Новости  Акты  Бланки  Договор  Документы  Правила сайта  Контакты
 Топ 10 сегодня Топ 10 сегодня 
  
27.12.2015

3 закона механики

Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это свойство тела сохранять свою скорость движения неизменной и по величине, и по направлениюкогда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения тела, на него необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают разной инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их скорости. Величина инертности характеризуется массой тела. С 3 закона механики точки зрения, такая формулировка неудовлетворительна. Во-первых, термин «тело» следует заменить термином «материальная точка», так как тело конечных размеров в отсутствие внешних сил может совершать и вращательное движение. Во-вторых, и это 3 закона механики, Ньютон в своём труде опирался на существование абсолютной неподвижной системы отсчётато есть абсолютного пространства и времени, а это представление современная физика 3 закона механики. С другой стороны, в произвольной скажем, вращающейся системе отсчёта закон инерции неверен, поэтому ньютоновская формулировка была заменена постулатом существования инерциальных систем отсчета. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта ИСО. 3 закона механики подходящем выборе единиц измеренияэтот закон можно записать в виде формулы: где — ускорение материальной 3 закона механики — равнодействующая всех силприложенных к материальной точке; — масса материальной точки. Второй закон Ньютона может быть также сформулирован в эквивалентной форме с использованием понятия 3 закона механики : В инерциальной системе отсчета скорость изменения импульса 3 закона механики точки равна равнодействующей всех приложенных к ней внешних сил. Иногда предпринимаются попытки распространить сферу применения уравнения и на случай тел переменной массы. 3 закона механики скоростей, приближенных к скорости света, используются законы теории относительности. Нельзя рассматривать частный случай при второго закона как эквивалент первого, так как первый закон постулирует существование ИСО, а второй формулируется уже в ИСО. Интересно, что если добавить требование инерциальности для системы отсчёта, то в такой формулировке этот закон справедлив даже в релятивистской механике. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух материальных точек. Первая точка может действовать на вторую с некоторой силойа вторая — на первую с 3 закона механики. Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Иначе говоря, сила всегда есть результат взаимодействия тел. Для силы Лоренца третий закон Ньютона не выполняется. Так, третий закон Ньютона говорит, что, как бы тела ни взаимодействовали друг с другом посредством сил, они не могут изменить свой суммарный импульс : возникает закон сохранения импульса. Далее, если потребовать, чтобы потенциал взаимодействия двух тел зависел только от модуля разности координат этих телто возникает закон сохранения механической энергии взаимодействующих тел: Законы Ньютона являются основными законами механики. Из них могут быть выведены уравнения движения механических систем. Однако не все законы механики можно вывести из законов Ньютона. Например, закон всемирного тяготения или закон Гука не являются следствиями трёх законов Ньютона. Сила первого типа даламберова сила инерции представляет собой векторную величину, равную произведению массы материальной точки на её ускорение, взятое со знаком минус. Силы второго типа эйлеровы силы инерции используются для получения формальной возможности записи уравнений движения тел в неинерциальных системах отсчёта в виде, совпадающем с видом второго закона Ньютона. В рамках Лагранжевой механики имеется одна-единственная формула запись механического действия и один-единственный постулат тела движутся так, чтобы 3 закона механики было стационарным3 закона механики из этого можно вывести все законы Ньютона, правда, только для лагранжевых систем следует, однако, отметить, что все известные фундаментальные взаимодействия описываются именно лагранжевыми системами. Более того, в рамках Лагранжева формализма можно легко рассмотреть гипотетические ситуации, в которых действие имеет какой-либо другой вид. При этом уравнения движения станут уже непохожими на законы Ньютона, но сама классическая механика будет 3 закона механики применима. Это значит, что эволюцию перемещение механической системы во времени можно однозначно определить, если задать её начальные координаты и начальные скорости. Заметим, что если бы уравнения, описывающие наш мир, были бы уравнениями первого порядка, то из нашего мира исчезли бы такие явления, как инерцияколебанияволны. Всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается 3 закона механики силами изменять это состояние. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны. Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности видимо, из астрономических соображений. Галилей также сформулировал важнейший принцип относительностикоторый Ньютон не включил в свою аксиоматику, потому что для механических процессов этот принцип является прямым следствием уравнений динамики. Кроме того, Ньютон считал пространство и время абсолютными понятиями, едиными для всей Вселенной, и явно указал на это в своих «Началах». Ньютон также дал строгие определения таких физических понятий, как количество движения не 3 закона механики ясно использованное у Декарта и сила. Он ввёл в физику понятие массы как меры инерции и, одновременно, гравитационных свойств ранее физики пользовались понятием вес. Завершили математизацию основ механики Эйлер и Лагранж. Перевод с латинского и примечания Ширков ; под общ. — 48 000 экз. Основы макроскопических теорий гравитации и электромагнетизма. «Масса материальной точки считается постоянной величиной, не зависящей от обстоятельств движения». — ISBN 5-211-04244-1 « Аксиома 3. Масса материальной точки сохраняет своё значение не только во времени, но и при любых взаимодействиях материальной точки с другими материальными точками независимо от их числа и от природы взаимодействий». «…второй закон Ньютона справедлив только для точки постоянного состава. Динамика систем переменного состава требует особого рассмотрения». An Introduction to Mechanics. Zweite, revidierte auflage, 1944. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. Классическая механика и силы инерции. Механика и теория относительности. Ширков ; под общ. — 40 000 экз. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. Современная наука о природе. Часть 1-я; Часть 2-я Том 2. Часть 3 закона механики Часть 2-я Кудрявцев 3 закона механики. Его классическую формулировку дал Ньютон в своей книге « Математические начала натуральной философии »: Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. Системы отсчёта, в которых выполняется 3 закона механики инерции, называют инерциальными системами отсчёта ИСО. Все другие системы отсчёта например, вращающиеся или движущиеся с ускорением называются соответственно неинерциальными. В «Физике» Аристотеля IV век до н. Следовательно, ему необходимо или покоиться, или двигаться до бесконечности. Наблюдения действительно показывали, что тело останавливалось при прекращении действия толкающей его силы. Естественное противодействие внешних сил сил трения, сопротивления воздуха и т. Поэтому Аристотель связывал неизменность скорости движения любого тела с неизменностью прилагаемой к нему силы. Только через два тысячелетия Галилео Галилей 1564—1642 смог исправить эту ошибку Аристотеля. Поэтому, здесь Галилей впервые применил метод логического мышления, базирующийся на непосредственных наблюдениях и подобный математическому методу доказательства «от противного». Если наклон плоскости к горизонтали является причиной ускорения тела, движущегося по ней вниз, и замедления тела, движущегося по ней вверх, то, при движении по горизонтальной плоскости, у тела нет причин ускоряться или замедляться, и оно должно пребывать в состоянии равномерного движения или покоя. Таким образом, Галилей просто и ясно доказал связь между силой изменением скорости ускорениема не между силой и самой скоростью, как считал Аристотель и его последователи. Это открытие Галилея вошло в науку как Закон инерции. Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности видимо, из астрономических соображений. В современном виде закон инерции сформулировал Декарт. Ньютон включил закон инерции в свою систему законов механики как первый закон. В системе отсчёта, приведенной в состояние покоя или равномерного прямолинейного движения 3 закона механики инерциальной системы отсчёта условно — «покоящейся»все процессы протекают точно так же, как и в покоящейся системе. Следует отметить, что понятие инерциальной системы отсчёта — абстрактная модельто есть некий идеальный объект, рассматриваемый вместо реального объекта примерами 3 закона механики модели служат абсолютно твердое тело или нерастяжимая невесомая нить. Реальные системы отсчёта всегда связаны с каким-либо объектом или объектами, и соответствие реально наблюдаемого движения тел в таких системах с результатами расчётов будет неполным. В то же время точность подобной абстракции в земных условиях весьма велика и ограничивается лишь величиной искривления пространства-времени, которое было предсказано в рамках общей теории относительности 1915 год и впервые зафиксировано в 1919 году при исследовании отклонения света в гравитационном 3 закона механики Солнца. Инертность — свойство тела в большей или меньшей степени препятствовать изменению своей скорости относительно инерциальной системы отсчёта при воздействии на него внешних сил. Мерой инертности в физике выступает инертная масса. Часть 1-я; Часть 2-я Том 2. Часть 1-я; Часть 2-я Кокарев Три лекции о законах Ньютона. «Математические начала натуральной философии» лат. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica — фундаментальный труд Ньютонав котором он сформулировал закон всемирного тяготения и три закона движенияставшие основой классической 3 закона механики и названные его именем. Эдмонд Галлей тогда попытался уговорить Ньютона опубликовать его «общую теорию движения». Он вообще неохотно отвлекался от своих исследований ради кропотливого дела издания научных трудов. В августе 1684 года Галлей приехал в Кембридж и рассказал Ньютону, что они с Реном и Гуком обсуждали, как из формулы закона тяготения 3 закона механики эллиптичность орбиты планет, но не 3 закона механики, как подступиться к решению. Ньютон сообщил, что у него уже есть такое доказательство, и вскоре прислал его Галлею. Тот сразу оценил значение результата и метода, в ноябре снова навестил Ньютона и на этот раз сумел уговорить его опубликовать свои открытия. Согласно желанию г-на Галлея, Ньютон обещал послать упомянутый трактат в Общество. Работа над opus magnum шла 3 закона механики 1684—1686 годах. Публикацию предполагалось осуществить на средства Королевского общества, но в начале 1686 года Общество издало не нашедший спроса трактат по 3 закона механики рыб, и тем самым истощило свой бюджет. Тогда 3 закона механики объявил, что он берёт расходы по изданию на себя. Общество с признательностью приняло это 3 закона механики предложение и в качестве частичной компенсации бесплатно предоставила Галлею 50 экземпляров трактата по истории рыб. Все три тома, после некоторой авторской 3 закона механики, вышли в 1687 году. Тираж около 300 экземпляров был распродан за 4 года — для того времени очень быстро. Два экземпляра этого редчайшего издания хранятся в России; один из них Королевское общество в годы войны 1943 подарило Академии наук СССР на празднование 300-летнего юбилея Ньютона. В нём совершенно за исключением философских отступлений отсутствует аристотелева или декартова метафизика, с её туманными рассуждениями и неясно сформулированными, часто надуманными «первопричинами» природных явлений. Ньютон, например, не провозглашает, что в природе действует закон тяготения, он строго доказывает этот факт, исходя из наблюдаемой картины движения планет. Метод Ньютона — создание модели явления, «не измышляя гипотез», а потом уже, если данных достаточно, поиск его причин. Такой подход, начало которому было положено Галилеемозначал конец старой физики. Математический аппарат и общую структуру книги Ньютон 3 закона механики построил максимально близкими к тогдашнему стандарту научной строгости — «Началам» Евклида. Постулируются абсолютность пространства и времени, мера которых не зависит от положения 3 закона механики скорости наблюдателя. На основе этих чётко определённых понятий формулируются три закона ньютоновой механики. Впервые 3 закона механики общие уравнения движения, причём, если физика Аристотеля утверждала, что скорость тела зависит от движущей силы, то Ньютон вносит существенную поправку: не скорость, а ускорение. Страница «Начал» Ньютона с аксиомами механики Законы Ньютона автор сформулировал в следующем виде. Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. Изменение количества движения пропорционально приложенной силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, взаимодействия двух тел 3 закона механики на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны. Первый 3 закона механики закон инерциив менее чёткой форме, опубликовал ещё 3 закона механики. Надо отметить, что Галилей допускал свободное движение не только по прямой, но и по окружности видимо, из астрономических соображений. Галилей также сформулировал важнейший принцип 3 закона механикикоторый Ньютон не включил в свою аксиоматику, потому что для 3 закона механики процессов этот принцип выводится им как прямое следствие основных постулатов следствие V : Относительные движения друг по отношению к другу тел, заключенных в каком-либо пространстве, одинаковы, покоится 3 закона механики это пространство, или движется равномерно и прямолинейно без вращения. Важно отметить, что Ньютон считал пространство и время абсолютными понятиями, едиными для всей Вселенной, 3 закона механики явно указал на это в своих «Началах». Ньютон также дал строгие определения 3 закона механики физических понятий, 3 закона механики количество движения не вполне ясно использованное у Декарта и сила. Указано правило векторного сложения 3 закона механики. Вводится в физику понятие массы как меры инерции и, одновременно, гравитационных свойств ранее физики пользовались понятием вес. Далее в книге I подробно рассмотрено движение в поле произвольной центральной силы. Формулируется ньютоновский закон притяжения со ссылкой на РенаГука и Галлеяприводится строгий вывод всех законов Кеплера 3 закона механики, причём описаны и неизвестные Кеплеру гиперболические и параболические орбиты. В главе X содержится теория колебаний разных типов маятниковв том числе сферических и циклоидальных. Далее подробно рассмотрено притяжение протяжённых уже не точечных тел сферической или 3 закона механики формы. Страница из «Начал» Ньютона Методы доказательства, за редким исключением — чисто геометрические, дифференциальное интегральное исчисление явно не применяется вероятно, чтобы не умножать число критиковхотя понятия предела «последнего отношения» и бесконечно малой3 закона механики оценкой порядка малости, используются во многих местах. Например, исследуются колебания маятника в сопротивляющейся среде. 