რევოლუციური მიგნება – თანაბარი მოძრაობა წონასწორობას ნიშნავს!

„სხეულის ბუნებრივი მდგომარეობა უძრაობაა. არ არსებობს მოძრაობა სხვა სხეულის მოქმედების გარეშე. იმისთვის, რომ საზიდარი მოძრაობდეს, მას მუდმივად უნდა ეწეოდეს ცხენი (ნახ.1). თუ ცხენი აღარ გასწევს საზიდარს, საზიდარი გაჩერდება“, – ასე ფიქრობდა გამოჩენილი ბერძენი მოაზროვნე არისტოტელე და ეს მოსაზრება თითქმის 2000 წელი ბატონობდა.

ნახ. 1

არისტოტელეს ავტორიტეტთანერთად ამ მოსაზრების ბატონობას ხელს უწყობდა ის ფაქტიც, რომ ეს მტკიცებები არცთუ ისე ცუდად შეესაბამებოდა ყოველდღიურ ცდებს და დაკვირვებებს – ეგრეთ წოდებულ საღ აზრს. მაგალითად, მაგიდას, კარადას ან რომელიმე სხვა სხეულს ერთი ადგილიდან მეორეზე ვერავინ გადაიტანდა, თუ მასზე ძალით არ იმოქმედებდა.

თუმცა შუა საუკუნეებში (1564 – 1642 წ.წ.) მოღვაწე იტალიელმა მეცნიერმა გალილეო გალილეიმ მთლიანად შეცვალა არისტოტელეს მიერ გამოთქმული და საუკუნეების განმავლობაში გაბატონებული შეხედულება სხეულთა მოძრაობაზე (ნახ. 2).

ნახ. 2

გალილეო გალილეი ასეთ ექსპერიმენტს ატარებდა: დახრილ სიბრტყეზე აგორებდა ბურთულას, რომელიც მოძრაობას აგრძელებდა ჰორიზონტალურ სიბრტყეზე და შემდეგ მეორე დახრილ სიბრტყეზე ზევით მიგორავდა (ნახ. 3).

ნახ. 3

გალილეო გალილეიმ შეამჩნია, რომ მეორე დახრილი კუთხის შემცირებით სხეულის გაჩერებამდე განვლილი მანძილი იზრდება. ანუ რაც უფრო ნაკლებად არის დახრილი მეორე სიბრტყე, მით უფრო მეტ მანძილს გადის სხეული სრულ გაჩერებამდე. მეცნიერმა გააგრძელა აზრობრივი ექსპერიმენტი და მიხვდა, რომ თუ ბურთულას მოძრაობას ჰორიზონტალურ უბანზე ხელს არაფერი შეუშლის, ხახუნის ძალაც კი, მაშინ ბურთულა მუდმივად შეინარჩუნებს სიჩქარეს. ამრიგად, მეცნიერი მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ სხეული, რომელიც გარკვეული სიჩქარით წრფივად და თანაბრად მოძრაობს, არ შეიცვლის სიჩქარეს, თუ მასზე სხვა სხეული არ იმოქმედებს. ეს იყო დასკვნა, რომელიც გალილეიმ ექსპერიმენტის შედეგად გამოიტანა. ამ დასკვნიდან გამომდინარეობს, რომ საზიდარი, რომელიც ცხენმა აამოძრავა და განსაზღვრულ მომენტში რაღაც სიჩქარე მიანიჭა, გააგრძელებს ამ სიჩქარით წრფივ და თანაბარ მოძრაობას, თუნდაც ცხენი აღარ ეწეოდეს მას. ანუ საზიდარმა ცხენის გაწევის გარეშე უნდა გააგრძელოს მოძრაობა! ეს კი ნამდვილად დაუჯერებელია, რადგან დაკვირვებებიდან ჩანს, რომ საზიდარი ცხენის გაწევის გარეშე აუცილებლად გაჩერდება.

რა აჩერებს მას?

