NKPI

Maraqlı Məlumatlar

Fizikanın 99 sirri - 1 hissə

 

Kainat nədən əmələ gəlib? İlk versiyalar

Qədim yunan mütəfəkkirləri “ilk başlanğıcın” təbiəti haqqında suallar veriblər: yerdə olan predmetlər və maddələr nədən ibarətdir? Falesin (bizim eradan əvvəl 624-547) “ilk başlanğıcın” su olması haqqında nəzəriyyəsi geniş məşhurluq qazandı. O iddia edirdi ki, su “qatılaşa bilər”, torpaq əmələ gətirər; buxarlanaraq havaya çevrilə bilər və s. Dünyanın elmi izahı üçün ilk cəhdlər belə yarandı.

Demokritin sistemində (bizim eradan əvvəl təxminən 460-cı il - bizim eradan əvvəl təxminən 370-ci il) əsas yeri “atom” başqa sözlə “bölünməz” anlayışı tuturdu. O maddənin ən kiçik bölünməz hissəciklərini belə adlandırırdı; Demokritin fikrincə bütün cisimlər Kainatın fəzasında xaotik hərəkət edən və materiyanı formalaşdıraraq birləşmək qabiliyyətinə malik atomların sadəcə kombinasiyalarıdır. Öz əsasında bu ideya min illər keçdikdən sonra öz təsdiqini tapdı.

Aristotel (bizim eradan əvvəl 384-cü il - bizim eradan əvvəl 322-ci il) elmi dövriyyəyə “fizika” sözünü gətirdi (yunanca “fizos” – “tələb” deməkdir). Onun fikrincə hərəkət dünyada daima mövcuddur və bütün mövcudluğu bir yerdə əlaqələndirir. Bu hərəkətin ilk səbəbi isə Allahdır. Təbiəti dərk etmək, fizikanı öyrənmək bütün baş verənlərin səbəblərini öyrənməkdir.

Aristotel geosentrizm mövqeyində dururdu və hesab edirdi ki, Yer dünyanın mərkəzidir. Dahi alimin bir çox nəticələri (onun kitablarında o vaxtın praktiki olaraq biliklərinin sistemi – məntiq, siyasət, fizika, astronomiya var idi) sonralar inkar olundu, amma, bu, onun xidmətlərini azaltmır.

Arximed və onun vannası. Hidrostatikanın birinci qanunu

Əfsanəyə görə bir dəfə Sirakuzi tiranı Qieron Arximedə tapşırır ki, saray zəfərinin işini yoxlasın; hökmdar şübhələnir ki, tac hazırlamaq üçün ayrılmış qızılın bir hissəsi daha ucuz metal ilə əvəz olunub və usta qızılı oğurlayıb. Arximed əvvəlcə tacın həcmini tapmalı idi, fikirləşərək o, vannanı istifadə etməyi qərara alır. Vannanı kənarlarına qədər doldurur, alim vannaya girdikdə suyun bir hissəsi döşəməyə tökülür. Sonra çox kitablarda yazılmış hadisə baş verir: Arximed vannadan sıçrayaraq qışqıraraq küçələrdə qaçır: “Evrika İ” (“Tapdım İ”). Fikri dağınıq riyaziyyatçı hidrostatikanın birinci qanununu “tapmışdı”. O belədir: “Mayeyə salınan istənilən cisim onun sıxışdırıb çıxardığı mayenin çəkisi qədər çəkini itirir”. Və ya daha müasir variantda “mayeyə və ya qaza salınmış cismə cismin həcminə bərabər maye və ya qazın çəkisinə bərabər itələyici qüvvə təsir edir”. Bu qanun sonra Arximedin adını aldı. İtələyici qüvvə də. Formul olaraq o, belə ifadə olunur:

FA = ρgV

Ρ – maye və ya qazın sıxlığı, g – sərbəst düşmə təcili (orta qiyməti 9,8 m/s2), V – cismin həcmi. Tac ilə hadisə necə qurtardı? Əksəriyyət o fikirdədir ki, Arximed onu su ilə dolu qaba salaraq və bu zaman qabdan çıxan suyun həcmini ölçərək, sonra təcrübələri daha yüngül metallarla təkrar edərək sübut etmişdir: zərgər həqiqətən də Qieronu aldadıb. Tarix zərgərin hansı cəzanı Arximedin isə hansı mükafatı alması haqqında susur.

Arximed vəsiyyət edir ki, onun qəbir daşı üzərində silindrə salınmış şar şəkli çəkilsin ki, nəsillər bilsin:

Onların həcmləri və səthləri 2/3 nisbəti kimidir.

Mənə dayaq nöqtəsi ... və güzgü verin

Elm və müharibə

Hələ bizim era başlayana qədər riyazi tədqiqat üsulları ilə birləşmiş fizikanın mexaniki (maddi cisimlərin hərəkətinin öyrənilməsi) və optika bölmələri çox irəli getmişdir. Burada əsas xidmət Evklidin (bizim eradan əvvəl təxminən 325-265-ci illər) və Arximedindir. Arximed bu məşhur fikri söyləmişdir: “Mənə dayaq nöqtəsi verin və mən Yeri çevirim!”. O, özünə inamı ilə Sirakuz hökmüdarını maraqlandırır. Hökmüdarın əmri ilə böyük gəmi sahilə çıxarılır və onun ambarı müxtəlif yüklərlə yüklənir. Alim isə bloklar sistemi və linqlər quraraq kanatın köməyi ilə böyük gəmini sahil boyu hərəkət etdirir. Doğrudur, əfsanənin digər variantı da var: gəmini heç cür suya sala bilmirdilər və yalnız Arximedin sayəsində bu işin öhdəsindən gəlirlər.

Nəticədə Arximed lingdə güclərin tarazlığı qanununu formalaşdırır (Ling hərəkətsiz dayaq ətrafında fırlana bilən bərk cisimdir).

F1/F2 = l2/l1

F1 və F2 – lingə təsir edən qüvvələr, l2 və l1 isə bu qüvvələrin qollarıdır. Ling o vaxt tarazlıqda olur ki, ona təsir edən qüvvələr güc qollarına proporsionaldır. Və əgər biz az qüvvə ilə böyük qüvvəni bərabərləşdirmək istəyiriksə, onun qolunu böyütmək lazımdır.

Və eksperiment doğuldu!

Nikolay Kuzanskinin ideyaları.

Fizikada eksperimentin banisi filosof, alim, ilahiyyətçi və siyasətçi Nikolay Kuranski (1401-1464) hesab olunur. O, birinci yerə ölçmə və çəkmə kimi tədqiqat üsullarını qoymuşdur. Alim ağac kəsiyini çəkmiş, sonra onu yandırmış və külü çəkərək  aydınlaşdırmışdır ki, ağacda “ilk elementlərin” payı nə qədər olmuşdur. Nikolay Kuzanski antik müəlliflərin ardınca hesab etmişdir ki, kül yerin “birinci maddəsidir”. Ağac kəsiyinin ilkin çəkisindən külün çəkisini çıxaraq alim iddia etmişdir ki, fərq “buxarlanmış” suyun çəkisinə bərabər olacaq. Sadəlövhlükdür? Bizim üçün hə. Amma onlarsız elmi təsəvvür etmək mümkün olmayan ilk eksperimentlər məhz belə idi.

Əsrlər boyu mübahisə: Aristotel və Qaliley

İtaliya fiziki və astranomu Qalileo Qaliley (1564-1642) Kopernikin  heliosentrik sisteminin yorulmaz təbliğatçısı idi. Onun öz xidmətlərinin kiçik olmayan siyahısına teleskopda Saturnın ilk müşahidəsi, Yupiterin sputniklərinin kəşfi, termometrin ixtirası, rəqqasın titrəyişlərinin dövrlərinin öyrənilməsi aiddir.

Aristotel hesab edirdi ki, ağır cisim yüngül cismə nəzərən daha sürətlə düşür. Qaliley hesab edirdi ki, havanın müqaviməti olmadıqda cisimlər onların kütlələrindən asılı olmayaraq eyni təcillə düşür. O, qədim yunan mütəfəkkirinin başqa bir tezisini də inkar edir. Aristotel hesab edirdi ki, hərəkət onu “yaradan” güc olduğu müddətdə davam edir. Qalileyin fikrincə hansısa xarici qüvvə olmadıqda cisim ya sükunətdə olur, ya da bərabər qiymətli hərəkət edir. Bu bəyanat fizika elminə ətalət qanunu kimi daxil oldu.