3 закона механики в одном месте отдел II Ньютон, в виде исключения, использует аналитический подход для доказательства нескольких теорем и провозглашает свой приоритет в открытии «метода флюксий» дифференциального исчисления : В письмах, которыми около десяти лет тому назад я обменивался с весьма искусным математиком г-ном Лейбницемя ему 3 закона механики, что обладаю методом для определения максимумов и минимумов, проведения касательных и решения тому подобных вопросов, одинаково 3 закона механики как для членов рациональных, так и для иррациональных, причем я метод скрыл, переставив буквы следующего предложения: «когда задано уравнение, содержащее любое число текущих количеств, найти флюксии и обратно». Знаменитейший муж отвечал мне, что он также напал на такой метод и сообщил мне свой метод, который оказался едва отличающимся от моего, и то только терминами и 3 закона механики формул. В начале книги Ньютон формулирует свой вариант «бритвы Оккама» : Не должно принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений… Природа ничего не делает напрасно, а было бы напрасным совершать многим то, что может быть сделано меньшим. Природа проста и не роскошествует излишними причинами. В соответствии со своим методом Ньютон из опытных данных о планетах, Луне и других спутниках выводит закон тяготения. Для проверки того, что сила тяжести вес пропорциональна массе, Ньютон провёл несколько довольно точных опытов с маятниками. Далее этот закон применяется для описания движения планет. Подробно изложена также теория движения Луны и кометфизические причины приливов. Приведен способ определения массы планеты, причём масса Луны найдена по высоте приливов. Объяснены с помощью теории возмущений предварение равноденствий и неправильности невязки в движении Луны — как известные в древности, так и 7 позднее установленных Тихо БрагеФлемстид. Наряду с восторженными откликами были, однако, и резкие возражения, в том числе от 3 закона механики учёных. Картезианцы в Европе обрушились на неё с яростной критикой. Три закона механики особых возражений не вызвали, в основном критиковалась концепция тяготения — свойства непонятной природы, с неясным источником, которое действовало без материального носителя, через совершенно пустое пространство. Из переписки Лейбница и Гюйгенса: Лейбниц : Я не понимаю, как Ньютон представляет себе тяжесть или притяжение. Видимо, по его мнению, это не что иное, как некое необъяснимое нематериальное качество. Сам Ньютон о природе тяготения предпочитал публично не высказываться, так как экспериментальных аргументов в пользу эфирной или иной гипотезы у него не было, а затевать пустые перепалки 3 закона механики не любил. В личной переписке Ньютон 3 закона механики и сверхъестественную природу тяготения: Непостижимо, чтобы неодушевленная грубая материя могла без посредства чего-либо нематериального действовать и влиять на другую материю без взаимного соприкосновения, как это должно бы происходить, если бы тяготение в смысле Эпикура было существенным и врожденным в материи. Предполагать, что тяготение является существенным, неразрывным и врожденным свойством материи, так что тело может действовать на другое на любом расстоянии в пустом пространстве, без посредства чего-либо передавая действие и силу, это, по-моему, такой абсурд, который немыслим ни для кого, умеющего достаточно разбираться в философских предметах. Тяготение должно вызываться агентом, постоянно действующим по определенным законам. Из письма Ньютона от 25 февраля 1693 г. » Полная 3 закона механики в том, что он верит в вездесущее Божество в буквальном смысле. Так же, как мы чувствуем предметы, когда изображения их доходят до мозга, так и Бог должен чувствовать всякую вещь, всегда присутствуя при ней. Он полагает, что Бог присутствует в пространстве, как свободном от тел, так и там, где тела присутствуют. Но, считая, что такая формулировка слишком груба, он думает написать так: «Какую причину тяготению приписывали 3 закона механики Из дневника Дэвида Грегори, 21 декабря 1705 г. Критики указывали также на то, что теория движения планет на основе закона тяготения имеет недостаточную точность, особенно для Луны и Марса. Прямое измерение силы притяжения в земных условиях осуществил в 1798 году Кавендиш с помощью чрезвычайно чувствительных крутильных весов ; эти опыты полностью подтвердили теорию