„მოძრაობა – ეს არის ცხოვრება!“ – არისტოტელე.

14 მაისი, 2019 - 10:37

8700ნახვა

ავტორი
ლალი ნადირაძე

ვაგრძელებთ ჩვენი მოსწავლეებისთვის ფიზიკის საფუძვლების შესასწავლად დამატებითი მასალის მოწოდებას. ამჯერად შევეხებით ფიზიკის ისეთ მნიშვნელოვან ნაწილს, რომელსაც მექანიკა ეწოდება. მექანიკა (μηχανική) ბერძნულად მანქანას, მოწყობილობას ნიშნავს. ფიზიკაში კი მექანიკა მექანიკურ მოძრაობას შეისწავლის.

ფიზიკის ეს თემა უნდა დავიწყოთ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე მეოთხე საუკუნეში (384-322 წწ) მოღვაწე, ძველი ბერძენი ფილოსოფოსის არისტოტელეს ფრაზით: „მოძრაობა – ეს არის ცხოვრება“, უფრო ზუსტად კი – „მოძრაობა – ეს არის ცხოვრება, ხოლო ცხოვრება“ – ეს არის მოძრაობა!“

ნახ.1

მართლაც ასეა: ყოფა-ცხოვრებაში სისტემატურად ვხვდებით ბუნების, საგნების, საგნების მდებარეობის ცლილებებს, რაც სწორედ მოძრაობას წარმოადგენს. სამყარო ჩვენს ირგვლივ განუწყვეტლივ იცვლება. ამაში იგულისხმება წყლის დინება, ჰაერის მოძრაობა, ადამიანების, ტრანსპორტის, ცხოველების მოძრაობა. ნებისმიერი ხელსაწყოს გამოყენების აზრი მისი დეტალების მოძრაობას ეფუძნება, რაც ჩვენთვის გარკვეული სარგებლის მოტანას ნიშნავს. მიკროსკოპულ სქემებშიც კი, რომელიც უძრავად არის განთავსებული კომპიუტერებში თუ მობილურ ტელეფონებში, ურთულესი პროცესები მიმდინარეობს, რაც თავისთავად ელემენტარული ნაწილაკების მოძრაობასთან არის დაკავშირებული. მოძრაობა მრავალი სახისაა: ცოცხალი ორაგანიზმების დაბადება, გაზრდა და სიკვდილიც მოძრაობას ნიშნავს, ქიმიური რეაქციების შედეგად ახალი ატომების შექმნა, ნივთიერების წარმოქმნა და დაშლაც მოძრაობაა. მოძრაობენ ციური სხეულები, პლანეტები, ვარსკვლავები. მოძრაობს ჩვენი დედამიწა, რასაც თან ახლავს ჩვენთვის ნაცნობი თუ უცნობი ბუნებრივი მოვლენები: წვიმა, თოვლი, ქარი, ცუნამი, ტორნადო და ა.შ.

მოძრაობენ მოლეკულები და ატომები, მათი შემადგენელი ნაწილაკები. ანუ მოძრაობს მაკრო- და მიკროსამყარო. თუ უფრო შორს წავალთ, საზოგადოების სწრაფვა განვითარებისაკენ, სულიერი და მატერიალური კეთილდღეობისაკენ ხომ თავისთავად მოძრაობას წარმოადგენს? როგორი ბრძენი ყოფილა ძველი ბერძენი სწავლული, როცა მთელი სამყაროს ცხოვრების არსი ამ ერთ ცნობილ ფრაზაში ჩაატია.

დავუბრუნდეთ ჩვენს ფიზიკას და გავიხსენოთ, რომ ზემოთ უამრავი სახის მოძრაობა ვახსენეთ. ამ მრავალფეროვან მოძრაობათა შორის უმარტივესია მექანიკური მოძრაობა, ამიტომ განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ფიზიკის იმ ნაწილის შესწავლა, რომელსაც მექანიკური მოძრაობა ეწოდება.

მექანიკური მოძრაობა სხეულის მდებარეობის ცვლილებას ნიშნავს. როგორც ვიცით, ნებისმიერ ცვლილებას ბუნებაში ფიზიკური მოვლენა ეწოდება. შესაბამისად, მექანიკური მოძრაობა უკვე ფიზიკური მოვლენაა. მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში მექანიკური მოძრაობა მდებარეობის ცვლილებას ნიშნავს? ხომ არ ხდება ისე, რომ სხეული მოძრაობს, მაგრამ მდებარეობას არ იცვლის რაიმე საგნის მიმართ?