Həmçinin Qaliley hesab edirdi ki, cismin sərbəst düşməsi şəraitində (onda ona yalnız ağırlıq qüvvəsi təsir edir) sürətlənmə sabit olacaq, sürət zamana proporsional olaraq artacaq. Əfsanəyə görə Qaliley Piran qülləsindən müxtəlif kütləli əşyaları atmış, onların düşmə sürətini ölçmüşdür. Əslində isə ağac navalça və onun içində hərəkət edən şar tipində kompakt alətdən istifadə etmişdir. Qaliley diqqət yetirmişdir ki, mayili səthdə hərəkət edən kürəciyin sürəti kürəciyin hərəkətə başladığı yüksəklikdən birbaşa asılıdır. Onun kütləsinin rolu isə yoxdur.

Alma düşdü. Sonra?

Ümumdünya cazibə qanunu

Dahi alim İsaak Nyutonun   (1643-1727) başına almanın düşməsi çoxlarına məlum olan növbəti kəşfə səbəb oldu. Amma bu kəşfin mahiyyəti nədir?

Nyutondan çox əvvəl dünya belə bir suala cavab axtarırdı: nə üçün öz orbitləri ilə hərəkət edən planetlər ciddi qaydaya əməl edir və müxtəlif istiqamətlərə xaotik uçmur? Nə üçün yuxarı atılmış əşyalar dəyişməz olaraq yerə düşür? Bu qanunauyğunluq nə ilə əlaqədardır?

Və hələ XVI yüzilliyin əvvəlində (məsələn, Kopernik tərəfindən) belə bir ehtimal irəli sürülmüşdü ki, hansısa ilahi qüvvə var ki, planetlərin forması və qarşılıqlı yerləşməsi ondan asılıdır. Nyuton təkcə izah etmir ki, səma cisimlərinin hamısı cazibə qabiliyyətinə malikdir, həm də bütün nəzəriyyəni məntiqi və əl çatan formula gətirib çıxarır. Beləliklə, Nyutonun ümumdünya cazibə qanunu belə ifadə olunur: “Kütlələri m1 və m2 olan, r məsafə ilə ayrılmış iki maddi nöqtə arasında qravitasiya cazibə qüvvəsi hər iki kütləyə mütənasibdir və onların arasındakı məsafənin kvadratına tərs mütənasibdir”.

G – qravitasiya sabiti olub 6,67384(80)10-11 m3/(kq ∙ s2) qiymətə malikdir.

Beləliklə, cisimlərin kütlələrini və onların arasındakı məsafəni bilərək biz onlara təsir edən cazibə  qüvvəsini  hesablaya bilərik. Amma, əlbəttə ki, o, yalnız böyük kütləli cismə münasibətdə çox və ya az hiss olunacaq.

Nyuton demişdir:

-Dahilik müəyyən istiqamətə cəmlənmiş fikirlərin dözümlülüyüdür.

Biz dünyanın mənzərəsini dəyişməyəkmi?

Nikolay Kopernik

1543-cü ildə Nürnberqdə işıq üzü görən “Səma sferlərinin fırlanması haqqında” kitabı Kainatın quruluşu haqqında təsəvvürləri alt-üst etdi. Onun müəllifi alim Nikolay Kopernik (1473-1543) bəyan etdi: Kainatın mərkəzi Yer yox (1500 il hesab olunurdu ki, Kainatın mərkəzi Yerdir) Günəşdir və planetlər onun ətrafında fırlanır. Onun əminliyi on illərlə müşahidələrə, ölçmələrə və hesablamalara əsaslanırdı.

Kopernikin əsərləri köhnə geosentrik nəzəriyyəni müdafiə edən kilsənin nüfuzuna zərbə vurdu.

Qeyd olunan kitabın nəşri elmi inqlabın, təbiət qanunları haqqında təsəvvürlərə qlobal yenidən baxılmasının başlanğıcı hesab olunur.

Kopernikin Polşanın Torun şəhərindəki abidəsi üzərində yazılıb: “Yeri yerindən tərpədən, Günəş və səmanı dayandıran”.

Enerjinin “dövranı”: Termodinamikanın qanunları

Keçmişdə hərəkət edən cismin yaratdığı hərəkətin nəticəsi “canlı güc” adlandırılırdı. Qotfrid Leybnis (1646-1716) bu kəmiyyəti cismin kütləsinin onun sürətinin kvadratına hasili kimi müəyyən etdi. Britaniya fiziki Tomas Yunq (1773-1829) “güc” əvəzinə “enerji” termini istifadə etməyi təklif etdi (latınca “fəaliyyət”, “güc”). XIX əsrdə tamamilə iki anlayış formalaşdı: kinetik enerji və potensial enerji. Birinci halda enerji hərəkət zamanı yaranır, məsələn, axan su dəyirman daşını fırladır və buğdanı una çevirir, dəzgahın işləyən burğusu onun detallarını qızmağa məcbur edir. İkinci halda isə söhbət o enerjidən gedir ki, əşya sükunət halında bu enerjiyə malikdir: deyək ki, trosdan asılmış yük yerə atıldıqda yerdə dərinlik aça bilər.

XIX əsrin ortalarında alim Ceyms Coul (1818-1889) mexaniki işin gedişində istilik almaq təcrübəsini qoyaraq nəticəyə gəlmişdir: bir enerji növü başqa enerji növünə çevrilə bilər. Enerjinin imkanları və ötürülmə üsullarını və çevrilməsini öyrənən fizika bölməsi – termodinamika belə yarandı. Və onun birinci qanunu (enerjinin saxlanması qanunu) belə ifadə olunur: enerji heç hardan yaranmır və heç hara getmir. Qapalı sistemdə onun miqdarı sabit qalır. Rudolf Klaurius (1822-1888) ikinci qanunu formalaşdırıb və bu qanuna görə istənilən enerji mübadiləsində və ya dəyişilməsində (məsələn, su qaynadıqda) enerjinin bir hissəsi itiriləcək.

İşığın yaranması: Nyutondan XX əsrə qədərki mülahizələr

İşıq nədir? O, necə və nə üçün yaranır? Bu sual hələ antik tədqiqatçıları maraqlandırmışdır. Amma işığın təbiətinin sistemli öyrənilməsinə yalnız XVII yüzillikdə başlandı.

İsaak Nyuton işığın korpuskulyar nəzəriyyəsi ilə çıxış edərək elan etdi ki, işıq işıqlanan cismin buraxdığı çox kiçik hissəciklərdən ibarətdir. Nə vaxt bu kiçik hissəciklər (və ya korpuskullar) bizim gözümüzə düşür, bu bizi məcbur edir ki, işıq mənbəyini görək. Həmçinin, Nyutonun fikrincə korpuskullar müxtəlif ölçülüdür. Və korpuskulların böyük və ya kiçik olmasından asılı olaraq onlar bizim gözümüzə düşdükdə biz bu və ya digər rəngləri görürük.

Nyutonun işləri ilə demək olar ki, eyni vaxtda holland fiziki Xristian Qyuqensin (1629-1695) “İşıq haqqında traktat” əsəri çap olundu və o hesab edirdi ki, işıq dalğa hadisəsidir. Ətraf “efirdə” elastik impulslar yayılır: işıq elektromaqnit dalğaları kimidir. İşığın elektromaqnit təbiəti haqqında C.Maksvell (1831-1879) yazmışdı, X.Lorens isə iddia edirdi ki, (1853-1928) atomların tərkib hissəsi olan elektronlar işığı uda və buraxa bilər. XX əsrin lap əvvəlində M.Plank (1858-1947) və A.Eynşteyn (1879-1955) kvant nəzəriyyəsini əsaslandırdılar və bu nəzəriyyəyə görə maddələr işığı paylarla və ya kvantlarla buraxır. Müasir elmdə belə versiya qalib gəldi ki, korpuskul və dalğa nəzəriyyəsi tamamilə uyğunlaşa bilər. İşıq sürəti isə ilk dəfə olaraq Danimarka astranomu Ole Ryomer (1644-1710) tərəfindən ölçülmüşdür: onun hesablamalarına görə o, 220000 km/s idi (müasir məlumatlar başqadır – 300000 km/s).

“Təzyiq edən atmosfer”

Torriçelli və onun axtarışları

Qədimdə Aristotel iddia edirdi: havanın çəkisi yoxdur. Amma XVII yüzillikdə Qalileyin şagirdi Evancelista Torriçelli (1608-1647) əksini sübut etdi.

Belə bir sual ona sakitlik vermirdi: nə üçün nasosla təmin olunmuş mexanizmlərdə su yalnız müəyyən hündürlüyə qədər qalxır?