Ньютона. Все последователи Ньютона уже использовали мощные методы математического анализа. В течение 3 закона механики XVIII века аналитическая небесная механика интенсивно 3 закона механики, и со временем все упомянутые расхождения были полностью объяснены взаимовлиянием планет ЛагранжКлероЭйлер и Лаплас. С этого момента и вплоть до начала XX века все законы Ньютона считались 3 закона механики. Физики постепенно привыкли к дальнодействиюи даже пытались приписать его, по аналогии, электромагнитному полю до появления уравнений Максвелла. Природа тяготения раскрылась только с появлением работ Эйнштейна по Общей теории относительностикогда дальнодействие наконец 3 закона механики из физики. В честь «Начал» Ньютона назван астероид 2653 Principia 1964 год. В истории естествознания 3 закона механики было события более крупного, чем появление «Начал» Ньютона. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica на Викискладе? Математические начала натуральной философии. Перевод с латинского и примечания Серия: Жизнь замечательных людей. Исаак Ньютон, 1945Глава 10. О геометрическом методе «Математических начал натуральной философии» 3 закона механики Isaac Newton в проекте «Гутенберг» англ. Второй закон 3 закона механики — дифференциальный закон механического движенияописывающий зависимость ускорения тела от равнодействующей всех приложенных к телу сил и массы тела. Один из трёх законов Ньютона. Объектом, о котором идёт речь во втором законе Ньютона, является материальная точкаобладающая неотъемлемым свойством — инертностью, величина которой характеризуется массой. Второй закон Ньютона в его наиболее распространённой формулировке утверждает: в инерциальных системах ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки. В приведённой формулировке второй 3 закона механики Ньютона справедлив только для скоростеймного меньших скорости светаи в инерциальных системах отсчёта. Современная формулировка: В инерциальных системах отсчёта ускорение, приобретаемое материальной точкой, прямо пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки. Обычно этот закон записывается в виде формулы : где — ускорение тела, — силаприложенная к телу, а — масса материальной точки. Иногда в рамках классической механики предпринимались попытки распространить сферу применения уравнения и на случай тел переменной массы. Уравнения, соответствующие данному закону, называются уравнениями движения материальной точки. В виде второй закон Ньютона точно справедлив также в инерциальных системах отсчёта специальной теории относительности и в локально инерциальных системах отсчёта общей теории относительностиоднако при 3 закона механики вместо прежнего выражения для импульса 3 закона механики равенствогде — скорость света. Эйнштейн писал: Дифференциальный закон является той единственной формой причинного объяснения, которая может полностью удовлетворять современного физика. Ясное понимание дифференциального закона есть одно из величайших духовных достижений Ньютона… Только переход к рассмотрению явления за бесконечно малое время т. В классической ньютоновской механике материальная точка обычно моделируется геометрической точкой с присущей ей постоянной массой 3 закона механики мерой ее инерции. Основы макроскопических теорий гравитации и электромагнетизма. «Масса материальной точки считается постоянной величиной, не зависящей от обстоятельств движения». — ISBN 5-211-04244-1 « Аксиома 3. 3 закона механики материальной точки сохраняет своё значение не только во времени, но и при любых взаимодействиях материальной точки с другими материальными точками независимо от их числа и от природы взаимодействий». Краткий курс теоретической механики. Математические начала натуральной философии. — 5 000 экз. «…второй закон Ньютона справедлив только для точки постоянного состава. Динамика систем переменного состава требует особого рассмотрения». An Introduction to Mechanics. Zweite, revidierte auflage, 1944. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. — 31 700 экз. Зако́н сохране́ния и́мпульса Зако́н сохране́ния количества движения утверждает, что векторная сумма импульсов всех тел или частиц системы есть величина постоянная, если векторная сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю. В классической механике закон сохранения импульса обычно выводится как следствие 3 закона механики Ньютона. Из законов Ньютона можно показать, что при движении в пустом пространстве импульс сохраняется во времени, а при наличии взаимодействия скорость его изменения определяется суммой приложенных сил. Как и любой из фундаментальных законов сохранениязакон сохранения импульса связан, согласно теореме Нётерс одной из фундаментальных симметрий— однородность пространства. Согласно третьему закону Ньютонасилы вида и будут равны по абсолютному значению и противоположны по направлению, то есть. Поэтому вторая сумма в правой части выражения 1 будет равна