გალილეო ამ კითხვას ასე პასუხობდა: საზიდარი ჩერდება იმიტომ, რომ მას ხელს უშლის დედამიწის ზედაპირი. თუ არ იქნება წინააღმდეგობა სხვა სხეულების მხრიდან, საზიდარი მუდმივად იმოძრავებს ცხენის გარეშე. ანუ დედამიწის ზედაპირი ერთგვარ წინააღმდეგობას უწევს საზიდარის მოძრაობას და აჩერებს მას. ე.ი ეს ძალა არის მიზეზი საზიდრის სიჩქარის ცვლილებისა (შემცირებისა).

სხეულის მიერ სიჩქარის შენარჩუნების მოვლენას, როცა მასზე სხვა სხეულები არ მოქმედებს, ინერცია ეწოდება. „ინერცია“ ლათინური სიტყვაა და ქართულად უმოქმედობას, უძრაობას ნიშნავს, ხოლო სხეულის თვისებას, შეინარჩუნოს სიჩქარე, როცა მასზე სხვა სხეულები არ მოქმედებენ, ინერტულობა ეწოდება. რაც უფრო მძიმეა სხეული, მით უფრო კარგად ინარჩუნებს სიჩქარეს, ანუ ვერ იცვლის მას და პირიქით, რაც უფრო მსუბუქია, მით უფრო უჭირს სიჩქარის შენარჩუნება, ანუ ადვილად იცვლის სიჩქარეს. მაგალითად, მსუბუქი ავტომობილი და მძიმე ავტომობილი ერთი მიმართულებით დაახლოებით ერთი სიჩქარით მოძრაობენ ტრასაზე. წითელი შუქნიშნის ანთებისას რომელი უფრო ადვილად გაჩერდება? რასაკვირველია, მსუბუქი, ისევე როგორც მსუბუქი ავტომობილი უფრო ადვილად დაიძვრება და სიჩქარეს აკრეფს, ვიდრე მძიმე. ანუ მძიმე სხეული უფრო ინერტულია, ვიდრე მსუბუქი. ინერტულობის ზომას კი მასას უწოდებენ.

ახლა დავუბრუნდეთ გალილეო გალილეის შეხედულებებს სხეულის მოძრაობის შესახებ. როგორც უკვე ავღნიშნეთ, ის მიიჩნევდა, რომ სხეული უძრავია ან მოძრაობს წრფივად და თანაბრად, რადგან მასზე სხვა სხეული არ მოქმედებს. სხეული უსასრულოდ დიდხანს გააგრძელებს ასეთ მდგომარეობაში ყოფნას, თუ მასზე სხვა სხეული არ იმოქმედებს. უკანასკნელ შემთხვევაში კი სხეულის სიჩქარე შეიცვლება – გაიზრდება ან შემცირდება. გალილეი ამტკიცებდა, რომ წრფივი თანაბარი მოძრაობა სხეულის ისეთივე „ბუნებრივი“ მდგომარეობაა, როგორიც უძრაობა! ამრიგად, როგორც უძრაობა, ისე წრფივი და თანაბარი მოძრაობა სხეულის წონასწორობაში ყოფნას ნიშნავს. ეს ბუნების ერთ-ერთი ძირითადი კანონია და მას ინერციის კანონსაც უწოდებენ.

სხეულის მოძრაობის შესახებ გალილეოს შეხედულებებს იზიარებდა გენიალური ინგლისელი მოაზროვნე ისააკ ნიუტონი, რომელიც მე-17-18 საუკუნეებში (1642-1747 წ.წ.) მოღვაწეობდა. თავის ცნობილ წიგნში „ნატურალური ფილოსოფიის მათემატიკური საწყისები“, რომელიც 1686 წელს გამოვიდა, ის წერდა: „ყოველი სხეული, ცალკე აღებული, ინარჩუნებს თავისი უძრაობის მდგომარეობას ან განაგრძობს წრფივად და თანაბრად მოძრაობას“ (ნახ. 4). აქ „ცალკე აღებულ“ სხეულში მოიაზრება იზოლირებული სხეული, რომელზეც არაფერი მოქმედებს, დედამიწაც კი.