1644-cü ildə təcrübə qoyulmuşdu ki, sonralar o, bütün fizika dərsliklərinə daxil olmuşdu: Uzunluğu təxminən bir metr olan şüşə boruya (trubkaya) civə tökülmüşdü. Tədqiqatçı borunun (trubkanın) açıq tərəfini barmağı ilə “bağlayaraq” onu civə ilə dolu qaba salır və barmağını açıq yerdən götürür. Heç nə mane olmurdu ki, maddə borudan (trubkadan) tökülsün, amma civə sütununun səviyyəsi 760 millimetr səviyyəsində donub qalmışdı. Aydın oldu ki, bizi əhatə edən hava çəkiyə malikdir: o, qabdakı mayenin səthinə təzyiq edir və onun boruda olan hissəsinin axmasına  mane olur.

“Yantarlıq” – bu maraqlıdır. Elektrik hadisəsi

Hələ bizim eradan əvvəl VII əsrdə filosof və alim Miletli Fales ona diqqət etmişdir ki, bir yun kəsiyi bir kəhrəba kəsiyinə (yunanlar onu “elektron” adlandırırdılar) sürtüldükdə kəhrəba yun kəsiyini və digər xırda şeyləri özünə cəzb edir. Amma o vaxt alimlər faktı qeyd etməkdən irəli getmədilər.

XVI yüzilliyin ikinci yarısında Uilyam Hilbert (1544-1603) özünün “Maqnit, maqnit cisimlər və böyük maqnit – Yer haqqında” kitabında “elektrik” terminini, başqa sözlə, hərfi mənada “yantarlıq” terminini istifadə etmişdir. Hilbert o cisimləri elektrik adlandırırdı ki, onlar da kəhrəba kimi sürtdükdən sonra xırda əşyaları cəzb etmək qabiliyyəti əldə edirdi. Həmçinin, o ehtimal edirdi ki, Yer öz mahiyyəti etibarı ilə böyük maqnitdir. Elektrikin qeyri-məhdud imkanlarının tədqiqi üçün əsas belə qoyuldu.

XVIII əsrin birinci üçdə birində ingilis alimi Stiven Qrey (1666-1736) müəyyən etdi ki, bəzi materiallar təkcə “elektriklənmə” yox, həm də alınan yükü uzaq məsafəyə ötürmək qabiliyyətinə malikdir. Keçiricilik belə kəşf olundu. Bundan başqa, Qrey ona diqqət etdi ki, bəzi maddələr bu xassəyə malik deyil – beləliklə, elmdə keçirici və izoləedici anlayışı istifadə edilməyə başlandı. Fransız təbiətşünası Şarl Fransua Dyufe (1698-1739) qeyd etdi ki, bəzən elektriklənmiş əşyalar bir-birini cəzb edir, bəzən də itələyir: müsbət və mənfi yüklər haqqında təsəvvürlər belə yarandı.

Miletli Fales yazırdı: “Bədənin xoşbəxtliyi sağlamlıqda, ağılın xoşbəxtliyi bilikdədir”.

Banklar və dirəklər: elektrik yükünü saxlamaq

XVIII əsrin ortalarında elektrikin tədqiqi bir çox ölkələrdə aparılırdı. Kollaad Piter van Muşenbruk (1692-1761) sürtünmədən yaranan elektrik yükünü toplamaq üçün “leyden bankı” yaratdı. Atmosfer elektriki üzrə təcrübələri Rusiyada Mixail Vasileviç Lomonosov (1711-1765) və Georq Rixman (1711-1753) aparırdı. Rixman ildırımı “tutmaq” cəhdi zamanı hələk olmuşdur.

1800-cü ildə italiyalı alim Alessandro Volta (1745-1827) ehtimal etdi ki, maddə keçirici yox, həm də cərəyan mənbəyi ola bilər və dünyada ilk generator yaratdı: iki müxtəlif metaldan hazırlanmış dairələr yığın halında yığılaraq duzlu su, ya da duz məhlulu ilə isladılmış parça və ya kağız ilə bükülürdü. Əgər tədqiqatçı “volt dirəyi”nin iki sonluğun birləşdirən naqilə toxunurdusa o, həssas sancmanı hiss edirdi. Başqa sözlə kimyəvi enerji elektirik enerjisinə çevrilirdi.

XIX əsrin başlanğıcında elektrikin maqnetizm ilə əlaqəsinə aid ilk tədqiqatlar meydana çıxdı: məsələn, kompasın  yanında “volt dirəyi” qapanırdısa, kompasın əqrəbi kənara çıxırdı. 1820-ci ildə fransız alim Andre-Mari Amper (1775-1836) sübut etdi: maqnit təsirinin intensivliyi elektrikin intensivli ilə əlaqədardır və “elektirik cərəyanı” və “cərəyanın gücü” anlayışlarını elmə daxil etdi. Elektrik cərəyanının mahiyyəti ondan ibarətdir ki, mənbədən keçirici boyu “cərəyan istifadəçisi” tərəfə doğru hansısa yüklü hissəciklərin axını hərəkət edir. Bu gücün vahidi tədqiqatçının şərəfinə amper adlandırılmışdır.

Elektrik gərginliyinin ölçmə vahidi Alessandro Voltun xidmətlərinin qiymətləndirilməsi olaraq “Volt” adlanır.

Onda məğz var! 

Con Tomson atom haqqında

“Atom” anlayışı hələ Qədim Yunanıstanda mövcud idi. Amma Demokritin  bu termini işə salan ideyası o vaxt inkşaf tapmamışdı.

Mixail Vasileviç Lomonosov yazmışdır ki, istənilən maddə korpuslardan (o, molekulları belə hesab edirdi) və elementlərdən (başqa sözlə, atomlardan) ibarətdir. O, həmçinin ehtimal söyləmişdir ki, hissəciklər fırlanan hərəkətdədir.

XIX əsrin sonunda ilgilis fiziki Cozef Con Tomson (1856-1940) bəyan etmişdir: atom maddənin ən kiçik hissəciyi deyil (əvvəllər hesab olunurdu ki, atom maddənin ən kiçik hissəciyidir). O, atomun tərkibində daha kiçik tərkib hissəsini  ayırdı ki, onu da elektron adlandırdı. Tomsonun fikrincə mənfi yüklənmiş elektronlar müsbət yüklü atomda təxminən kişmiş keksdə yerləşən kimi yerləşir.

Nüvələrin axtarışında

Ernest Rezerfordun kəşfi

Ernest Rezerford (1871-1937) “nüvə fizikasının atası” hesab olunur. O, bir dəfə nümayiş təcrübəsi aparır: radioaktiv alfa-hissəcikləri axınını qızıl falqa lövhəsinə istiqamətləndirir. Nəticə gözlənilməz olur: bəzi hissəciklər lövhədən kənara atılır; bu tamamilə sübut edir ki, atom alimlərin əvvəllər düşündüyü kimi bir o qədər bircinsli deyil “Kişmişli keks” nəzəriyyəsi məğlub oldu: aydın oldu ki, atomun daxilində təkcə bərabər paylanmış elektron “kişmişlər” yox, həm də hansısa sıx maddə var. Rezerford onu nüvə adlandırdı. Nüvə müsbət yük daşıyır, elektronlar isə mənfi yük. Elektronlar planetlər Günəş ətrafında fırlandığı kimi nüvə ətrafında fırlanır. Odur ki, atomun yeni modeli “planetar” model adlandırıldı. Atomun tədqiqi bununla başa çatmadı: onlar yeni səviyyəyə çıxdı.

Hər şey nisbidir

Albert Eynşteynin nəzəriyyəsi

XX yüz illiyin əvvəlində Albert Eynşteynin (1879-1955) sayəsində elmdə növbəti inqilab baş verdi: bütün Kainatda zaman eyni qaydada axdığı, fəza da ümumi qanun ilə ölçü dünya mənzərəsi əsaslı dəyişikliyə məruz qaldı. Eynşteyn bəyan etdi: hər şey nisbidir, fəza və zaman qırılmaz olaraq sürət ilə bağlıdır. Siz nə qədər sürətlə hərəkət etsəniz, zaman sizin üçün bir o qədər ləng uzanacaq. Beləliklə, işıq sürətinə yaxınlaşan sürətlə Kainatda səyahət edən kosmanavt yerə qayıdarkən onun ekiz qardaşına nəzərən cavan olacaq. Nə üçün məhz işıq sürəti nisbilik nəzəriyyəsində “dayaq nöqtəsi” oldu? Müəyyən edilmişdir ki, o, istənilən koordinatlar sistemində eynidir.

