Fizika kafedrasi

Materiya har doim o’zgarib turib o’z xususiyatlarini namoyon etib turadi, moddiy dunyoda yuz berayotgan materiyaning xilma–xil o’zgarishlari tabiat hodisalari deb ataladi.

Fizika – tabiat to’g’risidagi fanlaridan biri bo’lib, u tabiat hodisalarini ya‘ni materiyaning xossalarini, shu o’zgarishlarni ifodalay oladigan qonun va qoidalarni o’rganadi.

Fizika fanining boshqa fanlardan farqi shuki, u tabiat qonunlarini jismlar harakatini o’rganish usuli bilan tavsiflab beradi. Fizika tabiat hodisalarini o’rganishda, moddiy olamni idrok etishda asosan matematika, ximiya, biologiya, astranomiya fanlarining qonunlaridan foydalanadi.

Tabiat qonunlarining ko’p qismi, moddiy olamni idrok qilish mumkin bo’lmagan tabiat hodisalarining qator qismi hali ochilmagan. Moddiy olamni bilishga boshqa fanlar bilan bog’langan ravishda intilish fizika fanining asosiy xususiyatidir.

Fizika fanini o’rganish insoniyat madaniyatining muhim bir qismi bo’lib hisoblanadi. Fizika qonunlarini bilish kelajakni oldindan bilishgina emas, balki o’tmishda bo’lib o’tgan tabiat hodisalarning sabablarini ochib berishga ham imkon beradi. Fizika fani ma‘lumotlariga asoslanib tabiatda sodir bo’ladigan har bir jarayonning sabablari tahlil etiladi. Hozirgi zamon texnikasining yaratilishi, zamonaviy texnalogik mashinalarning ishlash harakteristikalari fizika faning qonunlariga asoslanib oldindan loyihalashtirilgan.

Moddiy olamni idrok etish, Dunyo manzarasini tasavvur eta bilish, tabiat hodisalaridan foydalana bilish uchun fizika qonunlarini chuqur bilmoh kerak.

Moddiy olam bo’linmas bir butun bo’lib, undagi hamma narsa bir–biriga bog’liq Fizika kursini o’rganishda uni alohida qismlarga ajratib har bir qismga tegishli hodisa va qonunlarni sinflarga ajratib o’zlashtirish qulay bo’ladi. Bunday hodisalardan biri bu mexanik harakatdir. Fizikaning mexanika bo’limida mexanik harakatlarning umumiy tavsiflari va ularning sodir bo’lish sabablari o’rganiladi va harakatdagi jismlarning fazodagi vaziyatini aniqlash masalasi o’rganiladi.

4. FIZIKA FANI hAqIDA

1.Fizika fani. Fizikaviy tadqiqot usullari, gipoteza, nazariya, amaliyot.

2.Fizika fanining boshqa fanlar bilan aloqasi. Fizika va texnika.

3.Fizikaviy kattaliklar va ularning о‘lchov birligi. Fizikaviy birliklarning xalqaro sistemasi.

1. 1.Fizika fani. Fizikaviy tadqiqot usullari, gipoteza, nazariya, amаliyot. Fizika grekcha «Physis» sо‘zidan olingan bо‘lib, tabiat maonosini bildiradi. Fizika fani boshqa fanlar kabi bizni о‘rab olgan moddiy dunyoni–materiyaning obyektiv xossalarini о‘rganadi.

Materiya ikki kо‘rinishda–modda (elementar zarralar–elektron, proton, neytron v. b., atom va molekulalar, ionlar, fizik jismlar) va fizik maydonlar (gravitatsion, kuchli, kuchsiz, elektronmagnit) shaklida bо‘ladi.

Fizika materiya harakatining eng umumiy kо‘rinishlarini va ularni bir–biriga aylanishlarini о‘rganadi. Masalan, Yer va osmon jismlarining xammasi ximiyaviy jixatdan sodda yoki murakkabligidan qatoiy nazar fizika kashf qilgan butun dunyo tortishish qonuniga bо‘ysunadi. ‘amma tabiatda bо‘ladigan jarayonlar fizika aniqlagan qonunga?energiyaning saqlanish qonuniga bо‘ysunadi.

Fizika barcha tabiat fanlarining muvaffaqiyatli rivojlanishi uchun zarur bо‘lgan tadqiqot uslublarini ishlab chiqadi va zarur asboblar yaratishga imkon beradi. Masalan, mikroskopning biologiya fani taraqqiyotidagi, spektral analizning kimyodagi, rentgen analizning tibbiyot taraqqiyotidagi, teleskopning astronomiyadagi ahamiyati kattadir.

