Qüvvə : Fiziki Kəmiyyət, Əsas Xüsusiyyətləri

Qüvvə fizikanın əsas və ən fundamental anlayışlarından biridir. Həm gündəlik həyatda, həm də elmi tədqiqatlarda “qüvvə” sözü tez-tez istifadə olunur. İnsanların bir-birinə “güclü qüvvə” arzulamasından tutmuş, planetlərin hərəkətində, avtomobillərin sürətlənməsində, idmançının topa zərbə vurmasında və s. – hər bir prosesin arxasında qüvvə anlayışı dayanır. Fiziki baxımdan qüvvə cisimlərə təsir edən və onların hərəkətini, vəziyyətini və ya formasını dəyişə bilən təsirdir. Qüvvə bütün fiziki hadisələrin əsasını təşkil edir və bu baxımdan həm nəzəri, həm də tətbiqi elmlərdə böyük əhəmiyyətə malikdir.

Qüvvə anlayışının tarixi və inkişafı

Qüvvə anlayışının elmi mənada formalaşması bəşər sivilizasiyasının inkişafı ilə sıx bağlıdır. Antik dövr filosofları, xüsusilə Aristotel, hərəkətin və dayanma halının səbəblərini izah etməyə çalışsa da, qüvvənin müasir fizika anlayışı XVII əsrdə Isaac Newton tərəfindən fundamental səviyyədə izah edildi. Newton-un məşhur “Hərəkət qanunları” (Newton qanunları) məhz qüvvə və hərəkət arasındakı əlaqəyə əsaslanır. Onun ikinci qanununa görə, cismin üzərinə təsir edən qüvvə onun sürətinin dəyişməsinə – yəni təcilinə – səbəb olur. Bu qanun dünyanın fiziki təsvirində inqilab yaratdı və qüvvə kəmiyyətinin riyazi, ölçülə bilən parametrlərlə müəyyən edilməsinə şərait yaratdı.

Qüvvənin əsas xüsusiyyətləri və tərifi

Qüvvə vektor kəmiyyətidir, yəni onun həm modul (qiymət), həm də istiqaməti vardır. Bu xüsusiyyət qüvvəni, məsələn, kütlədən və enerjidən fərqləndirir. Qüvvənin əsas xüsusiyyətləri bunlardır:

• Modul – qüvvənin ölçülən böyüklüyü (məsələn, 10 N).
• İstiqamət – qüvvənin hansı tərəfə təsir etdiyini göstərir.
• Tətbiq nöqtəsi – qüvvənin cismə harada təsir göstərdiyi.
• Təsir xətti – qüvvənin təsir etdiyi xət.

Qüvvə cismin hərəkət vəziyyətini dəyişdirə bilər (məsələn, hərəkətdə olan maşının sürətini artırmaq və ya azaldmaq), cismin formasını dəyişə bilər (elastik yay sıxıldıqda və ya uzandıqda olduğu kimi) və bəzən də bədənlərin fırlanmasına səbəb ola bilər.

Qüvvənin ölçü vahidi və hesablanması

Beynəlxalq vahidlər sistemində (SI) qüvvənin ölçü vahidi nyuton (N)-dur. Bir nyuton qüvvə, kütləsi 1 kq olan cismi 1 m/s² təcil ilə hərəkətə gətirən qüvvədir. Yəni:

1 N = 1 kq × 1 m/s²

Qüvvə, ümumiyyətlə, aşağıdakı formul ilə hesablanır:

F = m × a
Burada:
F – qüvvə (nyutonla ölçülür),
m – cismin kütləsi (kq ilə ölçülür),
a – təcil (m/s² ilə ölçülür).

Bu sadə riyazi münasibət həm məktəb, həm də ali fizika kurslarında ən fundamental düstur hesab olunur.

Qüvvə növləri və təsnifatı

Qüvvə fizika elminin müxtəlif sahələrində fərqli növlərdə təzahür edir. Əsas qüvvə növləri aşağıdakılardır:

• Cazibə qüvvəsi (Gravitasiya) – cisimlərin kütləsinə görə bir-birini cəzb etməsi (Yer kürəsinin hər şeyi aşağıya doğru çəkməsi).
• Elastiklik qüvvəsi – cisim sıxıldıqda və ya uzandıqda yaranan müqavimət qüvvəsi (Hook qanunu).
• Sürtünmə qüvvəsi – bir cismin digərinin səthi ilə təmasda olarkən hərəkətinə əks təsir edən qüvvə.
• Əzələ qüvvəsi – canlı orqanizmlərin bədən hərəkətləri zamanı göstərdiyi qüvvə.
• Elektromaqnit qüvvəsi – elektrik yükləri arasında təsir edən qüvvə.
• Nüvə qüvvələri – atom nüvəsində olan güclü və zəif qarşılıqlı təsirlər.

Hər bir qüvvə növü müəyyən təbiət hadisəsinin və ya texnoloji prosesin baş verməsinə səbəb olur.

Qüvvə və hərəkət arasındakı əlaqə

Qüvvənin ən mühüm rolu cisimlərin hərəkət vəziyyətini dəyişdirməkdir. Newton-un ikinci qanununa görə, cismin hərəkətinin dəyişməsi yalnız ona xarici qüvvə təsir etdikdə baş verir. Qüvvə cismin sürətini artırmaq (sürətləndirmək), yavaşıtmaq və ya hərəkət istiqamətini dəyişmək imkanına malikdir. Məsələn, topun yerə düşməsi cazibə qüvvəsinin təsiri nəticəsində baş verir, avtomobilin dayanması isə sürtünmə qüvvəsinin nəticəsidir.