Belə alınır ki, əgər biz işıq sürətinə bərabər sürət əldə etsək, onda zaman bizim üçün tam dayanar, əgər bu sürətdən artıq sürət əldə etsək onda zaman geriyə qayıdar. Bu nə qədər realdır?

Bu suala Eynşteyn tərəfindən elmi dövrüyəyə gətrilmiş dünyada ən məşhur formul cavab verir:

E = mc2

E – hərəkət edən obyektin enerjisi; – onun kütləsi; c isə vakumda işığın sürətidir. Başqa sözlə, obyekt nə qədər sürətlə hərəkət edirsə, bir o qədər ağır olacaq. Uyğun olaraq hərəkət üçün lazım olan enerjisi də artacaq. İşıq sürəti əldə etdikdə kütlə sonsuz olacaq və bir o qədər də sonsuz enerji tələb olunacaq. Uyğun olaraq işıq sürəti ilə yalnız işıq özü hərəkət edə bilər, çünki onun kütləsi yoxdur.

Qabarmalar və çəkilmələr

Onları nə yaradır?

Həm Günəş, həm də Ay Yerdə olan hər şeyə Nyutonun ümumdünya qanununa uyğun olaraq təsir edir. Səma cisminə yer səthinin sahəsi nə qədər yaxın olursa, cazibə qüvvəsi ona bir o qədər güclü təsir edir. Uyğun olaraq, bu sahədə  su sanki Günəşə ya da Aya “can atır” qabarma başlayır. Planetin həmin vaxt maksimum uzaqda olan sahəsində uyğun olaraq çəkilmə baş verir. “Günəş” və “ay” qabarmaları üst-üstə düşə və ya düşməyə bilər (Ay və Günəşin vəziyyətindən asılı olaraq): bu qabarmalar üst-üstə düşdükdə qabarma daha yüksək alınır.

Qəribə deyil ki, Ay özünün böyük olmayan ölçüsünə baxmayaraq günəşə nəzərən daha böyük təsir göstərir, axı o Yerə daha yaxın yerləşir!

Bataqlıq və tərpənən qum

Təhlükəlidir! 

Sirli bataqlıqların və qumların öz dərinliklərində heyvanları, insanı və  ya hətta avtomobili gizlətmək qabiliyyətinə malik olmaq “qorxusu” hamıya məlumdur. Amma, bu qəribə təsir nə ilə əlaqədardır? Qumdan başlayaq.

Qəribə olmasa da tərpənən qumun davranışında “günahkar” qum özü yox, sudur. İş ondadır ki, sorma effekti yaranması üçün dərinlikdə yerləşən su mənbəyi lazımdır. Əgər su hansı səbəbdənsə səthə çıxırsa, o, sanki qum dənələrini bürüyür və boş qum-su “yastığı” əmələ gəlir və burada qumlar arasındakı hava təbəqəsi su ilə əvəz olunur. Bu zaman səthdə qum hansı vaxta qədərsə quru qala bilər.

Əgər bu quma nəsə təzyiq etməyə başlayırsa, məsələn, insan ayağı və ya heyvan pəncəsi bütün davamsız kütlə hərəkətə gəlir və cəhd edir ki, bu təsir ilə yerini dəyişmiş, su ilə qarışmış qumu yerinə “qaytarsın”. Sorulma başlayır. Çıxmaq olduqca çətindir, ona görə ki, istənilən hərəkət daha böyük əks fəaliyyət yaradır.

Bataqlığa gəldikdə isə sorulma effektinə yalnız çeyillik bataqlığı – dibində çürümüş üzvi tullantılar təbəqəsi əmələ gəlmiş bataqlıq malikdir. Çeyillik xüsusi tip mayeyə malikdir, ona nə qədər güclü təsir olursa, o bir o qədər özüllü olur. Əgər bu təbəqəyə çəkisi çox olmayan cisim düşürsə, o batmır. Nisbətən ağırlar batır. Axı istənilən hərəkət dayağa, bu halda çeyilə təzyiqi artırır. Odur ki, ora düşən canlı varlıq praktiki olaraq hər zaman ölümə məhkumdur.

Hesab edilir ki, qum dənələrinin sürtünməsi səbəbindən yaranan elektrik yükləri səbəbindən də qum tərpənən ola bilər. “Yüklənmiş” olduqda onlar bir-birini itələyir.

 Fuko rəqqası: və hər halda yer fırlanır

1851-ci ildə Parisdə Panteon binasında qeyri-adi qurğu meydana çıxdı. Paris Elimlər Akedemiyasının üzvü Jan Bernar Leon Fuko (1819-1868) kümbəzin konustruksiyasına çəkisi 28 kiloqram olan iti rəqqas asdı. Döşəməyə qum səpildi, rəqqasın asıldığı naqilin uzunluğu (67 metr) elə seçildi ki, iti uc qum üzərində iz qoya bilsin. Rəqqas bir titrəyişi 16 saniyəyə edirdi; görünürdü ki, qum üzərində hər bir yeni iz əvvəlkinə nəzərən demək olar ki, 3 mm yerini dəyişirdi. Beləliklə, titrəyişlər müstəvisi yerin fırlanma istiqamətinin əks istiqamətinə dönürdü. Rəqqas isə yalnız bir müstəvi üzərində hərəkət edirdi. Deməli o yox, döşəmədə çəkilmiş dairə – Yer planeti ilə birlikdə dönürdü.

İşığın kütləsi yoxdur, amma çəkisi var. Bu o, deməkdir ki, ağırlıq qüvvəsinin təsiri ilə işığı əymək olar.

Sahə, elektromaqnit sahəsi. Bu nədir?

Çox illər boyu tədqiqatçılar laborotoriyalarda elektrikin  “işi” nəticəsində maqnit sahəsinin yaranmasını müşahidə etdilər. Amma başqa yol ilə getmək olarmı – maqnit sahəsi yaratmaq yolu ilə elektrik almaq?

1831-ci ildə ingilis alimi Maykl Faradey (1791-1867) sübut etdi ki, bu mümkündür. Maqnit qütbləri arasında naqil yerləşdirərək alim müşahidə etdi ki, naqil qütblərə yaxınlaşdıqda onda cərəyan yaranır. O, elektromaqnit sahəsi haqqında təlimin əsasını qoydu: maqnetizm və elektirik təkcə bir-birini yaratmaq qabiliyyətinə yox, həm də bütövlükdə eyni mahiyyətə malikdir və müxtəlif şəraitlərdə özünü müxtəlif cür göstərir. Bir qədər sonra Faradeyin yerlisi Ceyms Klerk Maksvell bu nəzəriyyəyə tamlıq verdi, əksər prosesləri tənliklər və formullar ilə ifadə etdi.

Kütlə və çəki

Kütlə və çəki; fərq nədədir?

Gündəlik danışıqlarda biz “kütlə” və “çəki” anlayışları arasında fərq qoymuruq. “Kütləsi 800 qram olan tort” və ya “çəkisi 800 qram olan tort”? Eyni deyilmi? Fizika üçün yox.

Elmi nöqteyi-nəzərdən kütlə dəyişməzdir: nə sürətdən, nə hesablama sistemindən, həm də digər cisimlərlə qarşılıqlı təsirdən asılı deyil. Kütlə kiloqramlarla ölçülür. Yer cazibəsinin təsiri ilə yaranan güc isə çəki adlanır. Bu gücü cisim dayaq və ya asmaya “əlavə edir”. O, nyutonlarla ölçülür və F = mg formulu ilə hesablanır: m – cismin kütləsi, g – sərbəst düşmə təcilidir (cismə cazibə qüvvəsi verən sərbəst düşmə təcili təxminən 9,81 m/s2-a bərabərdir).

Və nəhayət, çəki kütlədən fərqli olaraq bu cismin yerləşdiyi mövqedən asılıdır.

Dost və düşmən

Qəribə sürtünmə

Siz fikirləşmisinizmi ki, bizim həyatımızda çox şey, çox gözəl hadisə, sürtünmə ilə bağlıdır? Biz qışda küçə ilə gedirik – sürüşkən yola ayaqqabımızın altının sürtünməsinin “keyfiyyətindən” hərəkətin təhlükəsizliyi asılıdır. Bizə ocaq yandırmaq lazımdır – sürtünmə bizə kömək edir ki, kibriti yandıraq. Bir çox mexanizmlərin işi sürtünmədən asılıdır. Sürtünmə bizim məqsədimizə mane ola bilər, məsələn, əgər üzərinə qum səpilmiş qış yolunda xizək üzərində ağır yük daşımaq lazım gəldikdə. Deməli bu hadisə bizim üçün həm düşmən, həm də dost ola bilər. Fizika nöqteyi-nəzərindən sürtünmə nədir?­ Bütövlükdə cisimlərin bir-birinə nisbətən hərəkəti zamanı və ya cismin maye, ya da qaz halında mühitdə hərəkəti zamanı qarşılıqlı təsir prosesidir.

