Ֆիզիկա

Նյութի ջերմաստիճան

Նյութի վիճակի նկարագրության համար կարևորագույն ֆիզիկական մեծությունը ջերմաստիճանն է։ Գիտական հետազոտություններում օգտագործվում է ջերմաստիճանի երկու սանդղակ։ Ցելսիուսի սանդղակի ձևավորման համար հիմք են ծառայել սառույցի հալումը (0 °C) և ջրի եռումը (100 °C)։ Զրոյից բարձրը համարվում է դրական, իսկ ցածրը՝ բացասական ջերմաստիճան, նշանակում են t տառով։ Հաճախ է հնչում սենյակային ջերմաստիճան արտահայտությունը, որը պայմանական հասկացություն է և դիտվում է մոտ +20 °C ջերմաստիճանը։ Մյուսը Կելվինի բացարձակ ջերմաստիճանների սանդղակն է, որը նշանակում են Կ տառով։ Հարկ է նշել, որ Կ–ի մոտ աստիճանի նշան չի դրվում։ Նշված երկու ջերմաստիճանները միմյանց հետ կապված են հետևյալ առնչությամբ. T(Կ)=t(⁰C)+273,15⁰C։

Նյութի ագրեգատային վիճակների նկարագրությունը

Պինդ և հեղուկ վիճակներում նյութը կազմող մասնիկները (մոլեկուլներ, ատոմներ, իոններ) իրար մոտ են, միջմասնիկային հեռավորությունները համաչափելի են մասնիկների բուն չափերին։ Այդ պատճառով նշված վիճակները կոչվում են նյութի կոնդենսացված (խտացված) վիճակ։ Այստեղ միջմասնիկային փոխազդեցության ուժերը հատկապես ատոմային և իոնային կառուցվածքով նյութերում չափազանց մեծ են, և սա ևս պայմանավորում է նշված վիճակների որոշ հատկությունների նմանությունը։ Գազային վիճակում տասնապատիկ ավելի մեծ են միջմոլեկուլային հեռավորությունները, և, ընդհակառակը, չափազանց թույլ են միջմասնիկային փոխազդեցությունները, այդ պատճառով նշված վիճակը էականորեն տարբերվում է հեղուկ և պինդ վիճակներից։ Նյութը և մարմինը նկարագրող կարևորագույն ֆիզիկական հատկություններ են սեփական ծավալը, ձևը, սեղմելիությունը, խտությունը, մասնիկների շարժման բնույթը, դիֆուզիան և այլն։

Հավասարաչափ և անհավասարաչափ շարժում

Հավասարաչափ շարժում  կոչվում է այն շարժումը, որի ընթացքում մարմինը կամայական հավասար ժամանակամիջոցներում անցնում է հավասար 

 Հավասարաչափ շարժման հիմնական բնութագիրը այդ շարժման արագությունն է:

Հավասարաչափ շարժման արագություն  կոչվում է այն ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է կամայական ժամանակամիջոցում մարմնի անցած  S ճանապարհի և այդ t ժամանակամիջոցի հարաբերությանը: 

    v=S/t     

Միավորների ՄՀ-ում արագության միավորը  1 մ/վ է: Դա այն հավասարաչափ շարժման արագությունն է, որի դեպքում մարմինը  1 վ-ում անցնում է 1մ ճանապարհ։

 

Ուշադրություն

Եթե հայտնի է հավասարաչափ շարժվող մարմնի արագությունը, ապա կարող ենք գտնել նրա շարժման օրենքը, այսինքն՝ մարմնի անցած ճանապարհի կախումը ժամանակից արտահայտող բանաձևը` S=vt

Անհավասարաչափ շարժում  

Այն շարժումը, որի ժամանակ գոնե երկու հավասար ժամանակամիջոցներում մարմինն անցնում է անհավասար ճանապարհներ, կոչվում է անհավասարաչափ կամ փոփոխական շարժում:

 

Հիմնականում անհավասարաչափ են շարժվում գրեթե բոլոր մարմինները. փողոցում քայլող մարդը, սարից իջնող դահուկորդը, պատշգամբից ընկնող գնդակը, կանգառից հեռացող ավտոբուսը, վայրէջք կատարող ինքնաթիռը և այլն:

Միջին արագություն

Այն ֆիզիկական մեծությունը, որը հավասար է մարմնի հետագծի որևէ տեղամասի երկարության և այդ տեղամասն անցնելու ժամանակի հարաբերությանը, կոչվում է փոփոխական շարժման միջին արագություն այդ տեղամասում:

 

Եթե անհավասարաչափ շարժվող մարմինը հետագծի S երկարությամբ տեղամասն անցել է tժամանակում, ապա նրամիջին արագությունն այդ տեղամասում հավասար կլինի.