Hərəkətsiz bir cismin yerini dəyişdirmək üçün mütləq qüvvə tətbiq olunmalıdır. Eyni zamanda, hərəkətdə olan cismin hərəkətini dayandırmaq və ya istiqamətini dəyişmək üçün də müəyyən istiqamətli və böyüklüklü qüvvə lazım gəlir.

Qüvvənin təsiri və nəticələri

Qüvvənin cismə təsiri iki əsas nəticəyə səbəb ola bilər:

• Cismin hərəkət vəziyyətinin dəyişməsi (hərəkətə başlamaq, sürətlənmək, yavaşımaq və ya dayanmaq).
• Cismin formasının dəyişməsi (deformasiya).

Məsələn, yay sıxıldıqda elastiklik qüvvəsi yaranır, bilyanı masada hərəkət etdirərkən isə sürtünmə qüvvəsi yavaşıtma effekti göstərir. Qüvvə həm makroskopik (avtomobil, insan, bina və s.), həm də mikroskopik (atom və molekul səviyyəsində) sistemlərdə baş verən proseslərin əsas hərəkətverici qüvvəsidir.

Qüvvənin təsir etdiyi nümunələr və gündəlik həyatda tətbiqləri

Qüvvə anlayışı insan həyatı üçün son dərəcə praktik və əhəmiyyətlidir. Aşağıda gündəlik həyatda qüvvənin tətbiqlərindən bir neçəsi qeyd olunur:

• Uşaq yelləncəyində oturarkən itələmə qüvvəsi ilə yelləncəyin hərəkətə gətirilməsi.
• Futbolçunun topa zərbə vurması və topun hərəkət istiqamətinin dəyişməsi.
• Maşının hərəkətə başlaması və dayanması – mühərrikin itələyici qüvvəsi və tormozun əks qüvvəsi.
• Qapının açılıb-bağlanması üçün tətbiq olunan əzələ qüvvəsi.
• Kəndirdə dartışma oyununda komandanın birlikdə göstərdiyi qüvvə.

Hər bir halda qüvvənin istiqaməti və böyüklüyü, təsir nöqtəsi və nəticəsi praktikada dəqiq ölçülə və təhlil oluna bilir.

Qüvvənin ölçülməsi və alətləri

Qüvvəni ölçmək üçün müxtəlif alətlərdən istifadə olunur. Ən geniş yayılmışı dinamometrdir. Dinamometr elastik yayı olan bir cihazdır və cismə tətbiq olunan qüvvəni, yayın uzanması və ya sıxılması ilə ölçür. Bu üsul həm məktəb laboratoriyalarında, həm də sənaye müəssisələrində geniş tətbiq olunur.

Daha mürəkkəb təcrübələrdə, xüsusilə böyük qüvvələrin ölçülməsi üçün xüsusi sensorlar, elektron və hidravlik cihazlar, texnoloji avtomatlaşdırılmış sistemlər istifadə edilir. Nəticələr SI sistemində, əsasən nyutonla qeyd edilir və bu, beynəlxalq səviyyədə standartdır.

Qüvvə haqqında elmi faktlar və maraqlı məlumatlar

Fiziki kəmiyyət kimi qüvvə yalnız riyazi düsturlar və təcrübi ölçülərlə deyil, həm də elmi-texniki tərəqqi və insan fəaliyyətindəki rolu ilə seçilir. Qüvvə kosmik gəminin orbitə çıxmasından tutmuş, yeraltı zəlzələ dalğalarına, atom səviyyəsindəki hissəciklərin toqquşmasına qədər bütün proseslərdə əsas rolu oynayır.

Qüvvə nəzəriyyəsi və onun tətbiqi müasir texnologiyanın inkişafında – avtomobil sənayesində, aviasiyada, kosmik tədqiqatlarda, idmanda, robotexnikada və daha onlarla sahədə aparıcı amildir. Qüvvə anlayışının dərk edilməsi yeni texnologiyaların yaradılmasına, enerji və resursların daha səmərəli istifadəsinə imkan verir.

Qüvvənin riyazi və vektor ifadəsi

Qüvvə vektor kəmiyyəti olduğuna görə, onu riyazi olaraq ox və istiqamət ilə təsvir etmək mümkündür. İki və ya daha çox qüvvənin eyni cismin üzərinə təsiri vektor cəmlənməsi ilə tapılır. Məsələn, əgər iki nəfər bir sandığı eyni istiqamətdə itələyirsə, qüvvələri toplanır, əgər əks istiqamətdədirsə, bir-birindən çıxılır.

Vektorların riyazi hesablanması və təsviri mühəndislikdə, fizika və texnikada geniş tətbiq edilir. Qüvvənin komponentlərə ayrılması, onların qrafik təsviri və paralelogram qaydası ilə tapılması hər bir fizika tələbəsi üçün əsas bacarıqlardandır.

Qüvvə bütün fiziki hadisələrin və texnoloji proseslərin əsasını təşkil edən universal kəmiyyət kimi dünyanın elmi izahında xüsusi yer tutur. Qüvvə yalnız fiziki kəmiyyət deyil, həm də gündəlik həyatımızda hərəkətin, dəyişikliyin və inkişafın hər zaman arxasında dayanan əsas səbəbdir. Onun düzgün ölçülməsi, analizi və tətbiqi insan cəmiyyətinin inkişafı, texnologiyanın irəliləməsi və yeni nailiyyətlərin əldə olunmasında əvəzsiz rol oynayır. Qüvvə anlayışını dərindən dərk edən hər bir insan, təbiətin və texnikanın ən mürəkkəb hadisələrini daha aydın izah edə və onlardan səmərəli istifadə edə bilər.

Ən Çox Verilən Suallar