Onun bir neçə növü mövcuddur.

Bu, məsələn, sükunət sürtünməsidir – cisimləri bir-birinə nəzərən hərəkətə gətirmək lazım olduqda biz bu qüvvəni aradan qaldırırıq. Sürüşmə sürtünməsi – cisimlərin hərəkəti zamanı yaranır bu zaman o, sükunət sürtünməsinə nəzərən az olur. Nəhayət, cisim dayaq boyu hərəkət etdikdə yaranan sürtünmə – bütün sürtünmə növlərinin ən zəifi.

Sürtünməni yaxşılaşdırmaq (və ya əksinə, azaltmaq) üçün müxtəlif sürtkülər istifadə olunur. Klassik nümunə maşın yağıdır.

İlk dəfə olaraq sürtünməyə aid qanunlar haqqında Leonardo da Vinçi söyləyib. Onun təklif etdiyi qanun belədir: “digər cismin səthi ilə təmas zamanı yaranan sürtünmə qüvvəsi hərəkətin əks istiqamətinə yönəlib və toxunan səthlərin sahəsindən asılı olmur”.

Sürtünmə qüvvələrini hesablayarkən μ – sürtünmə əmsalı istifadə olunur. Onun qiyməti obyektin hazırlandığı materiallardan asılı olur.

“Elmə görə” alovu söndürək

Dayan, od

Gəlin odu söndürməyin bir neçə üsuluna baxaq: onlar elmi məlumatlarla necə əlaqələnir. Əgər insanın üstündə paltarı yanırsa, nə üçün onun üzərinə örtük salınır? O səbəbdən ki, tavada yanan məhsulu qapaq ilə kip bağlamaq təklif olunur. Bu, yanmaq üçün lazım olan oksigenə mane olur ki, yanma mənbəyinə “çatmasın”.

Yeri gəlmişkən, fiziklər iddia edirlər ki, əgər alov isti su ilə söndürülsə, soyuq su ilə söndürməyə nəzərən daha tez olar. İş ondadır ki, qaynar su tez buxara çevrilir və uyğun olaraq təzə havanın alova yaxınlaşmasına mane olacaq. Amma, təəssüf ki, texniki olaraq bunu həyata keçirmək çox çətindir. Və yanan elektrik cihazlarını su ilə söndürməyin – yadda saxlayın ki, su elektriki əla keçirir.

Çəkisizlik hadisəsi

Yaxşı asılırıq. 

Biz aydınlaşdırdıq ki, kütlə nədir və o, çəkidən nə ilə fərqlənir. Çəkisizlik nədir? Bu elə vəziyyətdir ki, cisimin çəkisi praktiki olaraq yox olur. Kütlə əvvəlki kimi qalır – başqa sözlə, əgər insan 70 kq idisə, kiloqramları hamısı onda qalır. Çəkisi isə...

Bəzən eşitmək olur ki, məsələn, MKS kosmonavtlarına Yerin cazibə qüvvəsinin təsiri dayanır, uyğun olaraq çəkisizlik effekti yaranır. Bu tam belə deyil.

Siz yuxarı mərtəbələrdən liftlə aşağı düşərkən liftin yerindən tərpəndiyi anı xatırlayın. Sizə elə gəlir ki, sizi sanki döşəmədən “qaldırırlar”. İş ondadır ki, əgər cisim dayaq və asılqan ilə birlikdə aşağıya hərəkət edirsə və bu zaman onun sürətlənməsi sərbəst düşmə təcilinə doğru olursa, onda onun çəkisi azalır. Sürətlənmə xüsusi kəmiyyət olub göstərir ki, cisimin sürəti nə qədər sürətlə dəyişir: sütətin zamana nisbəti. Əgər cisimin sürətlənməsi sərbəst düşmə təcilinə yaxınlaşırsa (9,81 m/s2), onda cisimin çəkisi sıfra yaxınlaşır.

Sərbəst düşmə təcilinə bərabər sürətlənmə ilə Yer ətrafında hərəkət edən stansiyada  olan kosmonavt məhz belə vəziyyətdə olur. Həm də təkcə kosmonavt yox, onları əhatə edən əşiyaların hamısı. Belə sürətlənmə mərkəzəqaçma adlanır. Böyük aydınlıq üçün biz məktəblinin dediyini yada salaq: “kosmonavtlar sanki daima fasiləsiz düşmə vəziyyətindədirlər, amma düşmürlər”.

Sərbəst düşmə təcili Yerin qütblərində ekvatorda olduğundan bir qədər çoxdur, amma təxmini hesablamalarda adətən 9,81 ədədi istifadə olunur.

Canlı təbiət 

Dil və ağız: Canlı təbiətdə fizika

Sizin itiniz var? Bu halda siz yəqin ki, görmüsünüz ki, istidə sizin köpək ağzını açır və dilini çıxarır. Əgər siz krokodili müşahidə etmisinizsə, onda mümkündür ki, siz diqqət etmisiniz ki, çox vaxt o, ağzı açıq uzanır. Bu zaman o gözləmir ki, ağıza təsadüfən qənimət düşəcək. Bütün bunlar nə deməkdir?

Bizə isti olduqda tərləyirik. Bu, termotənzimləmənin təbii üsuludur: buxarlanan maye bədəni soyudur. İtdə bizdə (insanda) olan kimi tər vəzləri yoxdur. Əgər tər vəzləri olsaydı da, onların tük örtüyü bu vəzləri mənasız edərdi – axı buxarlanma çətinləşərdi. Odur ki, it dilini çıxarır (yeri gəlmişkən, dil itdə bədən ilə müqayisədə böyükdür) və ondan buxarlanan selik soyumağa kömək edir. Krokodil də analoji edir və bəzi digər heyvanlar da.

Baş vurmaq alınmayacaq!

Ölü dəniz

Yer kürəsində dəniz (daha dəqiqi duzlu göl) var ki, onun suyunda digər su hövzələrində çimə bildiyimiz kimi çimmək olduqca problemlidir. Bu Ölü dəniz İordaniya və İsrailin ərazisində yerləşir. O, özünün qeyri-adi duzluluğu ilə şöhrət qazanıb: onun sularında mineral maddələrin miqdarı digər dənizlərdə olan analoji göstəricidən orta hesabla 7 dəfə çoxdur. Ölü dənizin suyunun bir litrində 270 qrama yaxın duz var. Bunun səbəblərindən biri güclü buxarlanmadır.

Ölü dənizin praktiki olaraq suyuna baş vurmaq mümkün deyil və bu da onun suyunun yüksək sıxlığı ilə əlaqədardır. Amma suyun səthində uzanaraq günəş vannası qəbul etmək olar. Sıxlıq formul üzrə hesablanır:

ρ = m/V

m – cismin kütləsi, V – onun həcmidir. Ölü dənizdə bu göstərici 1,3 – 1,4 q/sm3 təşkil edir.

Səthi gərilmə

Hər yay nohurların, göllərin və bataqlıqların səthində qəribə kiçik canlılar – su hörümçəklərini görmək olar. Onlar cəldliklə suda qaçır, sədlərin üzərindən atlanır və başgicəlləndirici piruetlər edir (bir ayağının üzərində dönür). Amma su hörümçəyinə nə imkan verir ki, səthdə qalsın və batmasın?

Birincisi, su hörümçəyinin bədəni və pəncəcikləri demək olar ki, hiss olunmayan tüklərlə örtülü olur. Onlar xüsusi vəzlərin köməyi ilə sürtkü ilə örtülür ki, o da islanmaya mane olur. Həmçinin hər bir pəncənin sahəsini və uyğun olaraq dayağı artırır.

Amma, bununla yanaşı prosesə maraqlı fiziki kəmiyyət – səthi gərilmə qüvvəsi qoşulur. İstənilən mayedə molekullar bir-birini cəzb edir. Onlardan səthdə olmaq “bəxtəvərliyi” olanlar qonşuların olmaması səbəbindən qüvvənin çox hissəsini daxilə, daha dəqiqi, aşağı istiqamətləndirir. Beləliklə, mayenin səthində səthi gərilmə qüvvəsi fəaliyyətə başlayır, görünməyən elastik örtük tipində nəsə əmələ gətirir. Deməli, su hörümçəyinə səthdə qalmağa ciddi fizika qanunları kömək edir. Suda daha iri canlılar da qaça bilər, məsələn, uzunquyruq Amerika kərtənkələsi. Amma bu halda da pəncələrin böyük sahəsi və kərtənkələnin onlarla ağlasığmaz sürətlə hərəkəti kömək edir, odur ki, su səthinin “təbəqəsi” pozulmağa macal tapmır.