Stoletovni fotoeffekt hodisasi ustida olib borgan ishlari hozirgi zamon televideniyasi va avtomatikasining taraqqiyotida keng qо‘llanilmokda. Fizika fanining qishloq xо‘jaligi mahsulotlari ishlab chiqarishdagi roli ham kattadir. 1778 yili Komov "Dehqonchilik haqida" degan kitobida shunday deb yozgandi: "Dehqonchilik deyarli boshqa fanlar qatori butun fizika bilan chambarchas bog‘liqdir, uning о‘zi ham amaliy fizikaning bir qismidir". Qishloq xо‘jalik о‘simliklarining hayot faoliyati jarayonlari о‘simlik rivojlanayotgan muhitning fizik sharoitlariga: yorug‘lik, issiqlik, temperatura, namlik, bosim va h.k. larga bog‘liq bо‘ladi. Bu sharoitlarni о‘rganish fizikaning vazifalaridan biri hisoblanadi.

Fizik qonunlar tajribalardan olingan ma’lumotlarni umumlashtirish natijasida topiladi. Fizik qonunlar fizik hodisalar orasidagi obyektiv ichki bog‘lanishni va fizik kattaliklar orasidagi real munosabatlarni ifodalaydi.

Tabiatdagi mavjud jismlarning vaziyatini, xususiyatlarini va harakatlarini о‘rganishda hamda ular bilan bog‘liq bо‘lgan jarayonlarni tasvirlashda qо‘yilgan maqsadning mohiyatiga kо‘ra fizikada har xil soddalashtirilgan о‘xshatmalardan (modellardan) foydalaniladi, ya’ni mavjud obyektlarni ularning ideallashgan nusxasi–modeli bilan almashtiriladi. Shu maqsadda fizikaning mexanika bо‘limida moddiy nuqta, mutlaq nuqta (absolyut) qattiq jism, uzluksiz (yaxlit) muhit deb ataladigan mexanikaviy о‘xshatmalardan (modellardan) foydalaniladi.

О‘rganilayotgan sharoitda geometrik о‘lchamlari va shakli hisobga olinmaydigan hamda massasi bir nuqtaga tо‘plangan deb qaraladigan har qanday jism moddiy nuqta deb ataladi. Moddiy nuqta tushunchasi ilmiy abstraksiya hisoblanadi. Bu tushunchani kiritganda biz asosiy e’tiborni о‘rganilayotgan hodisaning bosh mohiyatini aniqlab beruvchi tomonlarga qaratib, boshqa xususiyatlar (jismning geometrik о‘lchamlari, tarkibi, ichki holati va bu holatning о‘zgarishi kabi xususiyatlar) ni inobatga olmaymiz. Fizika fanida faqat birgina jism о‘rganilmasdan bir necha jismlar tо‘plami ham о‘rganiladi. Bu jismlarni moddiy nuqtalar tо‘plami (tizimi) deb qarash mumkin. Bitta makroskopik jismni ham xayolan mayda bо‘lakchalarga bо‘lib, bu bо‘lakchalarni о‘zaro ta’sirlashuvchi moddiy nuqtalar tizimi (sistemasi) deb tasavvur qilish mumkin.

Suyuqliklar, gazlar va deformatsiyalanadigan jismlarning harakatini hamda muvozanatini о‘rganishda uzluksiz muhit tushunchasi qо‘llaniladi. Ma’lumki, har qanday moddiy jism atom va molekulalardan tashkil topgan bо‘lib, diskret tuzilishga ega. Lekin masalani soddalashtirish maqsadida moddani uzluksiz yaxlit (muttasil) muhit deb qarab, uning atom va molekulardan tuzilganligi e’tiborga olinmaydi.

Jismlarning harakat qonunlarini о‘rganishda fazo va vaqt tushunchalarini aniq tasavvur qilish muhim ahamiyat kasb etadi. Ma’lumki, hamma moddiy jismlar hajmga ega bо‘lganlaiklari uchun ular muayyan joyni egallaydi va bir–birlariga nisbatan qandaydir tarzda joylashgan bо‘ladi. Jism о‘z harakati tufayli vaziyatlarini (о‘rinlarini) о‘zgartiradi. Bu о‘zgarish, tabiiyki, fazoda sodir bо‘ladi va ma’lum vaqt oralig‘ida amalga oshadi. Har qanday mexanikaviy jarayon biror vaqt oralig‘ida fazoda sodir bо‘ladi. Vaqt–hodisalarning ketma–ket о‘zgarish tartibini ifodalaydigan fizikaviy kattalikdir. Jismlar harakatini fazo va vaqtdan ajralgan holda tasavvur qilib bо‘lmaydi. Shuning uchun ham jismlarning mavjudligi va ularning harakatlari fazoda va vaqt ichida sodir bо‘ladi, deb qaraladi.

