Что изучает механика в физике: Механика. Раздел кинематика – движение тел

Что изучает механика и зачем она нужна?

Рассказываем, что такое «ньютоновская механика» и зачем она нужна человеку.

Что изучает механика?

Это раздел физики, который изучает движение и взаимодействие тел в пространстве. Само слово происходит от древнегреческого «мэханикэ», что значило «искусство построения машин», и именно это назначение науки стало толчком к зарождению во времена античности одного из разделов классической механики — статики. 

Пока ее основной задачей было решение проблем строительства, ремесленничества, судоходства и военного дела, долгое время это направление так и оставалось на уровне изобретения «простых машин». Однако благодаря нуждам наших предков мы узнали о правиле рычага, понятии центра тяжести и основах гидростатики.

Классическая механика разветвляется на 3 направления:

1. Статика изучает условия равновесия тел и систем под воздействием сил и моментов. 
2. Динамика исследует причины возникновения движения.
3. Кинематика изучает описание движения идеализированных тел без причин их движения.

Почему механику называют «ньютоновской»?

Несмотря на то что движущиеся тела — это первое, на что человек обычно обращает внимание, разделы «динамика» и «кинематика» начали активно развиваться и изучаться только в 17 веке. Серьезный шаг в этих направлениях сделал Галилео Галилей открытием закона инерции и принципа относительности. Затем — Христиан Гюйгенс, чьи исследования теории колебаний привели к изобретению первых точных часов с маятником. И наконец — Исаак Ньютон, открывший закон всемирного тяготения и наиболее полно сформулировавший известные в то время физические законы. Так механика стала «ньютоновской».

Источник: v-kosmose.com

Всегда ли применимы законы классической механики?

Нет, не всегда. Несмотря на то что физика считается точной наукой, у человека пока недостаточно знаний, чтобы полностью объяснить строение окружающего мира. На данный момент ученым известно как минимум 3 вида ситуаций, которые не вписываются в рамки классической механики:

1. Свойства микромира. Противоречия классической механики и классической термодинамики привели к тому, что для описания свойств и поведения атомов и их частиц используется квантовая механика . Несмотря на созвучное название, это не отдельный вид классической механики, а самостоятельное направление с собственными научными понятиями, предсказаниями и формулами.
2. Мир при скоростях, близких к световой. Изучением движения тел и частиц в таких условиях занимается релятивистская механика.
3. Системы, в которых существенны квантовые и релятивистские эффекты. Для описания их поведения применяется квантовая теория поля. 
4. Системы с очень большим количеством частиц или степеней свободы. В этом случае более эффективен переход к методам статистической механики.

Таким образом, «ньютоновская» механика действительна только для привычного нам макромира.

 

Источник: ru.wikipedia.org

В этой статье мы разобрались только с общими понятиями механики, пока не уделяя внимания формулам и решению задач. Однако если у вас есть такая потребность, всегда можно обратиться за помощью к специалистам ФениксХэлп. Поможем, расскажем и объясним, как решить любую учебную задачу или контрольную работу по физике.

Что такое механика – Класс!ная физика

Подробности

Просмотров: 510

«Физика – 10 класс»

Выделим среди великого множества процессов, происходящих в природе, круг явлений, которые изучает механика.
Первое, что бросается в глаза при наблюдении окружающего нас мира, – это его изменчивость.

Мир не является застывшим, статичным.
Изменения в нем весьма разнообразны.
Но если спросить вас, какие изменения вы замечаете чаще всего, то ответ, пожалуй, будет однозначным: меняется положение предметов (или тел, как говорят физики) относительно земли и относительно друг друга с течением времени.
Бежит ли собака или мчится автомобиль – с ними происходит один и тот же процесс: их положение относительно земли меняется с течением времени.
Они перемещаются.
То же самое происходит с листьями деревьев в ветреную погоду, падающими каплями дождя, плывущими в небе облаками.

Конечно, не любые изменения состоят в перемещении тел.
Так, например, при охлаждении вода замерзает, превращаясь в лед.
Но наиболее часто встречающиеся вокруг нас изменения – это изменения положений тел относительно друг друга.

Изменение положения тела или частей тела в пространстве относительно других тел с течением времени называется механическим движением.

Определение механического движения выглядит просто, но простота эта обманчива.
Прочтите определение еще раз и подумайте, все ли слова вам ясны: пространство, время, относительно других тел.
Скорее всего, эти слова требуют пояснения.

Пространство и время

Пространство и время – наиболее общие понятия физики и.

.. наименее ясные.
Исчерпывающих сведений о пространстве и времени мы не имеем.
Но и те результаты, которые получены сегодня, изложить в самом начале изучения физики невозможно.

На первых порах нам вполне достаточно уметь измерять расстояние между двумя точками пространства с помощью линейки и интервалы времени с помощью часов.
Линейка и часы – важнейшие приспособления для измерений в механике, да и в быту.
С расстояниями и интервалами времени приходится иметь дело при изучении всех школьных учебных предметов.

