Ta'rif 1
Klassik mexanika Nyuton qonunlari asosida jismoniy jismlarning harakatini oʻrganadigan fizikaning kichik boʻlimidir.
Klassik mexanikaning asosiy tushunchalari:
- massa - inertsiyaning asosiy o'lchovi yoki moddaning unga tashqi omillar ta'siri bo'lmaganda dam olish holatini saqlab turish qobiliyati sifatida aniqlanadi;
- kuch - jismga ta'sir qiladi va uning harakat holatini o'zgartiradi, tezlashuvni keltirib chiqaradi;
- ichki energiya - o'rganilayotgan elementning hozirgi holatini aniqlaydi.
Fizikaning ushbu bo'limining boshqa bir xil darajada muhim tushunchalari: harorat, impuls, burchak momenti va moddaning hajmi. Mexanik tizimning energiyasi, asosan, harakatning kinetik energiyasidan va potentsial kuchdan iborat bo'lib, u ta'sir qiluvchi kuchlarning holatiga bog'liq. muayyan tizim elementlar. Ushbu fizik miqdorlarga nisbatan klassik mexanikaning asosiy saqlanish qonunlari ishlaydi.
Klassik mexanika asoschilari
Izoh 1
Klassik mexanikaning asoslarini mutafakkir Galiley, shuningdek, Kepler va Kopernik tez harakat qonunlarini ko'rib chiqishda muvaffaqiyatli qo'ygan. samoviy jismlar.
1-rasm. Klassik mexanika tamoyillari. Author24 - talabalar hujjatlarini onlayn almashish
Qizig'i shundaki, uzoq vaqt davomida fizika va mexanika astronomik hodisalar kontekstida o'rganilgan. Kopernik o'zining ilmiy ishlarida, agar biz Aristotel tomonidan ilgari qo'yilgan mavjud tamoyillardan chetga chiqsak va uni geosentriklikdan o'tishning boshlang'ich nuqtasi deb hisoblasak, samoviy jismlarning o'zaro ta'sirining qonuniyatlarini to'g'ri hisoblashni soddalashtirish mumkinligini ta'kidladi. geliotsentrik tushuncha.
Olimning g'oyalari uning hamkasbi Kepler tomonidan moddiy jismlar harakatining uchta qonunida yanada rasmiylashtirildi. Xususan, ikkinchi qonun Quyosh tizimining mutlaqo barcha sayyoralari Quyoshning asosiy diqqat markazida bo'lgan elliptik orbitalarda bir tekis harakatlanishini aytdi.
Klassik mexanikaning rivojlanishiga navbatdagi muhim hissa ixtirochi Galiley tomonidan qo'shildi, u samoviy jismlarning mexanik harakatining fundamental postulatlarini, xususan, tortishish kuchlari ta'sirida o'rganib, jamoatchilikka beshta universal qonunni taqdim etdi. moddalarning bir vaqtning o'zida jismoniy harakati.
Shunga qaramay, zamondoshlar klassik mexanikaning asosiy asoschisining yutuqlarini o'zining mashhur asarida Isaak Nyutonga bog'lashadi. ilmiy ish « matematik ifoda tabiat falsafasi" harakat fizikasi ta'riflarining sintezini tasvirlab berdi, ular ilgari o'zidan oldingilar tomonidan taqdim etilgan.
Shakl 2. Klassik mexanikaning variatsion tamoyillari. Author24 - talabalar hujjatlarini onlayn almashish
Nyuton o'z nomi bilan atalgan harakatning uchta asosiy qonunini, shuningdek, Galiley tadqiqotlari ostida chiziq chizgan va jismlarning erkin tushishi hodisasini tushuntirib beradigan universal tortishish nazariyasini aniq shakllantirdi. Shunday qilib, dunyoning yangi, yanada takomillashtirilgan tasviri ishlab chiqildi.
Klassik mexanikaning asosiy va variatsion tamoyillari
Klassik mexanika tadqiqotchilarga tez-tez uchraydigan tizimlar uchun aniq natijalar beradi Kundalik hayot. Ammo ular oxir-oqibat tezligi deyarli yorug'lik tezligiga teng bo'lgan boshqa tushunchalar uchun noto'g'ri bo'ladi. Keyin tajribalarda relyativistik va qonunlaridan foydalanish kerak kvant mexanikasi. Bir vaqtning o'zida bir nechta xususiyatlarni birlashtirgan tizimlar uchun klassik mexanika o'rniga kvantlar maydoni nazariyasi qo'llaniladi. Ko'p tarkibiy qismlarga yoki erkinlik darajalariga ega bo'lgan tushunchalar uchun fizikani o'rganish yo'nalishi statistik mexanika usullaridan foydalanganda ham mos keladi.
Bugungi kunda klassik mexanikaning quyidagi asosiy tamoyillari ajratilgan:
- Fazoviy va vaqtinchalik siljishlarga (aylanishlar, siljishlar, simmetriyalar) nisbatan o'zgarmaslik printsipi: fazo har doim bir hil bo'ladi va yopiq tizimdagi har qanday jarayonlarning borishiga uning boshlang'ich joylashuvi va material mos yozuvlar tanasiga nisbatan yo'nalishi ta'sir qilmaydi.
- Nisbiylik printsipi: ajratilgan tizimdagi fizik jarayonlar oqimiga uning mos yozuvlar tushunchasiga nisbatan to'g'ri chiziqli harakati ta'sir qilmaydi; bunday hodisalarni tavsiflovchi qonunlar fizikaning turli sohalarida bir xil; agar dastlabki shartlar bir xil bo'lsa, jarayonlarning o'zi bir xil bo'ladi.
Ta'rif 2
Variatsion printsiplar - bu analitik mexanikaning boshlang'ich, asosiy qoidalari bo'lib, ular matematik jihatdan noyob variatsion munosabatlar shaklida ifodalanadi, ulardan mantiqiy natija sifatida harakatning differentsial formulalari, shuningdek, klassik mexanikaning barcha turdagi qoidalari va qonunlari kelib chiqadi.
Ko'pgina hollarda, haqiqiy harakatni ko'rib chiqilayotgan kinematik harakatlar sinfidan ajratish mumkin bo'lgan asosiy xususiyat - bu keyingi tavsifning o'zgarmasligini ta'minlaydigan statsionarlik holati.
Shakl 4. Uzoq muddatli harakat tamoyili. Author24 - talabalar hujjatlarini onlayn almashish
Klassik mexanikaning variatsion qoidalaridan birinchisi - bu tizimning to'g'ri muvozanat pozitsiyalarini topishga imkon beradigan mumkin yoki virtual siljishlar printsipi. moddiy nuqtalar. Shuning uchun, bu naqsh hal qilishga yordam beradi qiyin vazifalar statika.
Keyingi tamoyil eng kichik cheklov deb ataladi. Ushbu postulat xaotik tarzda o'zaro bevosita bog'langan va atrof-muhitning har qanday ta'siriga duchor bo'lgan moddiy nuqtalar tizimining ma'lum bir harakatini nazarda tutadi.
Klassik mexanikaning yana bir asosiy o'zgaruvchan taklifi eng to'g'ri yo'l printsipi bo'lib, bu erda har qanday erkin tizim dam olish holatida yoki munosabatlar tomonidan ruxsat etilgan boshqa yoylarga nisbatan ma'lum chiziqlar bo'ylab bir tekis harakatda bo'ladi va umumiy boshlang'ich nuqtasi va kontseptsiyada tangensga ega.
Klassik mexanikada ishlash printsipi
Nyutonning mexanik harakat tenglamalarini ko'p jihatdan shakllantirish mumkin. Ulardan biri Lagranj mexanikasi deb ham ataladigan Lagranj formalizmi orqali. Garchi bu tamoyil klassik fizikadagi Nyuton qonunlariga mutlaqo teng bo'lsa-da, lekin harakatni talqin qilish barcha tushunchalar va o'yinlarni umumlashtirish uchun ko'proq mos keladi. muhim rol V zamonaviy fan. Darhaqiqat, bu tamoyil fizikada murakkab umumlashmadir.
Xususan, bu kvant mexanikasi doirasida to'liq tushuniladi. Richard Feynman tomonidan kvant mexanikasini yo'l integrallaridan foydalanish orqali talqin qilish doimiy o'zaro ta'sir tamoyiliga asoslanadi.
Fizikadagi ko'plab muammolarni hal qilishning eng tez va eng oson yo'lini topishga qodir bo'lgan ishlash printsipini qo'llash orqali hal qilish mumkin.
Masalan, yorug'lik o'z yo'lini topishi mumkin optik tizim, va gravitatsiyaviy maydondagi moddiy jismning traektoriyasini xuddi shu ish printsipi yordamida aniqlash mumkin.
Har qanday vaziyatdagi simmetriyalarni Eyler-Lagranj tenglamalari bilan birgalikda ushbu tushunchani qo'llash orqali yaxshiroq tushunish mumkin. Klassik mexanikada to'g'ri tanlov keyingi harakatni Nyutonning harakat qonunlaridan eksperimental tarzda isbotlash mumkin. Va aksincha, harakat tamoyilidan Nyuton tenglamalari amalda vakolatli harakatni tanlash bilan amalga oshiriladi.
Shunday qilib, klassik mexanikada harakat tamoyili Nyutonning harakat tenglamalariga ideal ekvivalent hisoblanadi. Ushbu usulni qo'llash fizikada tenglamalar yechimini sezilarli darajada soddalashtiradi, chunki u skalar nazariya bo'lib, elementar hisoblarni qo'llaydigan ilovalar va hosilalar bilan.
Davlat universiteti Idora
instituti Masofaviy ta'lim
Mutaxassisligi - menejment
fan bo'yicha: KSE
“Nyuton mexanikasi tabiatning klassik tavsifining asosidir. Mexanikaning asosiy vazifasi va uni qo'llash chegaralari.
Bajarildi
1211-sonli talaba kartasi
Guruh raqami UP4-1-98/2
1. Kirish.________________________________________________________________ 3
2. Nyuton mexanikasi.__________________________________________ 5
2.1. Nyutonning harakat qonunlari.________________________________________________ 5
2.1.1. Nyutonning birinchi qonuni.________________________________________________ 6
2.1.2. Nyutonning ikkinchi qonuni.________________________________________________ 7
2.1.3. Nyutonning uchinchi qonuni.________________________________________________ 8
2.2. Umumjahon tortishish qonuni._____________________________________________________ 11
2.3. Mexanikaning asosiy vazifasi._________________________________________________ 13
2.4. Qo'llash chegaralari._________________________________________________ 15
3. Xulosa.________________________________________________ 18
4. Adabiyotlar ro‘yxati.______________________________________ 20
Nyuton (1643-1727)
Bu dunyoni chuqur zulmat qoplagan edi.
Nur bo'lsin! Va bu erda Nyuton keladi.
1.Kirish.
“Fizika” tushunchasining ildizlari chuqur o‘tmishga borib taqaladi, yunoncha “tabiat” degan ma’noni bildiradi. Bu fanning asosiy vazifasi atrofdagi dunyoning "qonunlarini" o'rnatishdan iborat. Aristotel shogirdi Aflotunning asosiy asarlaridan biri “Fizika” deb nomlangan.
O'sha yillardagi fan tabiiy-falsafiy xususiyatga ega edi, ya'ni. osmon jismlarining bevosita kuzatilgan harakatlari ularning haqiqiy harakatlari ekanligidan kelib chiqdi. Bundan Yerning koinotdagi markaziy pozitsiyasi haqida xulosa chiqarildi. Bu tizim Yerning samoviy jism sifatidagi ba'zi xususiyatlarini to'g'ri aks ettirdi: Yer shar shaklida ekanligi, hamma narsa uning markaziga qarab tortilishi. Shunday qilib, bu ta'limot aslida Yer haqida edi. U o'z davri darajasida ilmiy bilimlarga qo'yiladigan asosiy talablarga javob berdi. Birinchidan, u samoviy jismlarning kuzatilgan harakatlarini yagona nuqtai nazardan tushuntirdi va ikkinchidan, ularning kelajakdagi pozitsiyalarini hisoblash imkonini berdi. Xuddi shu vaqtda nazariy konstruktsiyalar qadimgi yunonlar tabiatan sof spekulyativ edilar - ular tajribadan butunlay ajralgan edilar.
Bunday tizim 16-asrga qadar, Kopernik ta'limoti paydo bo'lgunga qadar mavjud bo'lib, u Galileyning eksperimental fizikasida o'zining keyingi asoslanishini oldi va samoviy jismlar va er ob'ektlarining harakatini birlashtirgan Nyuton mexanikasini yaratish bilan yakunlandi. harakat qonunlari. keldi eng katta inqilob tabiatshunoslikda, zamonaviy ma'noda fanning rivojlanishining boshlanishini belgilab berdi.
Galiley Galiley dunyo cheksiz, materiya esa abadiy, deb hisoblagan. Barcha jarayonlarda hech narsa buzilmaydi yoki hosil bo'lmaydi - faqat jismlarning yoki ularning qismlarining nisbiy holatida o'zgarish mavjud. Materiya mutlaqo bo'linmas atomlardan iborat, uning harakati yagona universal mexanik harakatdir. Osmon jismlari Yerga o'xshaydi va bir xil mexanika qonunlariga bo'ysunadi.
Nyuton uchun eksperimentlar va kuzatishlar yordamida o'rganilayotgan ob'ektning xususiyatlarini aniq aniqlash va farazlardan foydalanmasdan induksiyaga asoslangan nazariyani qurish muhim edi. U fizikada eksperimental fan sifatida farazlarga o'rin yo'qligidan kelib chiqdi. Induktiv usulning nomukammalligini tan olib, u boshqalar orasida eng afzal deb hisobladi.
Antik davrda ham, 17-asrda ham samoviy jismlarning harakatini o'rganish muhimligi e'tirof etilgan. Ammo agar qadimgi yunonlar uchun bu muammo ko'proq falsafiy ahamiyatga ega bo'lsa, 17-asr uchun amaliy jihat ustunlik qildi. Navigatsiyaning rivojlanishi astrolojik maqsadlar uchun zarur bo'lganlardan ko'ra, navigatsiya maqsadlari uchun aniqroq astronomik jadvallarni ishlab chiqishni talab qildi. Asosiy vazifa astronomlar va navigatorlar uchun zarur bo'lgan uzunlikni aniqlash edi. Ushbu muhim amaliy muammoni hal qilish uchun birinchi davlat rasadxonalari (1672 yilda Parij, 1675 yilda Grinvich) tashkil etildi. Aslini olganda, bu mahalliy vaqt bilan taqqoslaganda, uzunlikka aylantirilishi mumkin bo'lgan vaqt oralig'ini beradigan mutlaq vaqtni aniqlash vazifasi edi. Bu vaqtni Oyning yulduzlar orasidagi harakatlarini kuzatish, shuningdek, mutlaq vaqtga o'rnatilgan va kuzatuvchi ushlab turgan aniq soat yordamida aniqlash mumkin edi. Birinchi holda, samoviy jismlarning holatini bashorat qilish uchun juda aniq jadvallar, ikkinchisi uchun mutlaqo aniq va ishonchli soat mexanizmlari kerak edi. Ushbu yo'nalishdagi ishlar muvaffaqiyatli bo'lmadi. Butun dunyo tortishish qonuni va mexanikaning uchta asosiy qonuni, shuningdek, differentsial va integral hisoblarning ochilishi tufayli mexanikaga integral ilmiy nazariya xarakterini bergan Nyutongina yechim topishga muvaffaq bo'ldi.
2. Nyuton mexanikasi.
I. Nyuton ilmiy faoliyatining choʻqqisi uning birinchi marta 1687 yilda nashr etilgan “Tabiiy falsafaning matematik asoslari” oʻlmas asaridir. Unda u oʻzidan oldingi olimlar va oʻz tadqiqotlari natijasida olingan natijalarni umumlashtirib, birinchi marta butun klassik fizikaning asosini tashkil etuvchi yer va osmon mexanikasining birlashgan uygʻun tizimini yaratdi. Bu erda Nyuton boshlang'ich tushunchalarga ta'riflar berdi - materiya miqdori, massaga ekvivalent, zichlik; impulsga ekvivalent harakat miqdori va har xil turlari kuch. Moddaning miqdori tushunchasini shakllantirib, u atomlar qandaydir yagona birlamchi materiyadan iborat degan fikrdan chiqdi; Zichlik deganda jismning birlik hajmining birlamchi moddalar bilan to'ldirilish darajasi tushunilgan. Bu asarda Nyutonning olam tortishish haqidagi ta’limoti bayon etilgan bo‘lib, u shu asosda Quyosh tizimini tashkil etuvchi sayyoralar, sun’iy yo‘ldoshlar va kometalarning harakatlanish nazariyasini ishlab chiqqan. Ushbu qonunga asoslanib, u to'lqinlar hodisasini va Yupiterning siqilishini tushuntirdi.
Nyutonning kontseptsiyasi uzoq vaqt davomida ko'plab texnik yutuqlar uchun asos bo'ldi. Uning negizida ko'plab ilmiy tadqiqot usullari shakllangan. turli sohalar tabiiy fanlar.
2.1. Nyutonning harakat qonunlari.
Agar kinematika fazoda ma'lum bir joyni egallash va vaqt o'tishi bilan bu holatni o'zgartirish qobiliyatidan tashqari moddiy jismga xos xususiyatga ega bo'lmagan geometrik jismning harakatini o'rgansa, dinamika haqiqiy jismlarning harakat ostidagi harakatini o'rganadi. ularga qo'llaniladigan kuchlar. Nyuton tomonidan o'rnatilgan mexanikaning uchta qonuni dinamikaning asosida yotadi va klassik mexanikaning asosiy qismini tashkil qiladi.
Ular harakatning eng oddiy holatiga to'g'ridan-to'g'ri qo'llanilishi mumkin, harakatlanuvchi jism moddiy nuqta sifatida qaralganda, ya'ni. tananing o'lchami va shakli hisobga olinmaganda va tananing harakati massa bilan nuqtaning harakati sifatida qaralganda. Qaynayotgan suvda nuqtaning harakatini tasvirlash uchun siz har qanday koordinata tizimini tanlashingiz mumkin, unga nisbatan bu harakatni tavsiflovchi miqdorlar aniqlanadi. Boshqa jismlarga nisbatan harakatlanuvchi har qanday jismni mos yozuvlar jism sifatida olish mumkin. Dinamikada inertial koordinatalar sistemalari bilan shug'ullanadi, bu ularga nisbatan erkin moddiy nuqta doimiy tezlikda harakatlanishi bilan tavsiflanadi.
2.1.1. Nyutonning birinchi qonuni.
Inersiya qonuni birinchi marta Galiley tomonidan gorizontal harakat holati uchun o'rnatildi: jism gorizontal tekislik bo'ylab harakat qilganda, uning harakati bir xil bo'ladi va agar tekislik fazoda cheksiz cho'zilgan bo'lsa, doimo davom etadi. Nyuton harakatning birinchi qonuni sifatida inersiya qonunining umumiyroq formulasini berdi: har bir jism tinch holatda yoki unga ta'sir qiluvchi kuchlar bu holatni o'zgartirmaguncha bir tekis to'g'ri chiziqli harakatda bo'ladi.
Hayotda ushbu qonun, agar siz harakatlanuvchi jismni tortish yoki itarishni to'xtatsangiz, u to'xtab qoladigan va doimiy tezlikda harakat qilishni davom ettirmaydigan holatni tavsiflaydi. Shunday qilib, dvigatel o'chirilgan mashina to'xtaydi. Nyuton qonuniga ko'ra, tormoz kuchi inertsiya bilan dumalab ketayotgan avtomobilga ta'sir qilishi kerak, bu amalda havo qarshiligi va avtomobil shinalarining avtomobil yo'li yuzasida ishqalanishidir. Ular mashinaga to'xtaguncha salbiy tezlanishni aytadilar.
Qonunning ushbu formulasining kamchiligi shundaki, unda harakatni inertial koordinatalar tizimiga murojaat qilish zarurati ko'rsatilmagan. Gap shundaki, Nyuton inertial koordinatalar tizimi tushunchasini ishlatmadi - buning o'rniga u mutlaq fazo tushunchasini kiritdi - bir hil va harakatsiz - u bilan u ma'lum bir mutlaq koordinatalar tizimini bog'ladi, unga nisbatan tananing tezligi aniqlanadi. . Mutlaq makonning bo'shligi mutlaq mos yozuvlar tizimi sifatida aniqlanganda, inersiya qonuni boshqacha shakllantira boshladi: inertial koordinatalar tizimiga nisbatan erkin jism dam olish holatini yoki bir xil to'g'ri chiziqli harakatni saqlaydi.
2.1.2. Nyutonning ikkinchi qonuni.
Ikkinchi qonunni shakllantirishda Nyuton quyidagi tushunchalarni kiritdi:
Tezlashtirish - vektor miqdori(Nyuton uni impuls deb atagan va tezliklarning parallelogramma qoidasini shakllantirishda uni hisobga olgan), bu jism tezligining o'zgarish tezligini aniqlaydi.
Kuch - bu boshqa jismlar yoki maydonlar tomonidan tanaga mexanik ta'sir o'lchovi sifatida tushuniladigan vektor miqdori, buning natijasida jism tezlanishga ega bo'ladi yoki shakli va hajmini o'zgartiradi.
Jismning massasi fizik miqdor bo'lib, materiyaning asosiy xususiyatlaridan biri bo'lib, uning inertial va tortishish xususiyatlarini belgilaydi.
Mexanikaning ikkinchi qonuni shunday deydi: jismga ta'sir qiluvchi kuch tananing massasi va bu kuch tomonidan berilgan tezlanishning mahsulotiga teng. Bu uning zamonaviy formulasi. Nyuton buni boshqacha shakllantirdi: impulsning o'zgarishi qo'llaniladigan bilan proportsionaldir ish kuchi va bu kuch harakat qiladigan to'g'ri chiziq yo'nalishi bo'yicha va tananing massasiga teskari proportsional yoki matematik tarzda sodir bo'ladi:
Ushbu qonunni tajriba bilan tasdiqlash oson, agar buloqning oxiriga trolleybus biriktirilsa va bahor bo'shatilsa, o'z vaqtida t arava yo'ldan o'tadi s 1(1-rasm), keyin ikkita aravani bir xil buloqqa ulang, ya'ni. tana vaznini ikki barobarga oshiring va bahorni bo'shating, keyin bir vaqtning o'zida t ular yo'ldan boradilar s2 dan ikki baravar kichik s 1 .
Bu qonun faqat inertial sanoq sistemalarida ham amal qiladi. Matematik nuqtai nazardan, birinchi qonun ikkinchi qonunning alohida holatidir, chunki natijaviy kuchlar nolga teng bo'lsa, tezlashuv ham nolga teng. Biroq Nyutonning birinchi qonuni mustaqil qonun sifatida qaraladi, chunki u inertial tizimlar mavjudligini tasdiqlaydi.
2.1.3. Nyutonning uchinchi qonuni.
Nyutonning uchinchi qonuni shunday deydi: harakatga har doim teng va qarama-qarshi reaktsiya mavjud, aks holda jismlar bir-biriga bitta to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltirilgan, kattaligi teng va yo'nalishi bo'yicha qarama-qarshi yoki matematik jihatdan teng kuchlar bilan ta'sir qiladi:
Nyuton ushbu qonunning amal qilishini jismlarning to'qnashuvi va ularning o'zaro tortishishi holatlariga ham kengaytirdi. Ushbu qonunning eng oddiy namoyishi - tortishish kuchi ta'sir qiladigan gorizontal tekislikda joylashgan jismdir. F t va reaktsiya kuchini qo'llab-quvvatlaydi F haqida, bir to'g'ri chiziqda yotgan, qiymati teng va qarama-qarshi yo'naltirilgan, bu kuchlarning tengligi tananing dam olishiga imkon beradi (2-rasm).
Natijalar Nyutonning uchta asosiy harakat qonunidan kelib chiqadi, ulardan biri parallelogramm qoidasiga ko'ra impulsning qo'shilishi. Jismning tezlashishi ma'lum jismga boshqa jismlarning ta'sirini tavsiflovchi miqdorlarga, shuningdek, ushbu jismning xususiyatlarini belgilovchi miqdorlarga bog'liq. Bu jismning harakat tezligini o'zgartiruvchi boshqa jismlarning tanaga mexanik ta'siri kuch deb ataladi. U boshqa tabiatga ega bo'lishi mumkin (tortishish kuchi, elastiklik va boshqalar). Jismning tezligining o'zgarishi kuchlarning tabiatiga bog'liq emas, balki ularning kattaligiga bog'liq. Tezlik va kuch vektor bo'lgani uchun, parallelogramma qoidasiga ko'ra bir nechta kuchlarning ta'siri qo'shiladi. Jismning tezlashishi unga bog'liq bo'lgan xususiyat massa bilan o'lchanadigan inersiyadir. Klassik mexanikada yorug'lik tezligidan ancha past tezliklar bilan shug'ullanadigan bo'lsak, massa harakatlanyaptimi yoki yo'qligidan qat'i nazar, tananing o'ziga xos xususiyatdir. Klassik mexanikada jismning massasi tananing boshqa jismlar bilan o'zaro ta'siriga ham bog'liq emas. Massaning bu xususiyati Nyutonni massani materiyaning o'lchovi sifatida qabul qilishga va uning kattaligi tanadagi materiya miqdorini belgilashiga ishonishga undadi. Shunday qilib, massa materiya miqdori sifatida tushunila boshlandi.
Moddaning miqdori tananing og'irligiga mutanosib ravishda o'lchanadi. Og'irlik - bu tananing erkin tushishiga to'sqinlik qiladigan tayanchga ta'sir qiladigan kuch. Raqamli bo'lib, og'irlik tananing massasi va tortishish tezlashuvining mahsulotiga teng. Yerning siqilishi va uning kunlik aylanishi tufayli tana vazni kenglik bilan o'zgaradi va ekvatorda qutblarga qaraganda 0,5% kamroq. Massa va og'irlik qat'iy proportsional bo'lganligi sababli, materiyaning massasini yoki miqdorini amalda o'lchash mumkin bo'ldi. Og'irlikning tanaga o'zgaruvchan ta'siri ekanligini tushunish Nyutonni tananing ichki xususiyatini - inertsiyani aniqlashga undadi, u tananing massaga mutanosib bir tekis to'g'ri chiziqli harakatni saqlab turish qobiliyati deb hisobladi. Inertsiya o'lchovi sifatida massani Nyuton singari muvozanat bilan o'lchash mumkin.
Vaznsizlik holatida massani inertsiya bilan o'lchash mumkin. Inertsiya o'lchovidir umumiy tarzda massa o'lchovlari. Ammo inertsiya va vazn turli xil jismoniy tushunchalardir. Ularning bir-biriga mutanosibligi amaliy jihatdan juda qulay - tarozilar yordamida massani o'lchash uchun. Shunday qilib, kuch va massa tushunchalarining, shuningdek, ularni o'lchash usulining o'rnatilishi Nyutonga mexanikaning ikkinchi qonunini shakllantirishga imkon berdi.
Mexanikaning birinchi va ikkinchi qonunlari mos ravishda moddiy nuqta yoki bitta jismning harakatiga taalluqlidir. Bunda faqat boshqa organlarning ushbu organga nisbatan harakati hisobga olinadi. Biroq, har bir harakat o'zaro ta'sirdir. Mexanikada harakat kuch bilan tavsiflanganligi sababli, agar bir jism boshqasiga ma'lum bir kuch bilan ta'sir qilsa, ikkinchisi ham xuddi shunday kuch bilan birinchisiga ta'sir qiladi, bu mexanikaning uchinchi qonunini mustahkamlaydi. Nyutonning formulasida mexanikaning uchinchi qonuni faqat kuchlarning bevosita o'zaro ta'siri yoki bir jismning ta'sirini boshqasiga bir lahzada o'tkazish uchun amal qiladi. Harakatni belgilangan muddatga o'tkazishda ushbu qonun harakatni o'tkazish vaqti e'tibordan chetda qolishi mumkin bo'lgan hollarda qo'llaniladi.
2.2. Umumjahon tortishish qonuni.
Nyuton dinamikasining o‘zagini kuch tushunchasi tashkil etadi, dinamikaning asosiy vazifasi esa berilgan harakatdan qonuniyat o‘rnatish va aksincha, berilgan kuchga muvofiq jismlarning harakat qonunini aniqlashdan iborat deb hisoblanadi. Nyuton Kepler qonunlaridan Quyosh tomon yo'nalgan, sayyoralarning Quyoshdan uzoqligi kvadratiga teskari proportsional kuch mavjudligini xulosa qildi. Kepler, Gyuygens, Dekart, Borelli, Guk tomonidan bildirilgan fikrlarni umumlashtirib, Nyuton ularga matematik qonunning aniq shaklini berdi, unga ko'ra tabiatda jismlarning tortilishini belgilovchi universal tortishish kuchi mavjudligi tasdiqlandi. Og'irlik kuchi tortishish jismlari massalarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsional yoki matematik jihatdan:
Bu erda G - tortishish doimiysi.
Ushbu qonun har qanday jismlarning o'zaro ta'sirini tavsiflaydi - faqat jismlar orasidagi masofa ularning o'lchamlari bilan solishtirganda etarlicha katta bo'lishi muhim, bu bizga jismlarni moddiy nuqtalar uchun olish imkonini beradi. Nyutonning tortishish nazariyasida tortishish kuchi bir zumda va hech qanday muhit vositachiligisiz bir tortishish jismidan ikkinchisiga o'tadi, deb taxmin qilinadi. Umumjahon tortishish qonuni uzoq va g'azablangan munozaralarga sabab bo'ldi. Bu tasodifiy emas edi, chunki bu qonun muhim falsafiy ahamiyatga ega edi. Xulosa shuki, Nyutondan oldin yaratish maqsadi edi fizik nazariyalar fizik hodisalar mexanizmini barcha tafsilotlari bilan aniqlash va taqdim etish edi. Buni amalga oshirish mumkin bo'lmagan hollarda, batafsil talqin qilish mumkin bo'lmagan "yashirin fazilatlar" haqida dalil ilgari surildi. Bekon va Dekart "yashirin sifatlar"ga havolalarni ilmiy asosga to'g'ri kelmaydigan deb e'lon qildilar. Dekart tabiat hodisasining mohiyatini ko‘z-ko‘z bilan tasavvur qilgandagina tushunish mumkin, deb hisoblagan. Shunday qilib, u tortishish hodisalarini efir girdoblari yordamida ifodalagan. Bunday g'oyalarning keng qo'llanilishi sharoitida Nyutonning butun dunyo tortishish qonuni, uning asosida olib borilgan astronomik kuzatishlarning mosligini misli ko'rilmagan aniqlik bilan ko'rsatgan bo'lsa-da, jismlarning o'zaro tortishishi juda esga tushganligi sababli shubha ostiga olindi. "yashirin fazilatlar" haqidagi peripatetik ta'limotning. Va Nyuton o'zining mavjudligi faktini matematik tahlil va eksperimental ma'lumotlar asosida aniqlagan bo'lsa-da, matematik tahlil hali tadqiqotchilar ongida etarlicha ishonchli usul sifatida mustahkam o'rnatilmagan. Ammo jismoniy tadqiqotlarni mutlaq haqiqat deb da'vo qilmaydigan faktlar bilan cheklash istagi Nyutonga fizikani mustaqil fan sifatida shakllanishini yakunlash va mutlaq bilimga da'volari bilan uni natural falsafadan ajratish imkonini berdi.
Umumjahon tortishish qonunida fan tabiat qonunining namunasini hamma joyda, istisnosiz, aniq belgilangan oqibatlar bilan qo'llaniladigan mutlaqo aniq qoida sifatida oldi. Bu qonunni Kant o'z falsafasiga kiritgan bo'lib, unda tabiat axloqdan farqli ravishda zaruriyat sohasi - erkinlik sohasi sifatida ifodalangan.
Nyutonning jismoniy kontseptsiyasi XVII asr fizikasining o'ziga xos yutug'i edi. Koinotga statik yondashuv o'rnini dinamik yondashuv egalladi. Tadqiqotning eksperimental-matematik usuli 17-asr fizikasining ko'plab muammolarini hal qilishga imkon berib, hal qilish uchun mos bo'lib chiqdi. jismoniy muammolar yana ikki asr davomida.
2.3. Mexanikaning asosiy vazifasi.
Klassik mexanikaning rivojlanishining natijasi dunyoning yagona mexanik rasmini yaratish bo'lib, uning doirasida dunyoning butun sifat xilma-xilligi Nyuton mexanikasi qonunlariga bo'ysunadigan jismlar harakatidagi farqlar bilan izohlanadi. Dunyoning mexanik rasmiga ko'ra, dunyoning fizik hodisasini mexanika qonunlari asosida tushuntirish mumkin bo'lsa, unda bunday tushuntirish ilmiy deb e'tirof etilgan. Shu tariqa Nyuton mexanikasi 19—20-asrlar boʻyida ilmiy inqilobgacha hukmronlik qilgan dunyoning mexanik tasvirining asosi boʻldi.
Nyuton mexanikasi, oldingi mexanik tushunchalardan farqli o'laroq, harakatning har qanday bosqichi, ham oldingi, ham keyingi va fazoning istalgan nuqtasida muammoni hal qilishga imkon berdi. ma'lum faktlar, bu harakatni keltirib chiqaradi, shuningdek, harakatning ma'lum asosiy elementlari bilan har qanday nuqtada bu omillarning kattaligi va yo'nalishini aniqlashning teskari muammosi. Shu sababli, Nyuton mexanikasi mexanik harakatni miqdoriy tahlil qilish usuli sifatida ishlatilishi mumkin. Har qanday jismoniy hodisalarni, ularni keltirib chiqaruvchi omillardan qat'i nazar, o'rganish mumkin. Masalan, siz Yer sun'iy yo'ldoshining tezligini hisoblashingiz mumkin: Oddiylik uchun, orbitasi Yerning radiusiga teng bo'lgan sun'iy yo'ldosh tezligini topamiz (3-rasm). Etarli aniqlik bilan biz sun'iy yo'ldoshning tezlashishini Yer yuzasiga erkin tushish tezlashishiga tenglashtirishimiz mumkin:
Boshqa tomondan, sun'iy yo'ldoshning markazlashtirilgan tezlashishi.
qayerda 
. Bu tezlik birinchi kosmik tezlik deb ataladi. Bunday tezlikni bildiradigan har qanday massali jism Yerning sun'iy yo'ldoshiga aylanadi.
Nyuton mexanikasi qonunlari kuchni harakat bilan emas, balki harakatning o'zgarishi bilan bog'laydi. Bu harakatni ushlab turish uchun kuch zarur degan an'anaviy tushunchadan voz kechish va harakatni ushlab turish uchun ishlaydigan mexanizmlarda kuch zarur bo'lgan ishqalanishni ikkinchi darajali rolga o'tkazish imkonini berdi. Dunyoning an'anaviy statik ko'rinishi o'rniga dinamik ko'rinishini o'rnatgan Nyuton o'z dinamikasini nazariy fizikaning asosiga aylantirdi. Nyuton mexanik talqinlarida ehtiyotkor bo'lgan bo'lsa-da tabiiy hodisalar, hali ham mexanika tamoyillaridan boshqa tabiat hodisalarini chiqarish maqsadga muvofiq deb hisoblardi. Keyingi rivojlanish fizika aniq masalalarni yechish bilan bog'liq holda mexanika apparatini yanada rivojlantirish yo'nalishida amalga oshirila boshlandi, ular hal etilishi bilan dunyoning mexanik tasviri mustahkamlandi.
2.4. Qo'llash chegaralari.
20-asr boshlarida fizikaning rivojlanishi natijasida klassik mexanikaning qamrovi aniqlandi: uning qonunlari tezligi yorugʻlik tezligidan ancha past boʻlgan harakatlar uchun amal qiladi. Tezlik oshishi bilan tana vazni ortishi aniqlandi. Umuman olganda, Nyutonning klassik mexanika qonunlari inertial sanoq sistemalari uchun amal qiladi. Inertial bo'lmagan sanoq sistemalarida vaziyat boshqacha. Noinersial koordinatalar sistemasining inersiya sistemasiga nisbatan tezlashtirilgan harakati bilan bu sistemada Nyutonning birinchi qonuni (inersiya qonuni) amalga oshmaydi - undagi erkin jismlar vaqt o tishi bilan harakat tezligini o zgartiradi.
Klassik mexanikadagi birinchi nomuvofiqlik mikrodunyo kashf etilganda aniqlangan. Klassik mexanikada fazodagi siljishlar va tezlikni aniqlash bu siljishlar qanday amalga oshirilganidan qat'iy nazar o'rganilgan. Mikrodunyo hodisalariga kelsak, bunday holat, ma'lum bo'lishicha, printsipial jihatdan mumkin emas. Bu erda kinematikaga asos bo'lgan fazoviy-vaqtinchalik lokalizatsiya faqat harakatning o'ziga xos dinamik shartlariga bog'liq bo'lgan ba'zi bir alohida holatlar uchun mumkin. Ibratli miqyosda kinematikadan foydalanish juda maqbuldir. Asosiy rol kvantlarga tegishli bo'lgan mikro masshtablar uchun dinamik sharoitlardan qat'iy nazar harakatni o'rganuvchi kinematika o'z ma'nosini yo'qotadi.
Mikrodunyo masshtablari uchun Nyutonning ikkinchi qonuni asossiz bo'lib chiqdi - bu faqat keng ko'lamli hodisalar uchun amal qiladi. Ma'lum bo'lishicha, o'rganilayotgan tizimni tavsiflovchi har qanday miqdorni o'lchashga urinishlar ushbu tizimni tavsiflovchi boshqa miqdorlarning nazoratsiz o'zgarishiga olib keladi: agar makon va vaqtdagi pozitsiyani o'rnatishga harakat qilinsa, bu tegishli konjugat miqdorining nazoratsiz o'zgarishiga olib keladi. , bu dinamik holat tizimlarini belgilaydi. Shunday qilib, bir vaqtning o'zida ikkita o'zaro konjugatsiyani aniq o'lchash mumkin emas. Tizimni tavsiflovchi bitta miqdorning qiymati qanchalik aniq aniqlansa, uning konjugat miqdorining qiymati shunchalik noaniq bo'ladi. Bu holat narsalarning mohiyatini tushunishga qarashlarning sezilarli o'zgarishiga olib keldi.
Klassik mexanikadagi nomuvofiqlik ma'lum bir ma'noda kelajak to'liq hozirgi zamonda joylashganligidan kelib chiqdi - bu kelajakdagi har qanday vaqtda tizimning xatti-harakatlarini aniq bashorat qilish imkoniyatini belgilaydi. Bu imkoniyat bir vaqtning o'zida o'zaro konjugatsiyalangan miqdorlarni aniqlashni taklif qiladi. Mikrokosmos sohasida bu imkonsiz bo'lib chiqdi, bu esa oldindan ko'rish imkoniyatlari va tabiiy hodisalarning o'zaro bog'liqligini tushunishda sezilarli o'zgarishlar kiritadi: chunki tizimning ma'lum bir nuqtasida holatini tavsiflovchi miqdorlarning qiymati. vaqt faqat ma'lum darajada noaniqlik bilan o'rnatilishi mumkin, keyin keyingi davrlarda ushbu miqdorlarning qiymatlarini aniq bashorat qilish imkoniyati istisno qilinadi. vaqt nuqtalari, ya'ni. faqat ma'lum qiymatlarni olish ehtimolini taxmin qilish mumkin.
Klassik mexanika asoslarini silkitgan yana bir kashfiyot maydon nazariyasi yaratildi. Klassik mexanika barcha tabiiy hodisalarni materiya zarralari o'rtasida harakat qiluvchi kuchlarga kamaytirishga harakat qildi - bu kontseptsiyaning asosi edi. elektr suyuqliklar. Ushbu kontseptsiya doirasida haqiqiy edi faqat modda va uning o'zgarishlari - bu erda ikkita elektr zaryadining ta'sirini ular bilan bog'liq tushunchalar yordamida tavsiflash eng muhim deb e'tirof etildi. Ayblovlarning o'zi emas, balki bu ayblovlar orasidagi maydonning tavsifi ayblovlarning harakatini tushunish uchun juda zarur edi. Mana shunday sharoitlarda Nyutonning uchinchi qonuni buzilishining oddiy misoli: agar zaryadlangan zarra tok oqib oʻtuvchi oʻtkazgichdan uzoqlashsa va shunga mos ravishda uning atrofida magnit maydon hosil boʻlsa, natijada zaryadlangan zarrachadan taʼsir etuvchi kuch zarrachaga taʼsir qiladi. oqim bilan o'tkazgich aniq nolga teng.
Yaratilgan yangi voqelikka dunyoning mexanik rasmida o'rin yo'q edi. Natijada fizika ikkita voqelik - materiya va maydon bilan shug'ullana boshladi. Agar klassik fizika materiya kontseptsiyasiga asoslangan bo'lsa, unda yangi haqiqatning ochilishi bilan dunyoning fizik rasmini qayta ko'rib chiqish kerak edi. Efir yordamida elektromagnit hodisalarni tushuntirishga urinishlar asossiz bo'lib chiqdi. Efir eksperimental ravishda topilmadi. Bu nisbiylik nazariyasining yaratilishiga olib keldi, bu bizni klassik fizikaga xos bo'lgan fazo va vaqt haqidagi g'oyalarni qayta ko'rib chiqishga majbur qildi. Shunday qilib, ikkita tushuncha - kvantlar nazariyasi va nisbiylik nazariyasi yangi fizik tushunchalar uchun asos bo'ldi.
3. Xulosa.
Nyutonning tabiatshunoslik rivojiga qo'shgan hissasi shundaki, u fizik qonunlarni kuzatishlar bilan tasdiqlanishi mumkin bo'lgan miqdoriy o'lchanadigan natijalarga aylantirishning matematik usulini berdi va aksincha, xulosalar chiqardi. jismoniy qonunlar ana shunday kuzatishlar asosida. Uning o'zi "Asosiylar"ning so'zboshisida yozganidek, "...biz bu ishni fizikaning matematik asoslari sifatida taklif qilamiz. Fizikaning butun qiyinligi ... tabiat kuchlarini harakat hodisalari orqali tan olishda va keyin qolgan hodisalarni tushuntirish uchun bu kuchlardan foydalanish ... Shunga o'xshash tarzda bahslasha turib, qolgan tabiat hodisalarini mexanika tamoyillaridan olish maqsadga muvofiq bo'lar edi, chunki ko'p narsalar meni bu hodisalarning barchasini shunday deb taxmin qilishga majbur qiladi. jismlarning zarralari hali noma'lum sabablarga ko'ra bir-biriga moyil bo'lib muntazam figuralarga bo'linib ketadigan yoki bir-birini qaytaradigan va bir-biridan uzoqlashadigan muayyan kuchlar bilan belgilanadi.Bu kuchlar noma'lum bo'lganligi sababli, hozirgacha faylasuflarning urinishlari. Tabiat hodisalarini tushuntirish samarasiz qolmoqda, ammo bu fikrlash usuli yoki boshqa to'g'rirog'i, bu erda keltirilgan asoslar biroz yoritib beradi deb umid qilaman".
Nyuton usuli tabiatni tushunishning asosiy vositasiga aylandi. Klassik mexanika qonunlari va matematik tahlil usullari ularning samaradorligini ko'rsatdi. jismoniy tajriba, o'lchash texnologiyasiga tayanib, misli ko'rilmagan aniqlikni ta'minladi. Jismoniy bilimlar tobora sanoat texnologiyasi va texnologiyasining asosiga aylandi, boshqa tabiiy fanlarning rivojlanishini rag'batlantirdi. Fizikada ilgari ajratilgan yorug'lik, elektr, magnitlanish va issiqlik elektromagnit nazariyaga birlashtirildi. Va tortishish tabiati tushuntirilmagan bo'lsa-da, uning ta'sirini hisoblash mumkin edi. Laplasning mexanik determinizmi kontseptsiyasi ma'lum bo'lgan boshlang'ich sharoitlarni hisobga olgan holda istalgan vaqtda tizimning harakatini yagona aniqlash imkoniyatiga asoslangan holda o'rnatildi. Mexanikaning fan sifatida tuzilishi mustahkam, ishonchli va deyarli to'liq bo'lib tuyuldi - ya'ni. Mavjud klassik kanonlarga to'g'ri kelmaydigan hodisalar, ular bilan shug'ullanish kerak bo'lsa, kelajakda klassik mexanika nuqtai nazaridan yanada takomillashgan aqllar tomonidan juda aniq bo'lib tuyuldi. Insonda fizika bilimi to‘liq yakunlanishiga yaqin qolgandek taassurot paydo bo‘ldi – bunday qudratli kuch klassik fizikaning poydevori bilan namoyon bo‘ldi.
4. Adabiyotlar ro'yxati.
1. Karpenkov S.X. Tabiatshunoslikning asosiy tushunchalari. M.: UNITI, 1998 yil.
2. Nyuton va XX asr fizikasining falsafiy muammolari. Mualliflar jamoasi, ed. M.D. Axundova, S.V. Illarionov. M.: Nauka, 1991 yil.
3. Gurskiy I.P. Boshlang'ich fizika. Moskva: Nauka, 1984 yil.
4. 30 jilddan iborat Buyuk Sovet Entsiklopediyasi. Ed. Proxorova A.M., 3-nashr, M., Sovet entsiklopediyasi, 1970.
5. Dorfman Ya.G. Jahon tarixi bilan fizika XIX boshi 20-asrning o'rtalariga qadar. M., 1979 yil.
S. Marshak, Op. 4 jildda, Moskva, Goslitizdat, 1959, v. 3, bet. 601
Cit. Iqtibos: Bernal J. Jamiyat tarixidagi fan. M., 1956.S.265
klassik mexanika- Nyuton qonunlari va Galileyning nisbiylik tamoyiliga asoslangan mexanika turi (fizikaning jismlarning fazodagi joylashuvining vaqt oʻtishi bilan oʻzgarishi qonuniyatlarini va uni keltirib chiqaruvchi sabablarni oʻrganuvchi boʻlimi). Shuning uchun u ko'pincha chaqiriladi Nyuton mexanikasi».
Klassik mexanika quyidagilarga bo'linadi:
- statika (jismlarning muvozanatini hisobga oladigan)
- kinematika (harakatning geometrik xususiyatini uning sabablarini hisobga olmagan holda oʻrganuvchi)
- dinamika (bu jismlarning harakatini hisobga oladi).
Klassik mexanikani matematik jihatdan rasmiy tavsiflashning bir qancha ekvivalent usullari mavjud:
- Lagranj rasmiyatchiligi
- Gamilton formalizmi
Klassik mexanika, agar uni qo'llash tezligi yorug'lik tezligidan ancha past bo'lgan va o'lchamlari atom va molekulalarning o'lchamlaridan ancha katta bo'lgan jismlar bilan chegaralangan bo'lsa, juda aniq natijalar beradi. Klassik mexanikani ixtiyoriy tezlikda harakatlanuvchi jismlarga umumlashtirish relyativistik mexanika va o'lchamlari atomiklari bilan taqqoslanadigan jismlarga - kvant mexanikasidir. Kvant maydon nazariyasi kvant relyativistik effektlarni ko'rib chiqadi.
Shunga qaramay, klassik mexanika o'z qiymatini saqlab qoladi, chunki:
- uni tushunish va ishlatish boshqa nazariyalarga qaraganda ancha oson
- keng doirada, u haqiqatni juda yaxshi tasvirlaydi.
Klassik mexanikadan tepalar va beysbollar, ko'plab astronomik ob'ektlar (masalan, sayyoralar va galaktikalar) va ba'zan hatto molekulalar kabi ko'plab mikroskopik ob'ektlarning harakatini tasvirlash uchun foydalanish mumkin.
Klassik mexanika o'z-o'zidan izchil nazariyadir, ya'ni uning doirasida bir-biriga zid bo'lgan bayonotlar mavjud emas. Biroq, uning boshqalar bilan aloqasi klassik nazariyalar, masalan, klassik elektrodinamika va termodinamika erimaydigan ziddiyatlarning paydo bo'lishiga olib keladi. Xususan, klassik elektrodinamika yorug'lik tezligi barcha kuzatuvchilar uchun doimiy ekanligini taxmin qiladi, bu klassik mexanikaga mos kelmaydi. 20-asr boshlarida bu maxsus nisbiylik nazariyasini yaratish zaruriyatiga olib keldi. Klassik mexanika termodinamika bilan birgalikda ko'rib chiqilsa, Gibbs paradoksiga olib keladi, bunda entropiya miqdorini aniq aniqlashning iloji bo'lmaydi va qora tan cheksiz miqdorda energiya chiqarishi kerak bo'lgan ultrabinafsha falokatiga olib keladi. Ushbu muammolarni hal qilishga urinishlar kvant mexanikasining paydo bo'lishiga va rivojlanishiga olib keldi.
Asosiy tushunchalar
Klassik mexanika bir nechta asosiy tushunchalar va modellar bilan ishlaydi. Ular orasida quyidagilarni ta'kidlash kerak:
Asosiy qonunlar
Galileyning nisbiylik printsipi
Klassik mexanika asos boʻlgan asosiy tamoyil G.Galileyning empirik kuzatishlari asosida tuzilgan nisbiylik tamoyilidir. Ushbu printsipga ko'ra, erkin jism tinch holatda bo'lgan yoki mutlaq qiymat va yo'nalishda doimiy tezlik bilan harakatlanadigan cheksiz ko'p mos yozuvlar ramkalari mavjud. Bu sanoq sistemalari inertial deyiladi va bir-biriga nisbatan bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qiladi. Barcha inertial sanoq sistemalarida fazo va vaqtning xossalari bir xil bo‘lib, mexanik tizimlardagi barcha jarayonlar bir xil qonunlarga bo‘ysunadi. Ushbu printsipni mutlaq mos yozuvlar tizimlarining yo'qligi, ya'ni boshqalarga nisbatan qandaydir tarzda ajralib turadigan mos yozuvlar tizimlari sifatida ham shakllantirish mumkin.
Nyuton qonunlari
Nyutonning uchta qonuni klassik mexanikaning asosi hisoblanadi.
Nyutonning ikkinchi qonuni zarracha harakatini tasvirlash uchun etarli emas. Bundan tashqari, tananing ishtirok etadigan jismoniy o'zaro ta'sirining mohiyatini hisobga olgan holda olingan kuchning tavsifi talab qilinadi.
Energiyani tejash qonuni
Energiyaning saqlanish qonuni yopiq konservativ tizimlar, ya'ni faqat konservativ kuchlar harakat qiladigan tizimlar uchun Nyuton qonunlarining natijasidir. Ko'proq fundamental nuqtai nazardan, energiyaning saqlanish qonuni va vaqtning bir jinsliligi o'rtasida Noeter teoremasi bilan ifodalangan bog'liqlik mavjud.
Nyuton qonunlarining qo'llanilishidan tashqari
Klassik mexanika tavsiflarni ham o'z ichiga oladi murakkab harakatlar kengaytirilgan nuqta bo'lmagan ob'ektlar. Eyler qonunlari Nyuton qonunlarini ushbu sohaga kengaytmasini ta'minlaydi. Burchak momentum tushunchasi xuddi shu narsaga asoslanadi matematik usullar bir o'lchovli harakatni tasvirlash uchun ishlatiladi.
Raketa harakati tenglamalari vaqt o'tishi bilan jismning impulsi o'zgarganda, massa yo'qolishi kabi ta'sirlarni hisobga olish uchun tezlik tushunchasini kengaytiradi. Klassik mexanikaning ikkita muhim muqobil formulasi mavjud: Lagranj mexanikasi va Gamilton mexanikasi. Ushbu va boshqa zamonaviy formulalar "kuch" tushunchasini chetlab o'tishga intiladi va mexanik tizimlarni tavsiflash uchun energiya yoki harakat kabi boshqa jismoniy miqdorlarni ta'kidlaydi.
Impuls va kinetik energiya uchun yuqoridagi ifodalar faqat muhim elektromagnit hissasi bo'lmagan taqdirda amal qiladi. Elektromagnitizmda Nyutonning sim o'tkazuvchi tok uchun ikkinchi qonuni buziladi, agar u elektromagnit maydonning tizim impulslariga Poynting vektoriga bo'lingan holda ifodalangan hissasini o'z ichiga olmasa. c 2, qayerda c yorug'likning bo'sh fazodagi tezligi.
Hikoya
qadim zamon
Klassik mexanika antik davrda asosan qurilish jarayonida yuzaga kelgan muammolar bilan bog'liq holda paydo bo'lgan. Mexanikaning birinchi ishlab chiqiladigan bo'limlari statika bo'lib, uning asoslari miloddan avvalgi III asrda Arximed asarlarida qo'yilgan. e. U tutqich qoidasini, parallel kuchlarni qoʻshish teoremasini tuzdi, ogʻirlik markazi tushunchasini kiritdi, gidrostatikaning (Arximed kuchi) asoslarini qoʻydi.
O'rta asrlar
yangi vaqt
17-asr
18-asr
19-asr
19-asrda analitik mexanikaning rivojlanishi Ostrogradskiy, Gamilton, Yakobi, Gerts va boshqalarning asarlarida sodir boʻladi.Tebranishlar nazariyasida Rut, Jukovskiy, Lyapunovlar mexanik tizimlarning barqarorligi nazariyasini yaratdilar. Koriolis tezlanish teoremasini isbotlab, nisbiy harakat nazariyasini yaratdi. 19-asrning ikkinchi yarmida kinematika mexanikaning alohida boʻlimiga ajratildi.
19-asrda kontinuum mexanikasidagi yutuqlar ayniqsa ahamiyatlidir. Navye va Koshi elastiklik nazariyasi tenglamalarini umumiy shaklda shakllantirdilar. Navier va Stokes ishlarida suyuqlikning yopishqoqligini hisobga olgan holda gidrodinamikaning differensial tenglamalari olingan. Shu bilan birga ideal suyuqlik gidrodinamiği sohasidagi bilimlarning chuqurlashishi kuzatiladi: girdoblar haqida Gelmgoltsning, turbulentlik haqidagi Kirxgof, Jukovskiy va Reynoldsning, chegara effektlari haqidagi Prandtlning ishlari paydo bo'ladi. Sen-Venant metallarning plastik xossalarini tavsiflovchi matematik modelni ishlab chiqdi.
Eng yangi vaqt
20-asrda tadqiqotchilarning qiziqishi klassik mexanika sohasida chiziqli bo'lmagan effektlarga o'tdi. Lyapunov va Anri Puankare nochiziqli tebranishlar nazariyasiga asos solgan. Meshcherskiy va Tsiolkovskiy o'zgaruvchan massali jismlarning dinamikasini tahlil qildilar. Aerodinamika asoslari Jukovskiy tomonidan ishlab chiqilgan uzluksiz mexanikadan ajralib turadi. 20-asrning o'rtalarida klassik mexanikada yangi yo'nalish - xaos nazariyasi faol rivojlanmoqda. Murakkab dinamik tizimlarning barqarorligi masalalari ham muhimligicha qolmoqda.
Klassik mexanikaning cheklovlari
Klassik mexanika kundalik hayotda duch keladigan tizimlar uchun aniq natijalar beradi. Ammo uning bashoratlari yorug'lik tezligiga yaqinlashadigan tizimlar uchun noto'g'ri bo'lib, u relativistik mexanika bilan almashtiriladi yoki kvant mexanikasi qonunlari amal qiladigan juda kichik tizimlar uchun. Ushbu ikkala xususiyatni birlashtirgan tizimlar uchun klassik mexanika o'rniga relativistik mexanika qo'llaniladi. kvant nazariyasi dalalar. Juda ko'p bo'lgan tizimlar uchun katta miqdor komponentlar yoki erkinlik darajalari uchun klassik mexanika ham adekvat bo'lishi mumkin emas, lekin statistik mexanika usullari qo'llaniladi.
Klassik mexanika keng qo'llaniladi, chunki, birinchidan, u yuqorida sanab o'tilgan nazariyalarga qaraganda ancha sodda va qo'llanilishi osonroq, ikkinchidan, odatdagidan boshlab, jismoniy ob'ektlarning juda keng sinfiga yaqinlashtirish va qo'llash uchun katta imkoniyatlarga ega. aylanma tepa yoki to'p sifatida katta astronomik ob'ektlarga (sayyoralar, galaktikalar) va juda mikroskopik ob'ektlarga (organik molekulalar).
Klassik mexanika odatda klassik elektrodinamika va termodinamika kabi boshqa "klassik" nazariyalar bilan mos bo'lsa-da, 19-asr oxirida topilgan bu nazariyalar o'rtasida ba'zi nomuvofiqliklar mavjud. Ularni ko'proq usullar bilan hal qilish mumkin zamonaviy fizika. Xususan, klassik elektrodinamika tenglamalari Galiley transformatsiyalarida invariant emas. Yorug'lik tezligi ularga doimiy ravishda kiradi, ya'ni klassik elektrodinamika va klassik mexanika faqat efir bilan bog'liq bo'lgan tanlangan mos yozuvlar tizimida mos kelishi mumkin. Biroq, eksperimental tekshirish efirning mavjudligini aniqlamadi, bu esa mexanika tenglamalari o'zgartirilgan maxsus nisbiylik nazariyasini yaratishga olib keldi. Klassik mexanika tamoyillari klassik termodinamikaning ba'zi da'volariga ham mos kelmaydi, bu esa Gibbs paradoksiga olib keladi, unga ko'ra entropiyani aniq aniqlash mumkin emas va ultrabinafsha falokatida mutlaqo to'g'ri kelmaydi. qora tana cheksiz miqdorda energiya chiqarishi kerak. Ushbu nomuvofiqliklarni bartaraf etish uchun kvant mexanikasi yaratildi.
Eslatmalar
Internet havolalari
- Videoma'ruza 1. Fizika: Klassik mexanika (1999 yil kuz)// MIT ma'ruzalari: 8.01
Adabiyot
- Arnold V.I. Avets A. Klassik mexanikaning ergodik muammolari.- RHD, 1999. - 284 b.
- B. M. Yavorskiy, A. A. Detlaf. O'rta maktab o'quvchilari va universitetlarga kirish uchun fizika. - M .: Akademiya, 2008. - 720 p. -( Oliy ma'lumot). - 34 000 nusxa. - ISBN 5-7695-1040-4
- Sivuxin D.V. Umumiy fizika kursi. - 5-nashr, stereotipik. - M .: Fizmatlit, 2006. - T. I. Mexanika. - 560 p. - ISBN 5-9221-0715-1
- A. N. MATVEEV Mexanika va nisbiylik nazariyasi. - 3-nashr. - M .: ONYX 21-asr: Jahon va ta'lim, 2003. - 432 b. - 5000 nusxa. - ISBN 5-329-00742-9
- C. Kittel, V. Nayt, M. Ruderman Mexanika. Berkeley fizika kursi. - M .: Lan, 2005. - 480 b. - (Universitetlar uchun darsliklar). - 2000 nusxa. - ISBN 5-8114-0644-4
"Yaxshi misollar bizga qanday foyda keltirayotganini o'ylab ko'ring va buyuk odamlarning xotirasi ularning mavjudligidan kam emasligini ko'rasiz"
Mexanika eng ko'p biridir qadimiy Fanlar. U ta'siri ostida paydo bo'ldi va rivojlandi jamoat amaliyoti talablari va shuningdek, rahmat inson tafakkurining mavhumlik faoliyati. Hatto tarixdan oldingi davrlarda ham odamlar binolarni yaratdilar va turli jismlarning harakatini kuzatdilar. Ko'pchilik mexanik harakat qonunlari va moddiy jismlarning muvozanati insoniyat tomonidan sof takroriy takrorlar orqali ma'lum bo'lgan eksperimental tarzda. Bu ijtimoiy-tarixiy tajriba, avloddan-avlodga o'tib kelgan va bo'lgan fan sifatida qaysi mexanika rivojlanganligi tahliliga oid manba material. Mexanikaning paydo bo'lishi va rivojlanishi bilan chambarchas bog'liq edi ishlab chiqarish, Bilan ehtiyojlari insoniyat jamiyati. “Qishloq xoʻjaligi rivojlanishining maʼlum bir bosqichida, — deb yozadi Engels, — ayrim mamlakatlarda (Misrda sugʻorish uchun suv koʻtarish) va ayniqsa, shaharlarning paydo boʻlishi, yirik binolar va hunarmandchilikning rivojlanishi bilan birga, rivojlangan va Mexanika. Tez orada u yuk tashish va harbiy ishlar uchun ham zarur bo'ladi.
Birinchidan ga mansub mexanika sohasidagi hozirgi kungacha yetib kelgan qoʻlyozmalar va ilmiy hisobotlar Misr va Gretsiyaning qadimgi olimlari. Mexanikaning eng oddiy muammolarini o'rganish saqlanib qolgan eng qadimgi papiruslar va kitoblar asosan turli muammolarga tegishli. statika, ya'ni. muvozanat haqidagi ta'limot. Bu yerda, avvalo, buyuk faylasufning asarlarini nomlash lozim qadimgi Gretsiya(miloddan avvalgi 384-322), nomini ilmiy terminologiyaga kiritgan Mexanika tabiatda kuzatilgan va uning faoliyati davomida inson tomonidan yaratilgan moddiy jismlarning eng oddiy harakatlari o'rganiladigan inson bilimining keng sohasi uchun.
Aristotel Frakiyadagi Stagira yunon koloniyasida tug'ilgan. Uning otasi Makedoniya qirolining shifokori edi. 367 yilda Aristotel Afinaga joylashdi va u erda Gretsiyadagi mashhur idealist faylasuf akademiyasida falsafiy ta'lim oldi. Platon. 343 yilda Aristotel hokimiyatni egalladi Iskandar Zulqarnaynning ustozi(Iskandar Zulqarnayn aytdi: "Men Aristotelni otam bilan bir qatorda hurmat qilaman, chunki men otamga hayotim uchun qarzdor bo'lsam, Aristotelga uning narxini beradigan hamma narsadan qarzdorman"), keyinchalik mashhur sarkarda. qadimgi dunyo. Uning falsafiy maktabi maktab deb ataladi peripatetiklar, Aristotel 335 yilda Afinada asos solgan. Aristotelning ba'zi falsafiy qoidalari hozirgi kungacha o'z ahamiyatini yo'qotmagan. F. Engels yozgan; "Qadimgi yunon faylasuflarining barchasi elementar dialektiklar bo'lib tug'ilishgan va ularning eng universal rahbari Aristotel dialektik tafakkurning barcha muhim shakllarini allaqachon o'rganib chiqqan." Ammo mexanika sohasida inson tafakkurining bu keng universal qonunlari Aristotel asarlarida samarali aks etmadi.
Arximed katta raqamga egalik qiladi texnik ixtirolar, shu jumladan eng oddiy suv ko'tarish mashinasi (arximed vinti), Misrda suv bosgan ekin maydonlarini quritish uchun qo'llanilgan. U o'zini shunday ko'rsatdi harbiy muhandis sizni himoya qilganda ona shahri Sirakuza (Sitsiliya). Arximed aniq va tizimlilikning insoniyat uchun kuchi va katta ahamiyatini tushundi ilmiy tadqiqot, va unga g'ururli so'zlar aytiladi: Menga turish uchun joy bering, men yerni qimirlataman."
Sirakuzani qo'lga olish paytida rimliklar tomonidan uyushtirilgan qirg'in paytida Arximed Rim askarining qilichidan o'ldirilgan. An'anaga ko'ra, Arximed tafakkurga botgan geometrik shakllar, unga yaqinlashgan askarga: "Mening chizmalarimga tegmang", dedi. Askar bu so'zlarda g'oliblar kuchiga nisbatan haqoratni ko'rib, boshini kesib tashladi va Arximedning qoniga uning ilmiy ishini bo'yadi.
mashhur qadimgi astronom Ptolemey(milodiy II asr - Ptolemey (Klavdiy Ptolemey) 127-141 yoki 151-yillarda Iskandariyada yashab ijod qilganligi haqida dalillar mavjud. Arab afsonasiga koʻra, u 78 yoshida vafot etgan.) oʻz asarida”. 13 kitobda astronomiyaning buyuk matematik qurilishi"Dunyoning geosentrik tizimini ishlab chiqdi, unda osmon va sayyoralarning ko'rinadigan harakatlari Yer harakatsiz va koinotning markazida joylashganligi haqidagi faraz asosida tushuntirildi. Butun osmon 24 soat ichida Yer atrofida to'liq aylanishni amalga oshiradi va yulduzlar o'zlarining nisbiy pozitsiyasini o'zgarmagan holda faqat kundalik harakatda ishtirok etadilar; sayyoralar, bundan tashqari, yulduzlarga nisbatan o'z o'rnini o'zgartirib, osmon sferasiga nisbatan harakat qiladi. Sayyoralarning ko'rinadigan harakatlari qonunlari Ptolemey tomonidan shu darajada o'rnatildiki, ularning qo'zg'almas yulduzlar sferasiga nisbatan o'z o'rnini bashorat qilish mumkin bo'ldi.
Biroq Ptolemey tomonidan yaratilgan olamning tuzilishi haqidagi nazariya xato edi; u sayyoralar harakatining favqulodda murakkab va sun'iy sxemalariga olib keldi va bir qator hollarda ularning yulduzlarga nisbatan ko'rinadigan harakatlarini to'liq tushuntirib bera olmadi. Ayniqsa, hisob-kitoblar va kuzatishlar o'rtasidagi katta nomuvofiqliklar quyosh va oy tutilishining ko'p yillar oldin qilingan bashoratlari bilan olingan.
Ptolemey Aristotel metodologiyasiga qat'iy amal qilmadi va yorug'likning sinishi bo'yicha tizimli tajribalar o'tkazdi. Fiziologik-optik kuzatishlar Ptolemey hozirgi kungacha qiziqishlarini yo'qotmagan. Havodan suvga, havodan shishaga va suvdan shishaga o'tish paytida u tomonidan topilgan yorug'lik sinishi burchaklari juda aniq o'z vaqti uchun. Ptolemey ajoyib tarzda birlashtirilgan qattiq matematik va nozik tajribachi.
O'rta asrlar davrida barcha fanlar bilan bir qatorda mexanika ham kuchli rivojlandi. sekinlashdi. Qolaversa, bu yillar davomida qadimiylarning eng qimmatli ilm-fan, texnika va sanʼat yodgorliklari vayron boʻldi va yoʻq qilindi. Diniy aqidaparastlar ilm-fan va madaniyatning barcha yutuqlarini yer yuzidan qirib tashladilar. Bu davr olimlarining aksariyati mexanika sohasidagi Arastuning sxolastik uslubiga ko'r-ko'rona amal qildilar, bu olimning asarlaridagi barcha qoidalarni so'zsiz to'g'ri deb hisobladilar. Ptolemey dunyosining geosentrik tizimi kanonizatsiya qilindi. Dunyoning ushbu tizimiga qarshi nutq va Arastu falsafasining asosiy qoidalari asoslarni buzish deb hisoblangan. oyat, va buni qilishga qaror qilgan tadqiqotchilar e'lon qilindi bid'atchilar. "Rohoniylar Arastuda tiriklarni o'ldirdi va o'liklarni abadiylashtirdi", deb yozgan Lenin. O'lik, bo'sh sxolastika ko'plab risolalarning sahifalarini to'ldirdi. Kulgili muammolar qo'yildi va aniq bilimlar ta'qib qilindi va qurib qoldi. O'rta asrlarda mexanikaga oid ko'plab asarlar topishga bag'ishlangan. abadiy mobil", ya'ni. doimiy harakat mashinasi tashqaridan energiya olmasdan ishlash. Bu asarlar, asosan, mexanika rivojiga ozgina hissa qo'shgan (Muhammad o'rta asrlar mafkurasini yaxshi ifodalab, shunday degan edi: "Agar fanlar Qur'onda yozilgan narsalarni o'rgatsa, ular ortiqcha, agar ular boshqacha o'rgatsa, ular xudosiz va jinoyatchidir"). “Xristian o‘rta asrlari fanga hech narsa qoldirmadi”, deydi F.Engels “Tabiat dialektikasi” asarida.
Mexanikaning jadal rivojlanishi yillardan boshlandi renessans 15-asr boshidan Italiyada, keyin esa boshqa mamlakatlarda. Bu davrda, ayniqsa, mehnat tufayli mexanikani rivojlantirishda katta yutuqlarga erishildi (1452-1519), (1473-1543) va Jalila (1564-1642).
Mashhur italiyalik rassom, matematik, mexanik va muhandis, Leonardo da Vinchi mexanizmlar nazariyasi bo'yicha tadqiqotlar bilan shug'ullangan (u elliptik stanokni qurgan), mashinalarda ishqalanishni o'rgangan, quvurlardagi suvning harakatini va qiyalik tekislik bo'ylab jismlarning harakatini o'rgangan. U birinchi bo'lib mexanikaning yangi kontseptsiyasi - nuqtaga nisbatan kuch momentining o'ta muhimligini tan oldi. Blokka ta'sir qiluvchi kuchlar muvozanatini o'rganar ekan, u kuch yelkasi rolini blokning belgilangan nuqtasidan yukni ko'taruvchi arqon yo'nalishiga tushirilgan perpendikulyar uzunligi o'ynashini aniqladi. Blokning muvozanati faqat kuchlar mahsuloti va mos keladigan perpendikulyarlarning uzunliklari teng bo'lganda mumkin; boshqacha aytganda, blokning muvozanati faqat blokning og'irlik o'sish nuqtasiga nisbatan kuchlarning statik momentlari yig'indisi nolga teng bo'lishi sharti bilan mumkin.
Koinotning tuzilishi haqidagi qarashlarda inqilobiy inqilobni Varshavadagi yodgorligida majoziy ma'noda yozilganidek, "Quyoshni to'xtatib, Yerni harakatga keltirgan" polshalik olim amalga oshirdi. yangi, dunyoning geliotsentrik tizimi Quyoshning qo'zg'almas markaz bo'lib, uning atrofida barcha sayyoralar aylana bo'ylab harakatlanishiga asoslanib, sayyoralarning harakatini tushuntirdi. Mana, Kopernikning o'lmas asaridan olingan asl so'zlari: "Bizga Quyoshning harakati kabi ko'rinadigan narsa uning harakatidan emas, balki Yer va uning sferasi harakatidan kelib chiqadi, biz Quyosh atrofida aylanamiz. , har qanday boshqa sayyora kabi. Shunday qilib, Yer bir nechta harakatga ega. Sayyoralarning ko'rinadigan oddiy va orqaga qarab harakatlanishi ularning harakati bilan emas, balki Yerning harakati bilan bog'liq. Shunday qilib, Yerning bir harakati osmondagi juda ko'p ko'rinadigan tengsizliklarni tushuntirish uchun etarli.
Kopernik ishida aniqlangan asosiy xususiyat Quyosh va Oy tutilishi haqidagi bashoratlarga oid sayyoralar harakati va hisob-kitoblar berilgan. Merkuriy, Venera, Mars, Yupiter va Saturnning qo'zg'almas yulduzlar sferasiga nisbatan ko'rinadigan qaytish harakatlarining tushuntirishlari aniqlik, aniqlik va soddalikka ega bo'ldi. Kopernik jismlarning fazodagi nisbiy harakatining kinematikasini aniq tushundi. U shunday deb yozadi: «Har bir seziladigan pozitsiya o'zgarishi yo kuzatilayotgan ob'ektning yoki kuzatuvchining harakati tufayli yoki ikkalasining harakati tufayli sodir bo'ladi, agar ular, albatta, bir-biridan farq qilsa; chunki kuzatilgan ob'ekt va kuzatuvchi bir xil va bir yo'nalishda harakat qilganda, kuzatilgan ob'ekt va kuzatuvchi o'rtasida hech qanday harakat sezilmaydi.
Haqiqatan ham ilmiy Kopernik nazariyasi bir qator muhim amaliy natijalarni olish imkonini berdi: astronomik jadvallarning aniqligini oshirish, kalendarni isloh qilish (yangi uslubni joriy etish) va yil uzunligini yanada qat'iyroq aniqlash.
Yorqin italyan olimining asarlari Jalila rivojlanishi uchun asos bo‘lgan ma'ruzachilar.
Dinamika fan sifatida Galiley tomonidan asos solingan bir tekis tezlashtirilgan va bir tekis sekin harakatlarning juda muhim xususiyatlarini kashf etdi. Ushbu yangi fanning asoslari Galiley tomonidan "Mexanika va mahalliy harakatga oid fanning ikkita yangi tarmog'iga oid suhbatlar va matematik dalillar" nomli kitobida bayon etilgan. Dinamikaga oid III bobda Galiley shunday yozadi: “Biz yangi fan yaratmoqdamiz, uning mavzusi nihoyatda eski. Tabiatda hech qanday qadimiy harakat yo'q, lekin faylasuflar aynan u haqida juda kam ahamiyatga ega. Shuning uchun men uning xususiyatlarini tajriba orqali bir necha bor o'rganib chiqdim, ular bunga loyiqdir, ammo hozirgacha noma'lum yoki isbotlanmagan. Masalan, ular yiqilgan jismning tabiiy harakati tezlashtirilgan harakat deb aytishadi. Shu bilan birga, tezlashuvning qanchalik ortishi hali ko'rsatilmagan; Men bilishimcha, tushayotgan jismning bir xil vaqt oralig'ida bosib o'tgan bo'shliqlari bir-biri bilan ketma-ket toq sonlar sifatida bog'lanishini hali hech kim isbotlagani yo'q. Shuningdek, uloqtirilgan jismlar yoki snaryadlar ma'lum bir egri chiziqni tasvirlashi aniqlandi, ammo hech kim bu chiziq parabola ekanligini ko'rsatmadi.
Galileo Galiley (1564-1642)
Galileydan oldin jismlarga ta'sir etuvchi kuchlar odatda muvozanat holatida ko'rib chiqilar va kuchlar ta'siri faqat statik usullar (tutqich, tarozi) bilan o'lchanardi. Galiley ta'kidlaganidek, kuch tezlikning o'zgarishiga sabab bo'ladi va shu bilan o'rnatiladi dinamik usul kuchlarni taqqoslash. Galileyning mexanika sohasidagi tadqiqotlari nafaqat u erishgan natijalar, balki mexanikaga izchil kirishishi uchun ham muhimdir. eksperimental harakatni tadqiq qilish usuli.
Masalan, kichik burilish burchaklaridagi mayatnik tebranishlarining izoxronizm qonuni, nuqtaning qiya tekislik bo'ylab harakatlanish qonuni Galiley tomonidan sinchkovlik bilan bosqichli tajribalar orqali o'rganilgan.
Galileyning asarlari tufayli mexanikaning rivojlanishi talablar bilan mustahkam bog'langan texnologiya, Va ilmiy tajriba samarali deb tizimli ravishda joriy qilingan tadqiqot usuli mexanik harakat hodisalari. Galiley o'z suhbatlarida to'g'ridan-to'g'ri Venetsiya arsenalidagi "birinchi" ustalarning ishini kuzatish va ular bilan suhbatlashish unga "nafaqat hayratlanarli, balki dastlab aql bovar qilmaydigan bo'lib tuyulgan hodisalarning sabablarini" tushunishga yordam berganini aytadi. Aristotel mexanikasining ko'plab qoidalari Galiley tomonidan aniqlangan (masalan, harakatlarni qo'shish to'g'risidagi qonun) yoki sof mantiqiy mulohazalar bilan juda mohirona rad etilgan (o'sha paytda tajriba o'rnatish orqali rad etish etarli emas deb hisoblangan). Biz bu erda uslubni tavsiflash uchun Galileyning isbotini keltiramiz. rad etish Aristotelning pozitsiyasi: Yer yuzasiga og'ir jismlar tezroq tushadi, engil jismlar esa sekinroq tushadi. Fikr Galiley (Salviati) va Aristotel (Simplicio) izdoshi o'rtasidagi suhbat shaklida berilgan:
« Salviati: ... Qo'shimcha tajribaga ega bo'lmasdan, qisqa, ammo ishonchli asoslar bilan biz og'irroq jismlar engilroqlardan tezroq harakat qiladi, degan gapning noto'g'riligini aniq ko'rsatishimiz mumkin, bu bir xil moddaning jismlarini nazarda tutadi, ya'ni Aristotel gapirgan jismlar kabi. Darhaqiqat, menga ayting-chi, senyor Simplicio, tan olasizmi, har bir yiqilgan jism tabiatan ma'lum bir tezlikka ega bo'lib, uni faqat qo'llash orqali oshirish yoki kamaytirish mumkin. yangi kuch yoki to'siqlar?
Simplicio: Xuddi shu muhitda bir xil jismning tabiat tomonidan belgilanadigan doimiy tezlikka ega ekanligiga shubha qilmayman, u yangi kuch qo'llanilishidan tashqari ortishi yoki harakatni sekinlashtiradigan to'siqdan tashqari kamayishi mumkin emas.
Salviati: Shunday qilib, agar bizda tabiiy tezliklari har xil bo'lgan ikkita tushayotgan jism bo'lsa va biz tezroqni sekinroq bilan birlashtirsak, u holda tezroq tushadigan jismning harakati biroz kechikishi aniq bo'ladi. ikkinchisi biroz tezlashadi. Siz bu pozitsiyaga qarshimisiz?
Simplicio: Menimcha, bu juda to'g'ri.
Salviati: Ammo agar shunday bo'lsa va ayni paytda bu haqiqat bo'lsa katta tosh deylik, sakkiz tirsak tezlik bilan harakat qilsa, ikkinchisi, kichikroq, to'rt tirsak tezlikda, keyin ularni birlashtirib, sakkiz tirsakdan kamroq tezlikka erishamiz; lekin ikkita tosh bir-biriga qo'shilib, sakkiz tirsak tezlikda bo'lgan asl nusxadan kattaroq tanani hosil qiladi; shuning uchun og'irroq jism engilroqdan pastroq tezlikda harakat qiladi va bu sizning taxminingizga ziddir. Og'ir jismlar engil jismlarga qaraganda tezroq harakat qiladi degan pozitsiyadan men og'ir jismlar kamroq tez harakat qiladi degan xulosaga keldingiz.
Jismning Yerga bir tekis tez tushishi hodisalari Galileydan oldin ham ko'plab olimlar tomonidan kuzatilgan, ammo ularning hech biri aniqlay olmadi. haqiqiy sabablar va bu kundalik hodisalarni tushuntiruvchi to'g'ri qonunlar. Lagranj shu munosabat bilan ta'kidlaydi: "Bizning ko'z o'ngimizda doimo bo'lgan, ammo tushuntirish faylasuflarning izlanishlaridan doimo chetlab o'tilgan hodisalarda tabiat qonunlarini kashf qilish uchun favqulodda daho kerak edi".
Shunday qilib, Galiley zamonaviy dinamikaning asoschisi edi. Galiley inersiya qonunlarini va kuchlarning mustaqil ta'sirini zamonaviy ko'rinishida aniq tushundi.
Galiley ajoyib kuzatuvchi astronom va geliotsentrik dunyoqarashning ashaddiy tarafdori edi. Teleskopni tubdan takomillashtirish bilan Galiley Venera fazalarini, Yupiterning sun'iy yo'ldoshlarini, Quyoshdagi dog'larni topdi. U Aristotel sxolastikasiga, Ptolemeyning vayronaga aylangan tizimiga, katolik cherkovining ilmga qarshi qonunlariga qarshi qat’iy, izchil materialistik kurash olib bordi. Galiley “hech qanday to‘siqlarga qaramay, hamma narsaga qaramay, eskini sindirib, yangisini yaratishni bilgan” buyuk ilm zotlaridan biridir.
Galileyning ishlari davom ettirildi va rivojlantirildi (1629-1695), ular rivojlandi fizik mayatnikning tebranishlari nazariyasi va o'rnatilgan markazdan qochma kuchlarning harakat qonunlari. Gyuygens bir nuqtaning tezlashtirilgan va kechiktirilgan harakatlari (jismning translatsion harakati) nazariyasini mexanik nuqtalar tizimi misolida kengaytirdi. Bu oldinga tashlangan muhim qadam edi, chunki bu tadqiqotga imkon berdi aylanish harakatlari qattiq tana. Gyuygens tushunchasini kiritdi tananing o'qga nisbatan inersiya momenti va deb atalmishni belgilab berdi belanchak markazi" jismoniy mayatnik. Jismoniy mayatnikning tebranish markazini aniqlashda Gyuygens "Og'irlik kuchi ta'sirida harakatlanuvchi og'ir jismlar tizimi jismlarning umumiy og'irlik markazi dastlabki holatidan yuqoriga ko'tariladigan tarzda harakat qila olmaydi" degan tamoyilga asoslandi. Gyuygens o'zini ixtirochi sifatida ham ko'rsatdi. U mayatnikli soatlar dizaynini yaratdi, cho'ntak soatlarining muvozanatlashtiruvchi-regulyatorini ixtiro qildi, o'sha davrning eng yaxshi astronomik naychalarini qurdi va birinchi bo'lib Saturn sayyorasining halqasini aniq ko'rdi.
Shunday qilib, klassik mexanikani o'rganish predmeti mexanik harakatning qonuniyatlari va sabablari bo'lib, makroskopik (juda ko'p sonli zarrachalardan iborat) jismoniy jismlar va ularning tarkibiy qismlarining o'zaro ta'siri va ularning kosmosdagi holatining o'zgarishi natijasida yuzaga keladigan o'zgarishlardir. bu o'zaro ta'sir, subluminal (relativistik bo'lmagan) tezlikda sodir bo'ladi.
Klassik mexanikaning fizika fanlari tizimidagi o'rni va uni qo'llash chegaralari 1-rasmda ko'rsatilgan.
Shakl 1. Klassik mexanikaning qo'llanish doirasi
Klassik mexanika statika (jismlarning muvozanatini ko‘rib chiqadi), kinematika (harakatning geometrik xossasini sabablarini hisobga olmagan holda o‘rganadi) va dinamika (jismlarning harakatini uni keltirib chiqaruvchi sabablarni hisobga olgan holda ko‘rib chiqadi)ga bo‘linadi.
Klassik mexanikani formal matematik tavsiflashning bir qancha ekvivalent usullari mavjud: Nyuton qonunlari, Lagranj formalizmi, Gamilton formalizmi, Gamilton-Jakobi formalizmi.
Klassik mexanika tezligi yorug'lik tezligidan ancha past bo'lgan va o'lchamlari atom va molekulalarnikidan ancha katta bo'lgan jismlarga, shuningdek, tortishishning tarqalish tezligini cheksiz deb hisoblash mumkin bo'lgan masofalarda yoki sharoitlarda qo'llanilsa, u shunday beradi: juda aniq natijalar. Shu sababli, bugungi kunda klassik mexanika o'z ahamiyatini saqlab qoladi, chunki uni tushunish va ishlatish boshqa nazariyalarga qaraganda ancha oson va kundalik haqiqatni juda yaxshi tasvirlaydi. Klassik mexanika jismoniy ob'ektlarning juda keng sinfining harakatini tasvirlash uchun ishlatilishi mumkin: makrokosmosning oddiy ob'ektlari (masalan, aylanma cho'qqi va beysbol to'pi), astronomik o'lchamdagi ob'ektlar (sayyoralar va yulduzlar kabi) va ko'p. mikroskopik ob'ektlar.
Klassik mexanika fizika fanlarining eng qadimgisidir. Antik davrdan oldingi davrlarda ham odamlar mexanika qonunlarini nafaqat boshdan kechirgan, balki ularni amalda qo'llagan, eng oddiy mexanizmlarni loyihalashtirgan. Neolitda allaqachon va bronza davri g'ildirak paydo bo'ldi, birozdan keyin tutqich va eğimli tekislik ishlatildi. Antik davrda to‘plangan amaliy bilimlar umumlashtirila boshladi, kuch, qarshilik, siljish, tezlik kabi mexanikaning asosiy tushunchalarini aniqlashga, uning ayrim qonuniyatlarini shakllantirishga birinchi urinishlar qilindi. Klassik mexanikaning rivojlanishi davrida poydevor qo'yildi ilmiy usul empirik kuzatilgan hodisalar toʻgʻrisida ilmiy fikr yuritish uchun maʼlum umumiy qoidalarni nazarda tutuvchi bilim, bu hodisalarni tushuntiruvchi farazlar (gipotezalar) qilish, oʻrganilayotgan hodisalarni muhim xususiyatlarini saqlab qolgan holda soddalashtiradigan modellar qurish, gʻoyalar yoki tamoyillar (nazariyalar) tizimini shakllantirish va ularning matematik talqini.
Biroq, mexanika qonunlarini sifat jihatidan shakllantirish faqat milodiy 17-asrda boshlangan. e., Galiley Galiley tezliklarni qo'shishning kinematik qonunini kashf etganda va jismlarning erkin tushish qonunlarini o'rnatganida. Galileydan bir necha o'n yillar o'tgach, Isaak Nyuton dinamikaning asosiy qonunlarini ishlab chiqdi. Nyuton mexanikasida jismlarning harakati vakuumdagi yorug'lik tezligidan ancha past tezliklarda ko'rib chiqiladi. U klassik yoki Nyuton mexanikasi deb ataladi, 20-asr boshlarida yaratilgan relyativistik mexanikadan farqli o'laroq, asosan Albert Eynshteynning ishi tufayli yaratilgan.
Zamonaviy klassik mexanika tabiat hodisalarini o'rganish usuli sifatida ularni tavsiflashdan asosiy tushunchalar tizimi va ular asosida real hodisa va jarayonlarning ideal modellarini qurish yordamida foydalanadi.