Sabun köpüyü yumrudur, çünki onun bütün hissələri bərabər cazibəyə malikdir, sanki minlərlə kiçik hörümçəkciklər bir-birini ayaqları vasitəsi ilə tutub.

Təbiətdə və elmdə elastiklik

Huk qanunu

Üzərinə bir neçə quş qonmuş ağac qanadlarında (budaqlarında) nə baş verir? O, əyiləcək. Daha bir quş qonur, sonra daha biri, sonra yenə... Onların ağırlığının təsiri ilə ağacın budağı getdikcə daha çox əyilir. Müəyyən müddətdən sonra quşların bütün dəstəsi pırıldayıb uçur. Və budaq dərhal əvvəlki vəziyyətinə qayıdır. Ona elastiklik qüvvəsi təsir edir. Fizikada materialın deformasiya zamanı ilkin formanı alması elastiklik adlanır. Elastiklik qüvvəsi həmin anda əşyaya hansısa təsir olduğu zaman əşyanın tamlığını qoruyur. Bu qüvvənin həddi varmı? Əlbəttə. Gəlin təsəvvür edək ki, üzərində quşlar olan budağa kök keçəl kərkəs də oturur. Çox güman ki, budaq sadəcə qırılacaq – başqa sözlə, elastiklik “bacarmır”, budağa təsir edən güc olduqca böyük olub. Odur ki, elmdə “elastiklik həddi” anlayışı var: bu, maksimum mümkün olan gərginlikdir ki, ondan sonra bu və ya digər material dönməz olaraq deformasiyaya uğrayır. Bu və ya digər materialı deformasiyaya uğratmaq üçün lazım olan güc miqdarı elastiklik modulu adlanır. Məsələn, kauçukun modulu kiçik, amma, elastiklik həddi böyükdür. 1660-cı ildə Britaniya tədqiqatçısı Robert Huk (1635-1703) qanunauyğunluq kəşf etdi ki, sonra bu onun adı ilə adlandırıldı. Bu qanun belədir: Cismin deformasiyası bu cismə təsir edən qüvvəyə proporsionaldır. Bu qanuna çoxlu sayda formullar uyğun gəlir, çünki, tədqiq olunan cisimlərin çoxlu müxtəlif variantları və kateqoriyalarına baxmaq lazım gəlir. Məsələn, “Huk qanunu nazik sterjen üçün” belə olacaq:

F = kΔl

F – sterjenə təsir edən qüvvə, Δ– sterjenin uzunluğunun dəyişməsi (uzanma, sıxılma), k– elastiklik əmsalı.

Elastiklik əmsalı konkret materialın xassələrindən asılıdıır, odur ki, hər bir halda xüsusi baxılır.

Ətalətin “zarafatları”

Həyat bizi ora-bura səpələyib...

Hamı avtobusda, avtomobildə və metroda gedib. Və hamı yaxşı bilir ki, nəqliyyat vasitəsi qəflətən saxladıqda nə baş verir. Baqaj rəfdən tökülür, sərnişinlər isə bir-birinin üzərinə yıxılır. Amma razılaşın ki, bu xaosun öz qanunauyğunluğu var. İnsanlar yıxılır və ya əgər əylənmə bir o qədər kəskin olmadıqda hərəkət istiqamətinə əyilir (meyillənir). Nə üçün?

Bunun üçün biz Qalileyin ətalət haqqında mühakimələrini (sonradan Nyutonun qanunlarında möhkəmlənib) yada salmalıyıq: əgər cismə heç bir xarici qüvvə təsir etmirsə, onda o, sükunət vəziyyətində olacaq və ya bərabər düzxətli hərəkət edəcək.

Amma Kainatın heç bir nöqtəsində olduqca müxtəlif qüvvələrin təsirindən azad olmaq mümkün deyil. Deməli, cisim istənilən koordinat sisteminə nəzərən nə daima sükunətdə, nə də daima hərəkətdə ola bilməz. Amma bununla belə demək olar ki, obyektlər ya öz sükunət halını saxlamağa, ya da sabit sürətlə hərəkəti saxlamağa “can atır”. Bu cəhd ətalət adlanır. Həm də o, birbaşa obyektin kütləsindən asılıdır: razılaşın ki, almanı yerindən tərpətmək çox tonlu qaya parçasını yerindən tərpətməkdən  olduqca asandır. Belə alınır ki, nəqliyyat vasitəsi tormozlandıqda onda olan sərnişinləri və əşyaları ətalət məcbur edir ki, hansısa müddətdə öz irəli hərəkətini “saxlasın”. Maşın yerindən tərpəndikdə nə baş verir? Tamamilə doğrudur, onda olan hər şeyə təsir edən ətalət insanları və əşyaları “itələyir”, amma bu dəfə geriyə.

Məhz ətalət qanununa uyğun olaraq yolda çox tonlu fuera yüngül maşına nəzərən daha təhlükəlidir: onların ləngimə yolu daha uzundur.

İerixon borusu

Həqiqət və ya uydurma?

“İerixon borusu” ifadəsi çoxdan qanadlı olmuşdur. Əhdi-ətiqdə İerixon şəhərinin alınması haqqında nağıl var: “Və şeypur çaldılar, xalq bərk səslə qışqırdı və bundan divarlar bünövrəyə qədər uçdu və ordu şəhərə daxil oldu və şəhəri tutdu”. Başqa sözlə, əfsanəyə görə divarlar görünməmiş güclü səsin təsirindən dağılmışdı. Amma şeypurların, hətta olduqca böyük şeypurların səsi ilə qala divarını uçurmaq olarmı?

Tədqiqatçıların nöqteyi nəzərincə belə variant mümkün ola bilərdi, əgər minlərlə şeypurun  səsi sayəsində rezonans yaransaydı. Bu rezonansa görə də divar uçur. Amma bu, az ehtimaldır, çünki, divar olduqca qeyri bircinsdir. Mümkündür ki, İerixon zəlzələ nəticəsində məhv olub və ya belə də qəbul etmək olar ki, qədim israillilərə müasir texnologiyalardan üstün texnologiya məlum olub.

Yenə nəqliyyat haqqında

Necə tullanım! 

Biz filmlərdə görmüşük ki, qəhrəmanlar hərəkətdə olan vaqondan və ya avtomobildən tam hərəkət zamanı necə tullanır. Fikirlər nə deyəcək – bunu necə düzgün etmək olar?

Hərəkətin gedişində irəliyə tullanmaq? Amma ətalət onsuz da sizi irəli itələdiyindən “tullanan” sürəti və zədələnmə riskini artırır. Onda geriyə? Fizikanın nöqteyi nəzərindən bu düzgündür, amma özünü təhlükəsiz etmək mürəkkəbdir, axı siz hər şeydən əvvəl kürəyi üstə yıxılacaqsınız. Kaskaderlər çox vaxt qatarın hərəkətinə nəzərən geriyə tullanırlar və bu zaman tullanma istiqamətinə  kürək ilə dururlar. Amma təcrübəsiz adam üçün bu fantastikadır. Beləliklə, mütəxəssislər hər halda irəli və ya yana tullanmağı, qruplaşmağa cəhd etməklə təklif edirlər. Ən başlıcası odur ki, belə təcrübələr qoyulmasın və belə tullanışlar yalnız, olduqca vacib olduqda icra edilsin.

Mən ultrasəsi eşidirəm

Sakit! 

“Dalğa” anlayışı təkcə su ilə əlaqədar deyil. Dalğalar qaz halında mühitdə də, hətta bərk mühitdə də yayıla bilər.

Səs də dalğalar şəklində yayılır! Həm də təkcə səs mənbəyi (onu yaradan) əsas deyil, eyni zamanda o da vacibdir ki, bizim hiss orqanlarımız onu necə qəbul edir. Titrəyişlər tezliyi nə qədər yüksəkdirsə, səs bir o qədər yüksəkdir. Tezlik nə qədər  aşağıdırsa, uyğun olaraq səs də bir o qədər aşağıdır. Amma, iş ondadır ki, insan qulağı yalnız müəyyən diapazonda səsləri qəbul edə bilir. Orta hesabla biz dalğaları qəbul edə bilirik ki, onların tezliyi saniyədə 16-dan 16000-20000 titrəyişə qədər olsun. Əgər tezlik yüksəkdirsə bizim əksəriyyətimiz sadəcə bu səsi eşitmirik. Adətən ultra səsə o tezliklərin hamısı daxildir ki, onlar 20000 titrəyişdən çoxdur. Onları eşitmək üçün xüsusi aparat tələb olunur.