Harakatning kinematik tavsifi deganda istalgan vaqtda jismning fazodagi vaziyatini boshqa biror jismga nisbatan aniqlash tushuniladi.

Ixtiyoriy paytda jismning fazodagi vaziyatini aniqlashda qо‘llaniladigan vaqtni о‘lchovchi asbob (masalan, soat) va sanoq boshi (O nuqta) bilan bog‘liq koordinatalar tizimi sanoq tizimi deyiladi.

Kinematik jarayonlar haqida aniq tasavvur hosil qilish uchun yuqoridagi misollarda jismning harakatini olib qaradik. Lekin “jism” о‘rnida “moddiy nuqta” tushunchasini ishlatish ancha qulaylik tug‘diradi.

Fizik hodisalarni о‘rganish tajriba asosida boshlanadi. Hodisalarni tabiiy sharoitlarda о‘rganish asosida tajriba orttirish–kuzatish deb, hodisalarni sun’iy sharoitda, ya’ni laboratoriya sharoitlarda amalga oshirib tajriba о‘tkazishni esa eksperiment deb atash odat bо‘lib qolgan. Albatta, eksperiment kuzatishga nisbatan bir qator afzalliklarga ega. Birinchidan, eksperimentda axborot olish uchun sarflanadigan vaqtni tejash mumkin. Masalan, tabiiy sharoitlarda biror hodisa rо‘y berishi uchun bir necha sutkalab, hattoki oylab kutishga tо‘g‘ri keladi. Laboratoriyalarda esa bu hodisani istalgan vaqtda amalga oshiriladi. Ikkinchidan, tabiiy sharoitlarda amalga oshayotgan tajribada hodisaga bir necha faktorlarning ta’siri aks etgan bо‘ladi. Laboratoriyada esa sun’iy ravishda shunday sharoitlar yaratish mumkinki, natijada faktorlardan faqat birining о‘zgarishi hodisaning о‘tish jarayoniga qanday ta’sir kо‘rsatishini tekshirish imkoniyati tug‘iladi. Boshqacha qilib aytganda, eksperimentda “tozaroq sharoitlar” yaratish mumkin. Bu esa tajribada aniqlanayotgan kattaliklarni aniqroq о‘lchashga imkoniyat yaratadi.

Umuman, tajriba deganda faktlarni qayd qilishnigina emas, balki faktlarni sistemaga keltirish, hodisa yoxud jarayonni xarakterlovchi fizik kattaliklar orasidagi bog‘lanishni ham sifat, ham miqdoriy jihatdan aniqlashni tushunish lozim.

Tajribalarda yig‘ilgan axborotlar hodisani tushuntirish uchun gipoteza (ilmiy faraz)lar yaratishga asos bо‘lib xizmat qiladi. Gipotezani mantiqan rivojlantirish tufayli vujudga keladigan natijalar tajribalarda tasdiqlanmasa, bunday gipoteza sinovdan о‘tmagan, ya’ni xato gipoteza hisoblanadi.

Aksincha, gipotezadan kelib chiquvchi natijalar tajribalarda tasdiqlangan taqdirda gipoteza fizik nazariyaga aylanadi. Fizik nazariya bir sohadagi bir qator hodisalarni, ulaning mexanizimi va qonuniyatlarini tushuntira olishi kerak. Bundan tashqari, fizik nazariya qayd qilinmagan yangi hodisalarni oldindan aytib bera oladi. Agar bu yangi hodisalar tajribada qayd qilinsa, nazariya yana sinovdan о‘tgan bо‘ladi. Shuni ham qayd qilmoq lozimki, nazariyalar ham vaqt о‘tishi bilan rivojlantiradi. Eksperiment texnikasini о‘sishi bilan yangi hodisalar kashf etiladiki, ularni tushuntirishga nazariya ojizlik qilishi mumkin. Bu hollarda nazariyaga “tuzatma” kiritiladi. Demak, fizik nazariyalarning yaratilishi va sinalishi tajribalar bilan boshlanadi hamda tajribalar bilan isbotlanadi va rivojlantiriladi.