«…Относительно других тел»

Если эта часть определения механического движения ускользнула от вашего внимания, то вы рискуете не понять самого главного.
Так, например, в купе вагона на столике лежит яблоко.
Во время отправления поезда двух наблюдателей (пассажира и провожающего) просят ответить на вопрос: яблоко движется или нет?

Каждый наблюдатель оценивает положение яблока по отношению к себе.
Пассажир видит, что яблоко находится на расстоянии 1 м от него и это расстояние сохраняется с течением времени.
Провожающий на перроне видит, как с течением времени расстояние от него до яблока увеличивается.

Пассажир отвечает, что яблоко не совершает механического движения – оно неподвижно; провожающий говорит, что яблоко движется.

Итак, одно и то же тело одновременно движется и не движется.
Возможно ли такое? Согласно определению механического движения все так и есть.

Механика – наука об общих законах движения тел.
Механическим движением называется перемещение тел или частей тел в пространстве относительно друг друга с течением времени.

Классическая механика Ньютона и границы ее применимости

Законы механики были сформулированы великим английским ученым И. Ньютоном.
На могильной плите в Вестминстерском аббатстве в Лондоне высечены знаменательные слова:

Здесь покоится
Сэр Исаак Ньютон,
Который почти божественной силой своего ума
Впервые объяснил
С помощью своего математического метода
Движения и формы планет,
Пути комет, приливы и отливы океана.
Он первый исследовал разнообразие световых лучей
И проистекающие отсюда особенности цветов,
Которых до того времени никто даже не подозревал.
Прилежный, проницательный и верный истолкователь
Природы, древностей и Священного Писания.
Он прославил – в своем учении всемогущего Творца.
Требуемую Евангелием простоту он доказал своей жизнью.

Пусть смертные радуются, что в их среде
Жило такое украшение человеческого рода.
Родился 25 декабря 1642 г.
Умер 20 марта 1727 г.

На протяжении многих лет ученые были уверены, что единственными основными (фундаментальными) законами природы являются законы механики Ньютона.
Все богатство и многообразие мира считали результатом различий в движении первичных частиц, слагающих все тела Вселенной.
Однако простая механическая картина мира оказалась неправильной.

При исследовании электромагнитных явлений было доказано, что они не подчиняются законам Ньютона.
Другой великий английский физик – Дж.

Максвелл открыл новый тип фундаментальных законов.
Это законы поведения электромагнитного поля, несводимые к законам Ньютона.

Было выяснено также, что законы Ньютона, как и любые другие законы природы, не являются абсолютно точными.

Они хорошо описывают движение больших тел, если их скорость мала по сравнению со скоростью света.
Механика, основанная на законах Ньютона, называется классической механикой.

Для микроскопических частиц справедливы, как правило, законы квантовой механики.
При движениях со скоростями, близкими к скорости света, тела обнаруживают свойства, о существовании которых Ньютон не подозревал.

Окружающие нас тела движутся сравнительно медленно.
Поэтому их движения подчиняются законам Ньютона.
Таким образом, область применения классической механики очень обширна.
И в этой области человечество всегда будет пользоваться для описания любого движения тела законами Ньютона.

Источник: «Физика – 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Следующая страница «Механическое движение. Система отсчёта»

Назад в раздел «Физика – 10 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский»

Кинематика – Физика, учебник для 10 класса – Класс!ная физика

Физика и познание мира — Что такое механика — Механическое движение. Система отсчёта — Способы описания движения — Траектория. Путь. Перемещение — Равномерное прямолинейное движение. Скорость. Уравнение движения — Примеры решения задач по теме «Равномерное прямолинейное движение» — Сложение скоростей — Примеры решения задач по теме «Сложение скоростей» — Мгновенная и средняя скорости — Ускорение — Движение с постоянным ускорением — Определение кинематических характеристик движения с помощью графиков — Примеры решения задач по теме «Движение с постоянным ускорением» — Движение с постоянным ускорением свободного падения — Примеры решения задач по теме «Движение с постоянным ускорением свободного падения» — Равномерное движение точки по окружности — Кинематика абсолютно твёрдого тела. Поступательное и вращательное движение — Кинематика абсолютно твёрдого тела. Угловая скорость. Связь между линейной и угловой скоростями — Примеры решения задач по теме «Кинематика твёрдого тела»

Небесная механика | Определение, теории, задачи, уравнения и факты

геоцентрическая система

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Анри Пуанкаре Жозеф-Луи Лагранж, граф Империи Симеон-Дени Пуассон Феликс Тиссеран Дирк Брауэр

Похожие темы:

Законы движения Ньютона Кеплеровы законы движения планет принцип Маха Закон всемирного тяготения Ньютона Планетарные уравнения Лагранжа

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

небесная механика , в самом широком смысле, приложение классической механики к движению небесных тел под действием любого из нескольких типов сил. Безусловно, самая важная сила, с которой сталкиваются эти тела, а в большинстве случаев и единственная важная сила, — это сила их взаимного гравитационного притяжения. Но могут быть важны и другие силы, такие как сопротивление атмосферы искусственным спутникам, давление излучения на частицы пыли и даже электромагнитные силы на частицы пыли, если они электрически заряжены и движутся в магнитном поле.