Vմիջ=St   (1)

Ուշադրություն

Եթե տվյալ տեղամասում մարմինը շարժվեր հավասարաչափ, ապա նրա արագությունը ևս հավասար կլիներ S -ի և t -ի հարաբերությանը: Հենց այդ հավասարաչափ արագությունն էլ բացահայտում է միջին արագության իմաստը:

Ուշադրություն

Անհավասարաչափ շարժման միջին արագությունը հետագծի տվյալ տեղամասում հավասար է այն հավասարաչափ շարժման արագությանը, որի դեպքում մարմինը հետագծի այդ տեղամասն անցնում է նույն ժամանակում, ինչ անհավասարաչափ շարժման դեպքում:

 

Ակնթարթային արագություն

Դիցուք  ինչ-որ պահի ավտոմեքենայի արագաչափի ցուցմունքը 80 կմ/ժ է, հետո այն արագ փոխվում է: Իներտության պատճառով մարմնի արագությունը ակնթարթորեն փոխել հնարավոր չէ: Ուրեմն կարելի է համարել, որ մի ակնթարթ (շատ փոքր ժամանակահատված) ավտոմեքենայի արագությունը չի փոխվել և այն կատարել է հավասարաչափ շարժում: Տվյալ պահին արագաչափի ցույց տված արագությունը հենց այդ հավասարաչափ շարժման արագությունն է, որն անվանում ենակնթարթային արագություն:

Ժամանակի տվյալ պահին (կամ հետագծի տվյալ կետում) մարմնի արագությունը կոչվում է ակնթարթային արագություն:

Կիրառելով ակնթարթային արագության հասկացությունը, կարող ենք ասել, որ հավասարաչափ շարժման դեպքում այնհաստատուն մեծություն է, իսկ անհավասարաչափ շարժման դեպքում՝ փոփոխական:

Ուշադրություն

Անհավասարաչափ շարժման ակնթարթային արագության մասին խոսելիս սովորաբար «ակնթարթային» բառը հատուկ չեն նշում: Միջին արագության մասին խոսելիս «միջին» բառը միշտ նշում են հատուկ, իսկ երբ պարզապես ասում են «արագություն», հասկանում են ակնթարթային արագությունը:

Ազատ անկում: Ազատ անկման արագացում

Մարմինների անկումը, որը տեղի է ունենում միայն Երկրի ձգողության ազդեցությամբ, կոչվում է ազատ անկում:

Իտալացի գիտնական  Գալիլեո Գալիլեյը  ուսումնասիրելով Պիզա քաղաքում գտնվող թեք աշտարակից ընկնող մարմինների շարժումը՝  եզրակացրեց,  որ

բոլոր մարմինները Երկրի ձգողության ազդեցությամբ ընկնում են նույն արագացմամբ:

Թվում է, թե առօրյա դիտումները չեն հաստատում այդ օրենքը: Իրոք, սովորական պայմաններում տարբեր մարմիններ տարբեր կերպ են ընկնում: Լազերային սկավառակը, օրինակ, ընկնում է արագ, իսկ տետրի թերթի կտորը՝ դանդաղ և, բացի այդ, բարդ հետագծով (տե՛ս նկար):

Գալիլեյի օրենքի ճշմարտացիությունն ապացուցելու համար վերցնում են մոտ 1 մ երկարությամբ ապակե խողովակ, որը մի կողմից փակ է, իսկ մյուս կողմից ծորակ ունի, և որի մեջ դրված են կապարե գնդիկ, խցան և փետուր: Սկզբում  խողովակը պահում են ուղղաձիգ դիրքով (տե՛ս նկար), հետո այն արագ շրջում են  180° -ով:

Այնուհետև պոմպով օդը հանում են խողովակից և կրկին շրջում այն: Այս անգամ արդեն բոլոր երեք մարմինները ընկնում են միաժամանակ, ինչը և վկայում է, որ բոլոր մարմինները շարժվում են նույն արագացմամբ (տե՛ս նկար):

Ազատ անկման արագացումը

Համաձայն Գալիլեյի օրենքի՝ բոլոր մարմինները Երկրի ձգողության ազդեցությամբ ընկնում են նույն արագացմամբ:

Ուշադրություն

Ազատ անկման արագացումը ընդունված է նշանակել g տառով: Բազմաթիվ փորձերի արդյունքում ստացվել է, որ Երկրի միջին լայնություններում ազատ անկման արագացումը՝  g=9,8 մ/վ²: Ազատ անկման արագացման վեկտորն ուղղված է ուղղաձիգ դեպի ներքև:

Դադարի վիճակից ազատ անկում կատարող մարմնի շարժումը

Դիցուք մարմինն ազատ անկում է կատարում H բարձրությունից: Որոշենք անկման սկզբից t ժամանակ անց նրա արագությունը, անցած ճանապարհը և գետնից ունեցած բարձրությունը:

Տվյալ դեպքում մարմնի շարժումը դադարի վիճակից հավասարաչափ արագացող է, հետևաբար նրա արագությունը և անցած ճանապարհը կարելի է որոշել հավասարաչափ արագացմամբ շարժվող բանաձևերով՝ v=at, S=at22 դրանց մեջ a -ն փոխարինելով g-ով. v=gt, հ=gt22

Ինչպես երևում է նկարից, ժամանակի  t  պահին մարմնի բարձրությունը գետնից հավասար է նրա սկզբնական բարձրության և անցած ճանապարհի տարբերությանը:

հ=H−S=H−gt22

Այժմ պարզենք, թե որքան ժամանակում մարմինը կհասնի գետնին, և ինչ արագություն կունենա գետնին հարվածելու պահին:

Գետնին հարվածելու t1 պահին S=H  (կամ որ նույնն է h=0): Հետևաբար վերը նշված հավասարումից կստանանք, որ վայրէջքի ժամանակը՝

t1=2Hg−−−−√

t1 -ի արժեքը տեղադրելով արագության բանաձևի մեջ՝ կստանանք մարմնի արագությունը գետնին հասնելու պահին.

v1=2gH−−−−√

Ուղղաձիգ դեպի վեր նետած մարմնի շարժումը

v0 սկզբնական արագությամբ ուղղաձիգ դեպի վեր նետած մարմնի շարժման դեպքում (տե՛ս նկարը) մարմնի արագացումն ուղղված է շարժման հակառակ ուղղությամբ, հետևաբար այն հավասարաչափ դանդաղող է: Մարմնի արագությունն աստիճանաբար նվազում է և հետագծի ամենաբարձր կետում դառնում զրո:

Հետևաբար, դանդաղող շարժման արագության v=v0–at բանաձևում տեղադրելով v=0 և  a=g, կստանանք. 0= v0 – gt2, որտեղ t2 -ը վերելքի ժամանակն է: Այսպիսով՝ t2=v0g

Վերելքի առավելագույն բարձրությունը կարող ենք գտնել՝  S=at22=v202a բանաձևում տեղադրելով t=t2  և  a=g

Թեմա   2-Դինամիկա

Խնդիրներ և պատասխաններ

Վիկտոր Համբարձումյան

    Վիկտոր Համբարձումյանը ծնվել է Թիֆլիսում, 1908 թ. սեպտեմբերի 18-ին։ Հայրը՝ Համազասպ Համբարձումյանը եղել է իրավաբան, գրականագետ։ Նկատելով երեք-չորս տարեկան որդու՝ թվերի նկատմամբ ունեցած մեծ հետաքրքրությունը, հայրն ավելի լրջորեն է զբաղվում օժտված զավակով՝ զարգացնելով նրա բնատուր բնագիտական ձիրքը։ Դպրոցական տարիներին առավել ցայտուն են դրսևորվում մաթեմատիկայի և աստղագիտության նկատմամբ նրա հակումները։ Այդ տարիներին արդեն հրապարակային դասախոսություններ է կարդում ֆիզիկայի և աստղագիտության խնդիրների վերաբերյալ։ 1924 թ․ մարտին 15-ամյա Համբարձումյանը Երևանի պետական համալսարանում անվանի պրոֆեսորների, դասախոսների ուսանողների և աշակերտների համար դասախոսություն է կարդում Ալբերտ Էյնշտեյնի հարաբերականության տեսության վերաբերյալ, որն ընդունվում է մեծ հետաքրքրությամբ։ Մի քանի ամիս անց նույն դասախոսությունը կրկնում է Թիֆլիսում։

