchun D stoykani burilishi uchun ketgan kichik vaqt oraligida S osilish markaziga nisbatan giroskopning impulc momenti L amalda o'zgarmaydi. Giroskop simmetrik va o'zining simmetriya o’qi atrofida aylangani uchun uning impulc momenti L aylanish o’qi A₁A₂ bo'ylab yo'nalgan. Shuninguchun D stoykaning mumkin bo'lgan harqanday burilishida giroskopning aylanish o’qining vaziyati o'zgarmasdan qolishi kerak.

3) Elektr maydon kuchlanganlik vektorining oqimi. Gauss teoremasi va uning tadbiqlari

Elektr maydonini xarakterlashda nafaqat kuchlanganlik chiziqlari tushunchasidan, balki elektr maydon kuchlanganlik vektori oqimi tushunchasidan ham foydalaniladi. Bir jinsli elektr maydoniga joylashtirilgan ds-elementar yuzani kuzatamiz.

K

1.9 – rasm

uchlanganlik vektorining oqimi deb, elementar yuza orqali o’tayotgan kuchlanganlik chiziqlari soniga teng kattalikka aytiladi va kuchlanganlik vektorini unga perpendikulyar bo’lgan yuzaga ko’paytmasi bilan aniqlanadi:

(1.25)

9-rasmdan

(1.26)

Agar maydon bir jinsli bo’lmasa, S-sirtni shunday elementar bo’lakchalarga ajratamizki, uning har bir bo’lakchasi uchun (1.26) ifodani yozish mumkin bo’lsin.

Ixtiyoriy berk sirt orqali maydon kuchlanganligi vektorining oqimi, shu elementar bo’lakchalardan o’tayotgan oqimning algebraik yig’indisiga teng bo’ladi:

(1.27)

Ixtiyoriy berk sirt orqali nuqtaviy zaryad maydonining kuchlanganlik vektori oqimini hisoblaymiz.

Sirt ichida markazi nuqtaviy zaryadda bo’lgan r-radiusli sfera sirt chizamiz (1.10-rasm).

(1.27) ga nuqtaviy zaryad maydoni kuchlanganligi vektori ifodasini qo’yib sirt bo’yicha integrallaymiz:

(1.28)

S

1.10-rasm

ferik sirtdan qancha kuchlanganlik chiziqlari o’tsa, egri sirtdan ham shuncha chiziqlar chiqadi. Demak, bundan nuqtaviy zaryad maydon kuchlanganligining ixtiyoriy sirt bo’yicha oqimi dan ortiq bo’lmaydi degan xulosa chiqadi. Bu xulosa istalgan zaryadlar sistemasi uchun o’rinli bo’lib, Ostrogradskiy – Gauss tomonidan aniqlangan:

Istalgan shakldagi berk sirt orqali elektr maydon kuchlanganligi vektorining oqimi, shu sirt o’rab olgan zaryadlar algebraik yig’indisining absolyut elektrostatik doimiysi nisbatiga teng:

(1.29)
Elektr maydon kuchlanganlik chiziqlari sirtni toq son marta kesib o’tib, oqimni hisoblashda faqat bir marta qatnashadi (1.11-rasm).

Superpozitsiya prinsipiga ko’ra zaryadlar sistemasi maydonining kuchlanganligi alohida zaryadlar hosil qilgan maydon kuchlanganligining geometrik yig’indisiga teng.

(1.30)

Shu tufayli to’la oqim:

1.11-rasm

(1.28) ga ko’ra algebraik yig’indi ostidagi har bir integralning qiymati ga teng.

Demak:

(1.31)

Bu esa Ostrogradskiy – Gauss teoremasining matematik ifodasidir. Agar zaryad biror hajmda tekis taqsimlangan bo’lsa, elektr maydoni kuchlanganligining oqimi quyidagicha aniqlanadi:

(1.32)

Agar q = 0 yoki bo’lsa, har qanaday berk sirt orqali elektr maydon kuchlanganlik vektorining oqimi ham nolga teng bo’ladi.

Bundan quyidagi xulosalar chiqarish mumkin.

a) Berk sirt ichidagi zaryad bo’lmasa yoki zaryadlarning algebraik yig’indisi nolga teng bo’lsa, elektr maydon kuchlanganlik chiziqlari sirt ichidan boshlanmaydi ham, tugallanmaydi ham. Sirtga kirishda qancha manfiy oqim hosil bo’lsa, chiqishda shuncha musbat oqim hosil bo’ladi:

b) Elektr maydon kuchlanganlik chiziqlari faqat musbat zaryaddan boshlanadi va manfiy zaryadda yoki cheksizlikda tugallanadi.

Ostrogradskiy – Gauss teoremasining tadbiqlari

1) Bir jinsli tekis zaryadlangan cheksiz tekislik maydoni kuchlanganligi:

Yuza birligiga to’g’ri keladigan zaryad miqdoriga son jihatdan teng kattalik, zaryadning sirt zichligi deb yuritiladi.

Elektr maydon kuchlanganlik chiziqlari tekislik sirtiga perpendikulyar bo’lib, musbat zaryadlangan tekislik uchun (1.12-rasm)da ko’rsatilgan.

Yasovchi kuchlanganlik vektoriga parallel, tekislikka nisbatan simmetrik silindrik sirt ajratamiz. Ta’rifga ko’ra:

Silindr yasovchi E-elektr maydon kuchlanganlik chiziqlariga parallel bo’lib, uning yon sirtiga o’tkazilgan normal bilan burchakni tashkil e tishi tufayli (9)-ning birinchi hadi nolga teng bo’ladi. Maydon kuchlanganligi oqimi Gauss teoremasiga muvofiq,