Иногда предполагается, что термин небесная механика относится только к анализу, разработанному для движения частиц точечной массы, движущихся под действием их взаимного гравитационного притяжения, с акцентом на общее орбитальное движение тел Солнечной системы. Термин астродинамика часто используется для обозначения небесной механики движения искусственных спутников. Динамическая астрономия — гораздо более широкий термин, который, помимо небесной механики и астродинамики, обычно интерпретируется как включающий все аспекты движения небесных тел (например, вращение, приливную эволюцию, определение массы и распределения массы звезд и галактик, движение жидкости в туманности и др. ).

Историческая справка

Ранние теории

Небесная механика берет свое начало в ранней астрономии, в которой движения Солнца, Луны и пяти планет, видимых невооруженным глазом — Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна— наблюдались и анализировались. Слово «планета» происходит от греческого слова «странник», и для некоторых культур было естественным возводить эти объекты, движущиеся на неподвижном фоне неба, в статус богов; этот статус в некотором смысле сохраняется и сегодня в астрологии, где считается, что положения планет и Солнца каким-то образом влияют на жизнь людей на Земле. Божественный статус планет и их предполагаемое влияние на человеческую деятельность, возможно, были основной мотивацией для тщательных, непрерывных наблюдений за движением планет и для разработки сложных схем для предсказания их положения в будущем.

Греческий астроном Птолемей (который жил в Александрии около 140 г. н.э.) предложил систему движения планет, в которой Земля была зафиксирована в центре, а все планеты, Луна и Солнце вращались вокруг нее. С точки зрения наблюдателя на Земле планеты движутся по небу с переменной скоростью. Иногда они даже меняют свое направление движения, но через некоторое время возвращаются к преобладающему направлению движения. Чтобы описать это переменное движение, Птолемей предположил, что планеты вращаются вокруг маленьких кругов, называемых эпициклами, с одинаковой скоростью, в то время как центр эпициклического круга вращается вокруг Земли по большому кругу, называемому деферентом. Другие вариации движения объяснялись смещением центров ответвителей каждой планеты от Земли на небольшое расстояние. Правильно подобрав комбинацию скоростей и расстояний, Птолемей смог предсказать движение планет с большой точностью. Его схема была принята как абсолютная догма и просуществовала более 1000 лет до времен Коперника.

Николай Коперник предположил, что Земля была просто еще одной планетой, которая вращалась вокруг Солнца вместе с другими планетами. Он показал, что эта гелиоцентрическая (с центром на Солнце) модель согласуется со всеми наблюдениями и намного проще, чем схема Птолемея. Его вера в то, что планетарное движение должно быть комбинацией равномерных круговых движений, заставила его включить серию эпициклов, чтобы соответствовать движениям по некруговым орбитам. Эпициклы были чем-то вроде терминов ряда Фурье, которые сегодня используются для обозначения движения планет. (Ряд Фурье представляет собой бесконечную сумму периодических членов, которые плавно колеблются между положительными и отрицательными значениями, при этом частота колебаний меняется от члена к члену. Они представляют собой все более и более лучшие приближения к другим функциям по мере того, как сохраняется все больше и больше членов. .) Коперник также определил относительный масштаб своей гелиоцентрической солнечной системы с результатами, которые удивительно близки к современным определениям.

Тихо Браге (1546–1601), родившийся через три года после смерти Коперника и через три года после публикации им гелиоцентрической модели Солнечной системы, все еще придерживался геоцентрической модели, но у него были только Солнце и Луна. вокруг Земли и всех других планет, вращающихся вокруг Солнца. Хотя эта модель математически эквивалентна гелиоцентрической модели Коперника, она представляет собой ненужное усложнение и физически неверна. Самым большим вкладом Тихо было то, что он собирал более 20 лет небесных наблюдений; его измерения положения планет и звезд имели беспрецедентную точность примерно в 2 угловых минуты. (Угловая минута равна ¹ / ₆₀ степени.)

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Типы механики в физике и их примеры

Механика — один из основных разделов физики, который занимается изучением и поведением физических тел под действием различных видов сил или перемещений, а также последующим воздействием тел на окружающая среда.

Существует два основных типа механики:

• Классическая механика
• Квантовая механика

Классическая механика занимается изучением макроскопических объектов, а квантовая механика занимается изучением микроскопических объектов.