აქ უკვე გარკვეული ცნებების შემოტანა დაგვჭირდება. ჩვენ უნდა დავაზუსტოთ, რის მიმართ განვიხილავთ მოძრაობას. სხეულს, რომლის მიმართ განიხილება მოძრაობა, ათვლის სხეული ეწოდება. ამ ცნების შემოტანა აუცილებელია, რადგან ერთი და იგივე მოვლენა შეიძლება განვიხილოთ როგორც მოძრაობა ერთი სხეული მიმართ და ამავე დროს, უძრაობა მეორე სხეულის მიმართ. როგორ მივხვდეთ, მოძრაობს თუ არა სხეული ათვლის სხეულის მიმართ? აქ უნდა დავაკვირდეთ, იცვლება თუ არა მანძილი სხეულსა და ათვლის სხეულს შორის. მათ შორის მანძილის ცვლილება სხეულის მოძრაობას ნიშნავს.

განვიხილოთ ავტომობილი, რომელიც ქუჩაში მოძრაობს. თუ ათვლის სხეულად განვიხილავთ ხეს, მაშინ სხეული (ავტომობილი) მის მიმართ განუწყვეტლივ იცვლის მდებარეობას, იცვლება მათ შორის მანძილი და შესაბამისად, ავტომობილი ხის მიმართ მექანიკურ მოძრაობას ასრულებს (ნახ.2).

ნახ. 2

მაგრამ იგივე მოძრაობისთვის ათვლის სხეულად თუ განვიხილავთ ავტომობილის სავარძელს, ავტომობილსა და მის სავარძელს შორის მანძილი არ იცვლება, ამიტომ ავტომობილი საკუთარი სავარძლის მიმართ მექანიკურ მოძრაობას არ ასრულებს. ავტომობილი მექანიკური მოძრაობას არ შეასრულებს ასევე მეორე ავტომობილის მიმართ, რომელიც ზუსტად იგივე სიჩქარით და მიმართულებით გადაადგილდება, რადგან ამ ორ ავტომობილებს შორის მანძილი არ შეიცვლება. ასევე ერთმანეთის მიმართ უძრავნი იქნებიან მოძრავი მატარებლის ვაგონები, რადგან არ იცვლება მათ შორის მანძილი. (ნახ.3).

ნახ. 3

ამრიგად, ერთი და იგივე მოვლენა (მოძრაობა), განსხვავებული ათვლის სხეულების შემთხვევაში შეგვიძლია განვიხილოთ როგორც მოძრაობაც და უძრაობაც. ამიტომ ამბობენ, რომ მოძრაობა და უძრაობა ფარდობითია.

მექანიკური მოძრაობის განმარტება კი ასეთია – სხეულის მდებარეობის ცვლილებას დროში, სივრცეში სხვა სხეულის მიმართ, მექანიკური მოძრაობა ეწოდება.

ამდენად, თუ არ დავაზუსტეთ, რის მიმართ განიხილება მოძრაობა, შეუძლებელი იქნება ასეთი მოძრაობის შესწავლა. ზოგადად, განსაკუთრებული შემთხვევების გარდა, მომავალში დედამიწის მიმართ განვიხილავთ მოძრაობას და თუ პირობას მითითებული არ აქვს ათვლის სხეული, ესე იგი დედამიწის მიმართ შეისწავლება მოძრაობა.

მექანიკური მოძრაობისთვის მნიშვნელოვანი ცნებაა ნივთიერი წერტილი. მისი შემოტანა აუცილებელი გახდა იმისთვის, რომ მოძრაობის შესწავლის პროცესი მარტივი გახდეს. საქმე იმაშია, რომ სხეული უამრავი წერტილისგან შედგება და ზოგჯერ საქმე გვაქვს ისეთი სახის მოძრაობასთან, როცა სხეულის სხვადასხვა წერტილი სხვადასხვა სახის მოძრაობას ასრულებს. ამ დროს გაუგებარი ხდება, რომელი წერტილის მოძრაობას მივანიჭოთ უპირატესობა. ასეთი სირთულის თავიდან ასაცილებლად მეცნიერები შეთანხმდნენ, რომ სხეულის ზომები არ გაითვალისწინონ, ანუ სხეული წერტილად მიიჩნიონ იმ შემთხვევაში, თუ მისი ზომები იმ მანძილთან შედარებით, რომელსაც იგი მოცემულ შემთხვევაში გადის, ძალიან მცირეა. ამ წერტილს კი ნივთიერი წერილი უწოდონ. მაგალითად, თვითმფრინავი თბილისიდან პარიზში მოძრაობისას ნივთიერ წერტილად შეგვიძლია განვიხილოთ, რადგან თვითმფრინავის ზომებთან შედარებით, თბილისიდან პარიზამდე საკმაოდ დიდი მანძილია (ნახ. 4), მაგრამ იგივე თვითმფრინავს, როცა იგი აეროდრომზე გარკვეულ მანევრირებებს ასრულებს, ვერ განვიხილავთ ნივთიერ წერტილად, რადგან იგი ამ მოძრაობის პროცესში, საკუთარ ზომებთან შედარებით არცთუ ისე დიდ მანძილს გადის. ნივთიერი წერტილი სხეულის მოდელს წარმოადგენს და მისი განმარტება ასეთია: სხეულს, რომელის ზომები მოცემულ პირობებში შეგვიძლია უგულებელვყოთ (არ გავითვალისწინოთ), ნივთიერი წერტილი ეწოდება.

ნახ. 4

სხეულის მექანიკური მოძრაობის შესწავლისთვის ასევე მნიშვნელოვანია ტრაექტორიის ცოდნა. რა არის ტრაექტორია? წირს, რომელსაც აღწერს სხეული (ნივთიერი წერტილი) სივრცეში მოძრაობისას, ტრაექტორია ეწოდება (ნახ.5).

ნახ. 5

ტრაექტორიას წარმოადგენს ცარცის კვალი დაფაზე, კალმის კვალი ფურცელზე. ცაში ხშირად შეგვიმჩნევია თვითმფრინავის მიერ დატოვებული თეთრი კვამლი, რომელიც სწორედ მის მოძრაობის ტრაექტორიაზე მიგვანიშნებს. ანუ სხეული მოძრაობისას თანმიმდევრობით გაივლის ტრაექტორიის ყველა წერტილს. მაგრამ ტრაექტორიის სიგრძეს თუ შევუსაბამებთ დროის გარკვეულ მონაკვეთს, მივიღებთ განვლილ მანძილს, რომელსაც განზომილება სიგრძის ერთეული აქვს: კილომეტრი, დეციმეტრი, სანტიმეტრი. SI სისტემაში მისი ერთეულია მეტრი. ველოსიპედისტი ველოდრომზე მოძრაობს და 10 წთ-ში ერთ სრულ ბრუნს ასრულებს. მისი მოძრაობის ტრაექტორია წარმოადგებს გარკვეული რადიუსის მქონე გარკვეული სიგრძის წრეწირს. რა იქნება მაშინ განვლილი მანძილი? გასაგებია, რომ ველოსიპედისტის მიერ განვლილი მანძილი 5წთ-ში იქნება ტრაექტორიის სიგრძის ნახევარი, ანუ ამ წრეწირის ნახევარი, ხოლო 10წთ-ში განვლილი მანძილის სიგრძე დაემთხვევა ტრაექტორიის (წრეწირის) სიგრძეს, 20წთ-ში – გაორმაგებული ტრაექტორიის სიგრძე და ა.შ. ასე, რომ ტრაექტორიის სიგრძესა და განვლილ მანძილს შორის განსხვავების პოვნა არც ისე რთულია.

ამრიგად, ამ სტატიაში მომოვიხილეთ არისტოტელესეული ხედვა მოძრაობის შესახებ, ვისაუბრეთ მოძრაობის არსზე ცოცხალი და არაცოცხალი სამყაროსთვის, ფიზიკაში მექანიკური მოძრაობის და მასთან დაკავშირებულ ზოგიერთ ცნების შესახებ. მექანიკა ვრცელი თემაა. ასე, რომ რამდენიმე ჩვენი მომავალი სტატია მექანიკის მნიშვნელოვან საკითხებს შეეხება.

ლიტერატურა