нулю, и получаем, что производная импульса системы по времени равна векторной сумме всех внешних сил, действующих на систему: Внутренние силы исключаются третьим законом Ньютона. Для систем из N частиц, в которых сумма всех внешних сил равна нулю или для систем, на частицы которых не действуют внешние силы для всех k от 1 до nимеем Как известно, если производная от некоторого выражения равна нулю, то это выражение есть постоянная величина относительно переменной дифференцирования, а значит: постоянный вектор. То есть суммарный импульс системы из N частиц, где N любое целое число, есть величина постоянная. Если векторная сумма внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то импульс системы сохраняется, то есть не меняется со временем. Закон сохранения импульса выполняется не только для систем, на которые не действуют внешние силы, но и для систем, сумма всех внешних сил равна нулю. Равенство нулю всех внешних сил достаточно, но не необходимо для выполнения закона сохранения 3 закона механики. Если проекция суммы внешних сил на какую-либо направление или координатную ось равна нулю, то в этом случае говорят о законе сохранения проекции импульса на данное 3 закона механики или координатную ось. В частности, закон сохранения импульса эквивалентен однородности пространствато есть независимости всех законов, описывающих систему, от положения системы в пространстве. Простейший вывод этого утверждения основан на применении лагранжева подхода к описанию системы. Здесь точка 3 закона механики q обозначает дифференцирование по времени, Выберем для рассмотрения прямоугольную декартову систему координаттогда для каждой -той частицы. Используя однородность пространства, мы можем дать всем радиус-векторам частиц одинаковое приращение, которое не будет 3 закона механики на уравнения движения: где В случае постоянства скорости функция Лагранжа изменится следующим образом: где суммирование идет по всем частицам системы. Так как приращение не влияет на уравнения движения, то вариация 3 закона механики Лагранжа должна быть равной нулю: С учётом того, что вектор — произвольный, последнее требование выполняется при: Воспользуемся уравнением Лагранжа Это означает, что сумма, стоящая под знаком дифференциала, — постоянная величина для рассматриваемой системы. Сама сумма и есть суммарный импульс системы:. Учитывая, что лагранжиан свободной частицы имеет вид: нетрудно видеть, что последнее выражение совпадает с выражением в ньютоновом формализме: Для релятивистской свободной частицы лагранжиан имеет несколько другую форму: что приводит к релятивистскому определению импульса В настоящее время не существует каких-либо экспериментальных фактов, свидетельствующих о невыполнении закона сохранения импульса. Это связано с отсутствием глобальной однородности пространства в пространстве-времени общего вида. Можно придумать такие определения импульса гравитационного поля, что глобальный закон сохранения импульса будет выполняться при 3 закона механики во времени системы тел и полей, но все такие определения содержат элемент произвола, так как вводимый импульс гравитационного поля не может быть тензорной величиной при произвольных преобразованиях координат. Поэтому её часто называют « ньютоновой механикой ». Классическая механика подразделяется на: статику которая рассматривает равновесие тел ; кинематику которая изучает геометрическое свойство движения без рассмотрения его причин ; динамику которая рассматривает движение тел с учётом вызывающих его причин. Существует несколько эквивалентных способов формального математического описания классической механики: Законы Ньютона Лагранжев формализм Гамильтонов формализм Формализм Гамильтона — Якоби На рубеже XIX—XX вв. Выяснилось, что она даёт исключительно точные результаты, но только в тех случаях, когда она применяется к телам, скорости которых много меньше скорости светаа размеры значительно превышают размеры атомов и молекул обобщением классической механики на тела, двигающиеся с произвольной скоростью, является релятивистская механикаа на тела, размеры которых сравнимы с атомными — квантовая механика ; квантовые релятивистские эффекты рассматриваются квантовой теорией поля. Тем не менее, классическая механика сохраняет своё значение, поскольку она: Намного проще в понимании использовании, чем остальные 3 закона механики. В обширном диапазоне достаточно хорошо описывает реальность. Классическую механику можно использовать для описания движения очень широкого класса физических объектов: и обыденных объектов макромира таких, как волчок и бейсбольный мячи объектов астрономических размеров таких, как планеты и звёздыи многих микроскопических объектов. Среди них следует выделить: Пространство. Считается, что движение 3 закона механики происходит в пространстве, являющимся евклидовымабсолютным не зависит от наблюдателяоднородным две любые точки пространства неотличимы изотропным два любых направления в пространстве неотличимы. Время — фундаментальное понятие, постулируемое в классической механике. Считается, что время является абсолютным, однородным изотропным уравнения классической механики не зависят от направления течения времени. Система отсчёта состоит из тела 3 закона механики некоего тела, реального или воображаемого, относительно которого рассматривается движение механической системыприбора для измерения времени и системы координат. Масса — мера инертности тел. Тела ненулевого размера могут испытывать сложные движения, поскольку может меняться их внутренняя конфигурация например, тело может вращаться или деформироваться. 