İnfrasəs

Panika yaradan tezliklər

Əgər ultrasəs yüksək tezlikli səsdirsə, onda infrasəs insanın qəbul edəcəyi səsdən aşağı tezlikli səsdir. Adətən bu, 16 hersdən aşağıdır. Təbiətdə infrasəs, zəlzələlər zamanı planetin qabığında, qasırğa zamanı yaranır; təbii şəraitlərdən uzaq şəraitlərdə o ağır texnika ilə generasiya ola bilər: turbinlərlə, mühərriklərlə və şaxta avadanlıqları ilə. İnfrasəs çox yaxşı yayılır, iri obyektlərdə isə titrəyişə səbəb olur.

Onun qəddarlığı ondadır ki, insan qulağı tərəfindən eşidilməsə də güclü mənfi təsir edə bilər; qorxu pristupu, narahatlıq, ürək ritminin pozulması, xüsusi ciddi hallarda isə hətta daxili orqanların zədələnmələrini yarada bilər.

Suda infrasəs yüz kilometrlərlə yayılır, balinalara və digər canlılara istiqamətlənməkdə kömək edir.

Bumeranq və fizika

O, qayıtdı! 

Avstraliya aborigenlərinin ov silahı olan bumeranq atıldıqdan sonra sahibinə qayıtması həmişə hamının heyranlığına səbəb olub (Həqiqət xatirinə deyək ki, belə atılan silahlar təkcə Avstraliyada mövcud deyil. Müasir bumeranqların əksəriyyəti heç də ov üçün deyil, sadəcə oyuncaqdır). Bumeranqın xüsusiliyi nə ilə izah olunur?

Əgər o, sizin əlinizə düşərsə, onun “qanadlarına” baxın. Siz yəqin ki, ona diqqət edəcəksiniz ki, formaca onlar təyyarənin qanadını xatırladır – aşağıdan yastı, yuxarıdan isə bir qədər şişkin. Bundan əlavə, bumeranqın hər bir pəri adətən qarşı tərəfdə qalın, arxada nazik olur. Bu yeganə variant deyil, kifayət qədər çox variantlar mövcuddur. Amma hamısını bir şey birləşdirir: təkcə forma əsas deyil, həm də o əhəmiyyətlidir ki, məhz bumeranqı necə atmaq lazımdır. Aborigenlər atışdan əvvəl onu vertikal tuturlar və güclə irəliyə buraxırlar. Bumeranq fırlanaraq uçur və burada qaldırıcı qüvvə hərəkətə keçir. Cismin hərəkət istiqamətinə perpendikuliyar olan qüvvə belə adlanır. Bu qüvvə ona görə yaranır ki, axın (hava, qaz, maye) cismi qeyri simmetrik əhatə edir. Bundan başqa qiroskopik effekt işə düşür – fəzada fırlanarkən davamlılıq (sadə qiroskopa daha bir misal fırfıra və ya fırlanqıcdır). Bir sözlə, faktorların birliyi – fırlanma, qiroskopik effekt və qaldırıcı qüvvə birliyi bumeranqı məcbur edir ki, dövr edərək onu atan adama qayıtsın.

Əgər bumeranq hədəfi, məsələn, quşu vurursa o, artıq sahibinə qayıda bilmir, yerə düşür.

220 voltda zərbə

O, həmişə eynidir?

İlk baxışda qəribə sualdır, belə deyilmi? Əgər fikirləşsək, o bir o qədər də sadəlövh deyil. Xüsusən də iş bizim şəxsi təhlükəsizliyimzə aiddirsə. 220 volt – bu, belə deyək ki, cərəyanın “işçi gərginliyidir” və o, sizin məişət texnikanızı və digər gündəlik istifadə əşyalarınızı qidalandıra bilər. Amma, əgər siz özünüzü ehtiyatsız aparsanız və cərəyan altına düşsəniz, onda insan bədənindən keçən zərbənin qiyməti müxtəlif olduğu kimi nəticə də müxtəlif ola bilər. Məsələn, əgər insan bir əlinin barmaqları ilə kontaktlardan tutsa və bu zaman onun ayaqları keçirici olmayan səth üzərindədirsə, əlbəttə, belə zərbə xoşagəlməz olacaq, amma, çox güman ki, fatal sonluq baş verməyəcək. Əgər hətta bir barmaqla açıq naqilə toxunulsa və həmin adam nəm torpaq üstündə olsa, iş çox pis nəticələnə bilər.

Yadınıza düşürmü ki, su çox yaxşı keçiricidir? Quru dəriyə malik insan açıq naqilə toxunduqda az təhlükədə olur, nəinki, əlləri tez-tez tərləyən insan.

Unutmayın ki, cərəyanın insan orqanizminə təsiri əzələlərin güclü yığılmasına səbəb olur. Odur ki, pis izolə olunmuş naqili əlinə almış adamın vəziyyəti naqilə dirsəyi ilə təsadüfən toxunan adamın vəziyyətinə nəzərən daha təhlükəli olur. Birinci halda risk var ki, cərəyanın təsiri ilə cərəyanın mənbəyinə ayrılmaz tutma baş versin.

Cərəyan vurduqda sağlamlığın ümumi vəziyyəti də əhəmiyyət kəsb edir, amma bu, artıq fizikaya aid deyil.

Göy gurultusu fiziki hadisə kimi

Olduqca atmosferlidir!

Nə üçün biz əvvəlcə ildırımı görürük, sonra göy gurultusunu eşidirik? Belə geniş yayılmış zarafat mövcuddur: ona görə ki, gözlər öndədir, qulaqlar isə bir qədər arxada. Fiziklər başqa fikirdədirlər. İldırım boşalması baş verdikdə onu əhatə edən atmosfer ani olaraq ağlasığmaz hədlərə qədər közərir və uyğun olaraq kəskin genişlənir. Zərbə dalğası yaranır ki, qulaqlarımız onu göy gurultusu kimi qəbul edir.

Xatırlayın: siz güclü elektriklənmiş saçları daradıqda sakit çırtıldayır. Əlbəttə, bu, ildırım ilə heç bir müqayisəyə gəlməz, amma demək olar ki, darama zamanı biz göy gurultusunun analoqunu eşidirik. Nə üçün “aydın səmada göy gurultusu” yaranır. Ona görə ki, həm ildırım, həm də göy gurultusu bizim hiss orqanlarımıza çatana qədər çox kilometrlərlə məsafəni “qaça” bilir. İldırım və göy gurultusu yaradan buludlar bizdən çox-çox uzaqda ola bilər.

İldırım insan həyatı üçün ciddi təhlükədir!

Buludlardan yaranmış: ildırım

İldırım və yun ilə sürtülmüş kəhraba arasında ümumi nə var? Elektriklənmə prosesi. İldırımı yaradan buludlar necə elektriklənir? Ən bəsit varianta baxaq. Hər bir bulud nəhəng buxar toplusundan ibarətdir. Bir neçə kilometr yüksəklikdə buludda olduqca kiçik su damcıları kiçik buz parçalarına çevrilir ki, onlar da hava axını sayəsində daima hərəkətdə olur. Onlar toqquşaraq və ayrılaraq elektriklənmə prosesini başlayır. Kiçik buz parçaları müsbət yüklənir və yuxarı qalxır. Daha böyükləri mənfi yüklənmiş olur və qara buludun aşağı hissəsinə enir. Və müxtəlif yüklü bulud hissəcikləri bir-birinə yaxınlaşdıqda ildırım boşalması baş verir ki, o da çox böyük gücə və parıltıya malik olur.

Statik elektriklənmə

Tüklər dik durur. Paltar yığılır. 

Bəzi maddələrdə atomun hissəcikləri – elektronlar kifayət qədər asan yerdəyişə bilir, müsbət və mənfi yüklərin disbalansını yaradır və artıqlıq yaranır. Bu parça üzərində daha çox hiss olunandır: məsələn, ətək ayağa yapışır, amma döşəməyə paralel olaraq “üfürülür”. Əgər paltar belə tərpənərsə, həm “qığılcım saçar” həm də “çırtıldayar”, deməli o, məhz belə disbalansa meyilli materialdan hazırlanıb.

Statik sahənin yaranmasının səbəbi daha çox sürtünmə olur. Amma, bəzən onu, məsələn, kəskin temperaturlar fərqi yaradır. Sprey-antistatik (statik elektriklənmə hadisəsi ilə mübarizə üçün yaradılıb) səthdə nazik örtük əmələ gətirir ki, bu da “balanssızlaşmış yüklərin” toplanmasına mane olur. Onlar sadəcə onun üzərində qalmır və nəticədə heç bir narahatlıq yaratmır.

Atomun nüvəsi və təbəqəsi

Elektronlar oynayır! 

Siz artıq bildiyiniz kimi hələ XIX əsrin sonunda C.Tomson atomun tərkibindən daha kiçik hissəcikləri – elektronları ayırmışdır. Hər bir atomun nüvəsi və təbəqəsi var. Nüvəni neytronlar və protonlar əmələ gətirir, təbəqə isə elektronlardan təşkil olunub, odur ki, bu təbəqələr həm də elektron buludu adlanır.

Nə üçün atom dağılmır? Nə üçün onun “tərkib hissələrinin” hamısı müxtəlif tərəflərə səpələnmir? İş ondadır ki, nüvə onda olan protonların hesabına müsbət yükə malikdir, elektronlarda isə bu yük mənfidir. Uyğun olaraq nüvə və təbəqə bir-birinə cəzb olunur, amma bir-birinə möhkəm yapışmır, o səbəbdən ki, elektronlar daima hərəkətdədir, atom nüvəsi ətrafında fırlanır. Atom özü isə elektroneytral qalır, ona görə ki, elektronlar və neytronlar bir-birini tarazlaşdırır.

“Rentgen şüası” nədir?

Sirli İks

1895-ci ildə alman fiziki Vilhelm Konrad Rentgen (1845-1923) elmdə növbəti çevriliş etdi. O, katod borusu ilə (iki elektrodlu balon) təcrübə qoydu və praktiki olaraq əşyaların hamısından keçə bilən şüa aşkar etdi. Həyəcanlanmış alim bu şüaların təsir sahəsinə taxta lövhə, karton vərəqlər, alüminium lövhə yerləşdirir. Amma, ən qəribə o idi ki, əlini şüa mənbəyi və işıq ekranı arasına yerləşdirən Rentgen əlinin skletinə tamlığı ilə baxa bilərdi.

Kəşf olunmuş şüanı tədqiqatçı “X-şüalar” adlandırdı ki, bununla bu şüaların qeyri adiliyini və sirliliyini qeyd etsin. Sirli “İksin” təbiətini tam açmadan bir neçə işi çap etdirən Rentgen digər tədqiqatlarla məşğul oldu. Kəşfin mahiyyətini isə 1912-ci ildə fiziklər Valter Fridrix (1883-1968) və Paul Knippinq (1883-1935) aydınlaşdırdılar. Onların gəldiyi nəticələr belə idi: rentgen şüaları çox şeylərdə adi işıq ilə oxşar olan elektromaqnit titrəyişləridir, amma o daha böyük tezliyə və kiçik dalğa uzunluğuna malikdir. Onların qəribə xassələri də bununla izah olunur.

“X-şüalar” tibb, fizika, texnika üçün çox böyük əhəmiyyət kəsb edirdi (və indi də əhəmiyyət kəsb edir). Xəstəliklərin diaqnostikası, kontrobanda ilə mübarizə, incəsənət əsərlərinin ekspertizası – bütün bu sahələrdə rentgen şüaları ilə az olmayan, maraqlı hadisələr baş verib. XX əsrin əvvəllərində Rentgenin ixtirası hərbi texnikanı və materialların keyfiyyətini yoxlamaq üçün istifadə edilirdi.

Radioaktivliyin kəşfi

Görünməyən, qəribə, güclü. 

Heç də həmişə “radiasiya” sözünü neqativ qəbul etmək lazım deyil. Geniş mənada radiasiya enerjinin fəzada dalğa və hissəcik şəklində yayılmasıdır. Axı həqiqətən də latın dilindən tərcümədə sadəcə “nur şaçma” deməkdir. Adi istilik, ultrabənövşəyi və ya işıq şüalanması da böyük hesabla “radiasiyadır”. İonlaşdırıcı radioaktiv şüalanma daha təhlükəlidir. O, zülalı dağıdır, hüceyrələri öldürür və onların bədxassəli formaya keçməsinə səbəb olur. Bütövlükdə elmdə və gündəlik həyatda mahiyyətcə doğru olmasa da yalnız ionlaşdırıcı şüalanma “radiasiya” adlanır.

Maddənin ionlaşdırıcı şüa buraxmaq qabiliyyəti radioaktivlik adlanır. Radioaktivlik təbii və müxtəlif reaksiyaların köməyi ilə  yaradıldıqda süni ola bilər. İonlaşdırıcı şüalanmaya alfa-, beta-, qamma- şüalanmaları aiddir. Qamma şüalanma daha təhlükəlidir və o maraqlıdır ki, bu şüalanmanın başlıca mənbəyi Günəşdir. Amma yeri işıqlandıran Günəşin aqressiyasından yeri qoruyan atmosfer təbəqəsidir – təhlükəli şüalar yer səthinə çatmır. 1898-ci ildə ər-arvad tədqiqatçılar – Per Kürü (1859-1906) və Mariya Sklodovskaya – Küri (1867-1934) toriumun xüsusi xassəsini aşkar etdilər, az sonra isə yeni kimyəvi elementləri – polonium və radiumu ayırdılar. Onların dostu və həmfikri Antuan Bekkerel (1852-1908) uranın tədqiqatı ilə məşğul idi. Maddələrin aşkar olunan şüalanma mənbəyi olmaq xassəsini o, radioaktivlik adlandırırdı. Bu kəşfin XX əsr tarixində çox böyük rolu olub.

Mariya Sklodovskaya – Küri birinci və hələlik yeganə qadındır ki, tarixdə iki dəfə Nobel mükafatına layiq görülüb.

0,01 qram radium almaq üçün Mariya Küri dörd il müddətində əl ilə 8 ton uran filizini yuyub.

Qızma və genişlənmə

Böyüyən relslər. 

Dəmir yolu tikintisinə başlayarkən, elektrik xətləri çəkərkən, körpü və ya digər iri obyektləri tikməyə başlayarkən mühəndislər, mütləq nəzərə almalıdırlar ki, istilik genişlənməsi hadisəsi var. Başqa sözlə, əksər bərk cisimləri, mayeləri və qazları qızdırdıqda onlar həcmcə böyüyür. Əlbəttə, ehtimal etmək qəribə olar ki, metal rels istidə şaxtada olduğuna nəzərən bir metr uzun olacaq. Dəyişiklik belə böyük deyil. Məsələn, hesab edilir ki, məşhur Eyfel qülləsi yayda qışa nəzərən 13-15 santimetr hündür olur.

Bu hadisə nə ilə izah olunur?

Qızdırdıqda maddənin atomları soyuq vəziyyətdə olduğundan daha aktiv hərəkət edir. Hərəkət amplitudası artır, onlar sanki öz qonşularını “itələyir” və nəticədə cisim bir az genişlənir. Həm də mayelərdə və qazlarda effekt daha hiss olunandır.

Buz salxımlarının tarixi

Onlar necə və nə üçün yaranır?

Şimalın əhalisi üçün dam kənarında buz salxımları o qədər adiləşmiş “gözəllikdir” ki, onlar bu salxımların mənşəyi haqqında düşünmürlər. Amma proses kifayət qədər maraqlıdır.

Adətən buz salxımları istiləşmə ilə assosiasiya olunur (havanın temperaturu artdıqda). Amma bu zaman onlar özlərinə daha çox diqqəti cəlb edir, çünki “ağlamağa” başlayır və səslə damdan, balkonlardan (eyvanlardan) və ağacların budaqlarından qopub düşür. Buz salxımlarının əmələ gəlməsi üçün isə başqa şərait lazımdır. İdeal variant – çox olmayan şaxta və parlaq günəş. Günəş bərk cismi (məsələn, evin damını) qızdırır və bu səbəbdən orada olan qar əriməyə başlayır. İncə su axını, ağırlıq qüvvəsinin təsiri ilə aşağı axır və yolda soyuq havada donur. Bir təbəqə digəri üzərində donur və nəticədə buz salxımı bir neçə metr uzunluğa malik ola bilir.

Mənbə: Валерия Черепенчук. 99 секретов физики / Москва: Издательство Э, 2017, 224 с.

2017-05-31   12357