ნახ. 4

იმ დროს, როცა ნიუტონი ამას წერდა, ძნელი წარმოსადგენი იყო დედამიწის პირობებში ისეთი სხეულის პოვნა, რომელზეც არაფერი იმოქმედებდა, დედამიწაც კი, ან ჰაერის ფენები, რომლებიც ნებისმიერი სხეულის მოძრაობას გარკვეულწილად ხელს უშლის. ამიტომ იგი თავის წიგნში აღწერდა არა რეალურ, არამედ წარმოსახვით სიტუაციას. თუმცა დღეს საკმაოდ დიდი სიზუსტით შეიძლება კოსმოსში, დედამიწიდან ძალიან შორს მყოფი სხეული ჩავთვალოთ იზოლირებულად. ანუ ისეთ სხეულად, რომელიც იზოლირებულია ყოველგვარი ზემოქმედებისგან. აღმოჩნდა, რომ კოსმოსში თუ გაისვრით ბურთს, ის განუსაზღვრელად დიდხანს იმოძრავებს წრფივად და თანაბრად იმ სიჩქარით, რომელიც გასროლისას მივანიჭეთ, რადგან კოსმოსში მასზე არ იმოქმედებს ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა და დედამიწის ზედაპირი. ეს მოძრაობა გაგრძელდება უსასრულოდ დიდხანს, სანამ სხეულზე არ იმოქმედებს სხვა ციური სხეული ან არ მოხდება შეჯახება ე.წ. კოსმოსურ ნაგავთან.

კანონს, რომელსაც ნიუტონმა შემდეგი ფორმულირება მისცა, ნიუტონის პირველ კანონსაც უწოდებენ: ყველა სხეული ინარჩუნებს უძრაობის ან წრფივი თანაბარი მოძრაობის მდგომარეობას მანამდე, სანამ სხვა სხეულის მოქმედება არ გამოიყვანს ამ მდგომარეობიდან.

ნიუტონის შეხედულებები – აქსიომები – დღეს უკვე ცდებით არის დადასტურებული და რაც უნდა პარადოქსულად გვეჩვენებოდეს, დღეს უკვე დადასტურებულად ვიცით, რომ მაგიდაზე ჰორიზონტალურ საყრდენზე მოთავსებული უძრავი სხეული და წრფივად და თანაბრად მოძრავი სხეული ფიზიკაში ერთი და იგივე რამაა. თურმე წონასწორობაში იმყოფება პარაშუტისტი, რომელიც წრფივად და თანაბრად ეშვება დედამიწის ზედაპირისაკენ (ნახ. 5).

ნახ. 5

ამგვარად, ამ სტატიაში გავეცანით ძველი ბერძენი ფილოსოფოსის არისტოტელეს შეხედულებებს სხეულის მოძრაობის შესახებ. ამასთან, შევეცადეთ გაგვერკვია, დაახლოებით 300 წლის წინ როგორ მოახდინა იტალიელმა გენიალურმა მეცნიერმა გალილეო გალილეიმ ამ მოსაზრების რევიზია და იმ დროისთვის მოძრაობის შესახებ თავისი სრულიად რევულუციური შეხედულება წარუდგინა საზოგადოებას. შემდეგ კი ცნობილმა ინგლისელმა მეცნიერმა ნიუტონმა განაზოგადა ეს შეხედულება და მექანიკის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი კანონის სახე მისცა.

ლიტერატურა

1. გიორგი გედენიძე, ეთერ ლაზარაშვილი, ფიზიკა, VII კლასი. 2001 წ.

2 ელენე სურგულაძე. მანანა კასრაძე. ფიზიკა, VII კლასი. 2003 წ.

3. ქეთევან ტატიშვილი. ფიზიკა, IX კლასი. 2012 წ.

ილუსტრაციები აღებულია ვებგვერდებიდან:

https://slideplayer.com/slide/7366907/

https://webstockreview.net/explore/wagon-clipart/