        1924 թ. Վիկտորն ընդունվում է Լենինգրադի մանկավարժական ինստիտուտի ֆիզիկա-մաթեմատիկական բաժինը։ Մեկ տարի անց տեղափոխվում է Լենինգրադի պետական համալսարան։ 1926 թ., տակավին ուսանող, նա հրատարակում է իր առաջին գիտական հոդվածը՝ նվիրված արեգակնային ջահերին։ Ուսանողական տարիներին տպագրում է ավելի քան 15 հոդված։ Համալսարանն ավարտելուց հետո, 1928-1931-ին Վ.Համբարձումյանն ուսանել է Պուլկովոյի աստղադիտարանի ասպիրանտուրայում՝ ակադեմիկոս Ա․ Բելոպորսկու ղեկավարությամբ։ 1934 թ. Լենինգրադի համալսարանում չորս տարի աշխատելուց հետո, Համբարձումյանը հիմնադրում և ղեկավարում է ԽՍՀՄ առաջին աստղաֆիզիկայի ամբիոնը։

      1935 թ. Համբարձումյանին շնորհվում է ֆիզմաթ գիտությունների դոկտորի աստիճան՝ առանց ատենախոսության պաշտպանության, ինչը նրա գիտական մեծ հեղինակության և համաշխարհային համբավի և վաստակի արդյունքն էր։

       1939 թ. ընտրվում է ԽՍՀՄ ԳԱ թղթակից-անդամ, և նշանակվում համալսարանի պրոռեկտոր՝ գիտակազմակերպչական աշխատանքների գծով։ 1943-ին հիմնադրվում է Հայկական ԽՍՀՄ գիտությունների ամբիոնը, Վ. Համբարձումյանն ընտրվում է փոխնախագահ։ 1947 թ-ից Երևանի համալսարանի պրոֆեսոր էր։ 1947 թ. ընտրվում է Հայաստանի գիտությունների ակադեմիայի նախագահ՝ փոխարինելով Հովսեփ Օրբելուն։ Այդ պաշտոնում վերընտրվում է մինչև 1993 թ.,։

      1947 թ. հրատարակում է իր հայտնի աշխատանքը՝ «Աստղերի էվոլյուցիան և աստղաֆիզիկան», որում ապացուցում է, որ իր հայտնագործած աստղային համակարգերը՝ աստղասփյուռները, կազմված են միանման աստղերից, և դրանով է պայմանավորված նմանատիպ աստղերի բարձր խտությունը։ Համբարձումյանի ստացած արդյունքներով աստղասփյուռների տարիքը չէր կարող գերազանցել մի քանի տասնյակ միլիոն տարին։ Եզրակացվեց նաև, որ նույն աստղասփյուռի բոլոր աստղերը առաջացել են միասին։ Դրանով իսկ ապացուցվեց, որ մեր Գալակտիկայում աստղառաջացման պրոցեսը շարունակվում է, և ծեր աստղերի հետ միասին գոյություն ունեն նաև երիտասարդ աստղեր։ Այս աշխատանքի համար Վ.Համբարձումյանը 1950 թ.-ին արժանացավ պետական մրցանակի։

             1948-1955 թթ. եղել է Միջազգային աստղագիտական միության փոխնախագահ, 1961-1964 թթ.՝ նախագահ, 1968-1972 թվականներին՝ Գիտական ընկերությունների միջազգային խորհրդի նախագահ։ 1953 թ.-ին Վ. Համբարձումյանն ընտրվում ԽՍՀՄ ԳԱ ակադեմիկոս։

   1966 թ.-ին Բյուրականի աստղադիտարանում կազմակերպվեց միջազգային աստղագիտական միության 29-րդ ժողովը, ինչը վկայում է Բյուրականի աստղադիտարանում իրականացվող հետազոտությունների կարևորության մասին։

           Մինչև կյանքի վերջը Վ.Համբարձումյանը համոզված էր, որ մեր ժամանակներում նույնպես գալակտիկաներ են ծնվում։

              Վ.Համբարձումյանը աշխարհի ավելի քան 30 ազգային ակադեմիաների և միջազգային կազմակերպությունների պատվավոր անդամ էր, իսկ 1958-61 թթ. գլխավորել է միջազգային աստղագիտական ընկերությունը։ Նա երկու անգամ ընտրվել է Գիտական միությունների համաշխարհային խորհրդի նախագահ (1966-72 թթ.)։ 1993 թ․ դառնում է Հայաստանի գիտությունների ակադեմիայի պատվավոր նախագահ։ 1994 թ.-ին արժանացել է Հայաստանի ազգային հերոսի կոչման։

      Մահացել է 1996 թ. օգոստոսի 12-ին Բյուրականում։ Թաղված է Բյուրականի աստղադիտարանի 2.6 մ աստղագիտակից ոչ հեռու՝ Համբարձումյանների ընտանեկան գերեզմանատանը։ Նրա առանձնատունն այժմ մեծ գիտնականի տուն-թանգարանն է, իսկ Բյուրականի աստղադիտարանը 1998 թ. կրում է իր հիմնադրի անունը։