2.Fizika fanining boshqa fanlar bilan aloqasi. Fizika va texnika. Fizika bizning eramizdan ilgariroq vujudga kelgan fan, о‘sha vaqtda uning tarkibiga hozir kimyo, astronomiya, biologiya, geologiya deb nom olgan bir qator tabiiy fanlar ham kirgan. Keyinchalik, ular mustaqil fanlar darajasida shakllangan. Umuman, fizika va boshqa tabiiy fanlar orasida keskin chegara mavjud emas. Bu sо‘zlarning dalili sifatida kimyoviy fizika, geofizika, biofizika kabi birlashgan fanlarning vujudga kelishini kо‘rsatish mumkin. Boshqacha qilib aytganda, fizikani barcha tabiiy fanlarning poydevori deb hisoblash mumkin. Shuning uchun ham Abu Rayhon Beruniy va Abu Ali ibn Sino kabi buyuk mutafakkir olimlarimizning ilmiy meroslarida ham fizikaga oid talaygina original fikrlar topilyapti.

Fizikaning va texnikaning rivojlanishi о‘zaro chambars–chars bog‘liq. Ajoyib fizik kashfyotlar ertami–kechmi texnikada katta о‘zgarishlar yasaydi. Masalan, elektromagnit tо‘lqinlarni tarqatish va qayd qilish, ya’ni radioaloqaning ixtiro qilinishi radiotexnikaga hayot bag‘ishladi. Ikkinchi misol, neytronlar va ular ta’sirida og‘ir yadrolar bо‘linishining kashf qilinishi yadroviy energetikaga asos soldi. О‘z navbatida texnika taraqqiyoti fizikaning rivojlanishini rag‘batlantiruvchi muhim omildir. Birinchidan, texnika fizika fani oldiga yangi vazifalar qо‘yadi. Ikkinchidan fiziklarni yangi materiallar, aniqroq asboblar va qurilmalar bilan ta’minlaydi. Masalan, hozirgi vaqtda yadroviy tadqiqotlarni zamonaviy texnika taraqqiyotini о‘zida mujassamlashtirgan qurilmalar (yadroviy reaktor, sinxrofazotron, yarimо‘tkazgichli mikrosxemalar, elektron–hisoblash mashinalar)siz tasavvur qilib bо‘lmaydi, albatta.

Fizika fani erishayotgan yutuqlar falsafiy dunyoqarashlarni rivojlantiradi. Masalan, XIX asr oxiri va XX asr boshidagi fizik kashfiyotlar (radioaktivlik, elektron massasining tezlikka bog‘liq ravishda о‘zgarishi, energiya va massaning о‘zaro bog‘liqligi, elektron–pozitron juftining annigilyatsiyasi, nisbiylik nazariyasi va shunga о‘xshash) kо‘pgina fizik tasavvur va tushunchalardan voz kechishni talab qildi. Bu esa bir qator olimlar tomonidan dunyoni idealistik talqin qilish yо‘lidagi bahonalardan biri bо‘ldi.

Vaholanki, fan rivojlanishi bilan tabiatda sodir bо‘luvchi hodisalarning mohiyatini anglashda inson bilimi boyib boradi. Tabiiy fanlarga, xususan fizikaga, tugallangan fan deb qarash mumkin emas. Fizika fani uzluksiz rivojlanib boradi, bu rivojlanish jarayonida fizik tushunchalar, qonuniyatlar boyiydi va chuqurlashadi. Materiya tuzilishi haqidagi birorta ham fizik tasavvurni tugallangan deb hisoblash mumkin emas.

Fizik tasavvurlar oboyektiv reallikdan taxminiy nusxa (kopiya) bо‘lib, ular kо‘pqirrali haqiqatning ayrim bosqichlarini aks ettiradi. Shuning uchun dialektik materializm pozitsiyasidan fizika yutuqlariga yondashish “krizis”larni bartaraf qiladi va fanning rivojlanishiga kо‘maklashadi. О‘z navbatida, fizikaning yutuqlari dialektik materializmning rivojlanishiga kattagina hissa qо‘shadi. Bunda akademik S.I.Vavilovning quyidagi sо‘zlarini eslash о‘rinli: “Fizika prinsiplari va qonunlarining, asosiy tushunchalari va ta’riflarining nihoyat keng xarakteri bu fanni falsafa bilan yaqinlashtiradi. Fizika fanning mohiyati haqidagi aniq tasavvurlarga ega bо‘lmasdan turib falsafiy jihatdan ma’lumotli bо‘lish mumkin emas”.

Fizika fanning taraqqiyoti boshqa fanlarning rivojlanishiga ham hissa qо‘shayapti. Masalan, kimyo va biologiya fanlarida oxirgi kashfyotlarning aksariyati nazariy va ekspermental fizika metodlariga tayangan holda amalga oshyapti. Shuning uchun ham S.I. Vavilov fizikani zamonaviy fanning “shtabi” deb atagan. Demak, ilmiy–texnik taraqqiyot bilan baravar qadam tashlaydigan har bir muhandis fizikaning asosiy qonunlariga oid bilimni egallashi shart.