ცენტრიდანული ძალა

 თქვენ, ალბათ, გადაგიტანიათ უსიამოვნო შეგრძნება, როცა მანქანა, რომელშიც ზიხართ, მკვეთრ მოსახვევში შედის. გეჩვენებათ, რომ სადაც არის მანქანიდან გადმოვარდებით. თუ ნიუტონის კანონებს გავიხსენებთ, გამოდის, რომ რადგან მანქანის კარებზე მიეკარით, ესეიგი თქვენზე რაღაცა ძალამ იმოქმედა. მას ჩვეულებრივ „ცენტრიდანულ ძალას“ უწოდებენ. სწორედ ცენტრიდანული ძალის გამოა, რომ მოსახვევში შესვლისას ლამის სუნთქვა შეგვეკრას, როცა ეს ძალა მანქანის ძარაზე გვაკრავს(centrum(ცენტრი) და fugus(სირბილი),1689 წელს შემოიღო ისააკ ნიუტონმა).
გარე დამკვირვებელს, თუმცა, ყველაფერი სხვაგვარად წარმოუდგება. როცა მანქანა მოსახვევში შედის, დამკვირვებელს ჩათვლის, რომ თქვენ უბრალოდ წრფივ მოძრაობას აგრძელებთ, როგორც ნებისმიერი სხვა სხეულის შემთხვევაში, რომელზეც არანაირი გარე ძალა არ მოქმედებს; ავტომობილი კი წრფივი ტრაექტორიიდან გადაიხრება. ასეთ დამკვირვებელს მოეჩვენება, რომ არა თქვენ მიგაკროთ ძალამ კარებზე, არამედ პირიქით, მანქანის კარები იწყებს თქვენზე მოწოლას.
 როგორც არ უნდა იყოს, ამ ორ თვალსაზრისს შორის არანაირი წინააღმდეგობა არ არსებობს. ათვლის ორივე სისტემაში მოვლენა ერთნაირად აღიწერება და ორივესთვის ერთნაირი განტოლებები გამოიყენება. ერთადერთი განსხვავება მომხდარის შიდა და გარე დამკვირვებლის ინტერპრეტაციაშია. ამ თვალსაზრისით ცენტრიდანული ძალა კორიოლისის ძალას(ინერციის ერთ-ერთი სახე, თავს იჩენს ბრუნვის ღერძის მიმართ კუთხით მოძრაობის დროს) მოგვაგონებს, რომელიც ასევე მბრუნავ ათვლის სისტემებში მოქმედებს.
 იმის გამო, რომ ამ ძალის მოქმედებას ყველა დამკვირვებელი ვერ ხედავს, ფიზიკოსები მას ხშირად ფიქტიურ ან ფსევდოძალას უწოდებენ, თუ კარებზე ასეთ მიპრესვას ფსევდოძალა შეიძლება ვუწოდოთ. საქმე იმაშია, რომ, ინერციით მოძრაობის დროს, თქვენი სხეული მოძრაობის წრფივი მიმართულების შენარჩუნებისკენ მიისწრაფის, მაშინ როცა ავტომანქანა ამ ტრაექტორიიდან გამოდის და ამის გამო თქვენ გაწვებათ.
 ცენტრიდანული ძალის ორნაირად აღწერის ექვივალენტურობის ილუსტრაციისათვის, მათემატიკას მივმართოთ. სხეული, რომელიც წრეზე მუდმივი სიჩქარით მოძრაობს, აჩქარებულად იმოძრავებს, რადგან ის მუდმივად იცვლის მიმართულებას. ეს აჩქარება ტოლია v2/r, სადაც v – სიჩქარეა, r – წრის რადიუსი. შესაბამისად, დამკვირვებელი, მყოფი წრეზე მოძრავ ათვლის სისტემაში, ცენტრიდანული ძალის ზემოქმედებას განიცდის, რომელიც mv2/r უტოლდება.
 ახლა კი განვავრცოთ ზემოთ ნათქვამი: ნებისმიერი სხეული, მოძრავი გამრუდებულ ტრაექტორიაზე, იქნება ეს მგზავრი, თოკზე გამობმული ბურთი, თუ დედამიწა მზის გარშემო ორბიტაზე – იმოქმედებს ძალა, რომელიც ავტომანქანის კარების მოწოლით, თოკის დაჭიმულობით ან მზის გრავიტაციული მიზიდულობით არის განპირობებული. ეს ძალა ავღნიშნოთ F – ით. მბრუნავ ათვლის სისტემაში მყოფის თვალსაზრისით, სხეული არ მოძრაობს. რაც იმას ნიშნავს, რომ შიგა ძალა F გარე ცენტრიდანულ ძალასთნ არის გათანაბრებული:
F = mv2/r
 გარე დამკვირვებლის თვალსაწიერით, რომელიც მბრუნავი ათვლის სისტემიგ გარეთაა, სხეული(თქვენ, ბურთი ან დედამიწა) გარე ძალის ზემოქმედებით თანაბარაჩქარებულად მოძრაობს. ნიუტონის მეორე კანონის თანახმად, შეფარდება ძალასა და აჩქარებას შორის ამ შემთხვევაში არის F = ma. ჩავსვათ ამ განტოლებაში წრეზე მოძრავი სხეულის აჩქარების ფორმულა, მიციღებთ:
F = ma = mv2/r
 ასეთნაირად ჩვენ, მბრუნავ ათვლის სისტემაში მყოფი დამკვირვებლის მიერ მიღებულ განტოლებამდე მივალთ. ანუ, ორივე დამკვირვებელი მოქმედი ძალის ერთნაირ მაჩვენებელს მიიღებს, თუმცა განსხვავებული წინაპირობებიდან გამომდინარე.
 ეს უმნიშვნელოვანესი ილუსტრაციაა იმისა, თუ რას წარმოადგენს მექანიკა, როგორც მეცნიერება. დამკვირვებლები, მყოფნი ათვლის განსხვავებულ სისტემებში, ერთი და იგივე მოვლენას სრულიად განსხვავებულად აღიქვამენ. თუმცა, რაც არ უნდა განსხვავებული იყოს მოვლენბის აღწერისადმი მიდგომა, მათი აღმწერი განტოლებები, იდენტურები აღმოჩნდებიან. ეს კი სხვა არაფერია, თუ არა ფარდობითობის თეორიის საფუძველი, ბუნების კანონების ინვარიანტულობა.

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *