Основи механіки для чайників
В рамках будь-якого навчального курсу вивчення фізики починається з механіки. Чи не з теоретичної, ні з прикладної і не обчислювальної, а зі старої доброї класичної механіки. Цю механіку ще називають механікою Ньютона. За легендою, вчений гуляв по саду, побачив, як падає яблуко, і саме це явище підштовхнуло його до відкриття закону всесвітнього тяжіння. Звичайно, закон існував завжди, а Ньютон лише надав йому зрозумілу для людей форму, але його заслуга - безцінна. У даній статті ми не будемо розписувати закони ньютонівської механіки максимально докладно, але викладемо основи, базові знання, визначення та формули, які завжди можуть зіграти Вам на руку.
Механіка - розділ фізики, наука, що вивчає рух матеріальних тіл і взаємодії між ними.
Саме слово має грецьке походження і перекладається як «мистецтво побудови машин». Але до побудови машин нам ще як до Місяця, тому підемо по стопах наших предків, і будемо вивчати рух каменів, кинутих під кутом до горизонту, і яблук, падаючих на голови з висоти h.
Чому вивчення фізики починається саме з механіки? Тому що це абсолютно природно, не з термодинамічної ж рівноваги його починати ?!
Механіка - одна з найстаріших наук, і історично вивчення фізики почалося саме з основ механіки. Вміщені в рамки часу і простору, люди, по суті, ніяк не могли почати з чогось іншого, при всьому бажанні. Рухомі тіла - перше, на що ми звертаємо свою увагу.
Що таке рух?
Механічний рух - це зміна положення тіл в просторі відносно один одного з плином часу.
Саме після цього визначення ми цілком природно приходимо до поняття системи відліку. Зміна положення тіл в просторі відносно один одного. Ключові слова тут: відносно один одного. Адже пасажир в машині рухається щодо стоїть на узбіччі людину з певною швидкістю, і покоїться щодо свого сусіда на сидінні поруч, і рухається з якоюсь іншою швидкістю щодо пасажира в машині, яка їх обганяє.
Саме тому, для того, щоб нормально вимірювати параметри об'єктів, що рухаються і не заплутатися, нам потрібна система відліку - жорстко пов'язані між собою тіло відліку, система координат і годинника. Наприклад, земля рухається навколо сонця в геліоцентричної системі відліку. У побуті практично всі свої вимірювання ми проводимо в геоцентричної системі відліку, пов'язаної з Землею. Земля - тіло відліку, щодо якого рухаються машини, літаки, люди, тварини.
Система відліку, пов'язана з землею - геоцентрична
Механіка, як наука, має свою задачу. Завдання механіки - в будь-який момент часу знати положення тіла в просторі. Іншими словами, механіка будує математичний опис руху і знаходить зв'язку між фізичними величинами, його характеризують.
Вам сподобається: Прощайте, кракозябри: працюємо з формулами в google docs і інші корисні сервіси
Для того, щоб рухатися далі, нам знадобиться поняття "матеріальна точка". Кажуть, фізика - точна наука, але фізикам відомо, скільки наближень і припущень доводиться робити, щоб узгодити цю саму точність. Ніхто ніколи не бачив матеріальної точки і не нюхав ідеального газу, але вони є! З ними просто набагато легше жити.
Матеріальна точка - тіло, розмірами і формою якого в контексті даного завдання можна знехтувати.
Розділи класичної механіки
Механіка складається з декількох розділів
Кінематика з фізичної точки зору вивчає, як саме тіло рухається. Іншими словами, цей розділ займається кількісними характеристиками руху. Знайти швидкість, шлях - типові задачі кінематики
Динаміка вирішує питання, чому воно рухається саме так. Тобто, розглядає сили, що діють на тіло.
Статика вивчає рівновагу тіл під дією сил, тобто відповідає на питання: а чому воно взагалі не падає?
Межі застосування класичної механіки.
Рух на швидкості, близькій до швидкості світла, не можна описати законами класичної механіки
Взагалі кажучи, квантові і релятивістські ефекти ніколи нікуди не діваються, вони мають місце бути і при звичайному русі макроскопічних тіл зі швидкістю, багато меншої швидкості світла. Інша справа, що дія цих ефектів так мало, що не виходить за рамки найточніших вимірювань. Класична механіка, таким чином, ніколи не втратить своєї фундаментальної важливості.