3 закона механики не менее, в определённых случаях к подобным телам применимы результаты, полученные для материальных точек, если рассматривать такие тела, как совокупности большого количества взаимодействующих материальных точек. Если работа силы не зависит от вида траектории, по которой двигалось тело, а определяется только его начальным и конечным положениями, то такая сила называется потенциальной. Взаимодействие, происходящее посредством потенциальных сил, может описываться потенциальной энергией. Галилеем на основе эмпирических наблюдений. Согласно этому принципу существует бесконечно много систем отсчёта, в которых свободное тело покоится или движется с постоянной по модулю и направлению скоростью. Эти системы отсчёта называются инерциальными и движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Во всех инерциальных системах отсчёта свойства пространства и времени одинаковы, и все процессы в механических системах подчиняются одинаковым законам. Этот принцип можно также сформулировать как отсутствие абсолютных систем отсчёта, т. Первый закон устанавливает наличие свойства инертности у материальных тел и постулирует наличие таких систем отсчёта, в которых движение свободного тела происходит с постоянной скоростью 3 закона механики системы отсчёта называются инерциальными. Второй закон Ньютона на основе эмпирических фактов постулирует связь между величиной силы, ускорением тела и его инертностью характеризуемой массой. В математической формулировке второй 3 закона механики Ньютона чаще всего записывается в следующем виде: где — результирующий вектор сил, действующих на тело; — вектор ускорения тела; m — масса тела. Второго закона Ньютона недостаточно для описания движения частицы. Дополнительно требуется описание силыполученное из рассмотрения сущности физического взаимодействия, в котором участвует тело. Третий закон Ньютона уточняет некоторые свойства введённого во втором законе понятия силы. Им постулируется наличие для каждой силы, действующей на первое тело со стороны второго, равной по величине и противоположной по направлению силы, действующей 3 закона механики второе тело со стороны первого. Наличие третьего закона Ньютона обеспечивает выполнение закона сохранения импульса для системы тел. Распространение законов ньютоновой 3 закона механики на такие объектов было в основном заслугой Эйлера. Современная формулировка законов Эйлера также использует аппарат трёхмерных векторов. Позднее развивается аналитическая механикаосновная идея которой — описание механической системы как единого объекта, использующее аппарат многомерной геометрии. Есть две основные во многом альтернативные формулировки классической аналитической механики: лагранжева механика и гамильтонова механика. В этих теориях понятие «сила» во многом отходит на второй план, а упор при описании механических систем делается 3 закона механики другие физические величины — такие, как энергия или действие. Приведенные выше выражения для импульса и кинетической энергии действительны только при отсутствии значительного электромагнитного вклада. В электромагнетизме второй закон Ньютона для провода с током нарушается, если не учитывать вклад электромагнитного поля в импульс системы; такой вклад выражается через вектор Пойнтингаподелённый на c 2, где c — это скорость света 3 закона механики свободном пространстве. Первым из разделов механики, получившим развитие, стала статикаосновы которой были заложены в работах Архимеда в III веке до н. Им были сформулированы правило рычагатеорема о 3 закона механики параллельных силвведено понятие центра тяжестизаложены основы гидростатики сила Архимеда. В дальнейшем её развил ученик Жана — епископ Альберт Саксонский. Его основы были заложены Галилео Галилеемкоторый первым правильно решил задачу о движении тела под действием заданной силы. На основе эмпирических наблюдений им были открыты закон инерции и принцип относительности. Помимо этого Галилеем внесён вклад в зарождение теории колебаний и науки о сопротивлении материалов. Христиан Гюйгенс проводил 3 закона механики в области теории колебаний, в частности изучал движение точки по окружностиа также колебания физического маятника. В его работах были также впервые сформулированы законы упругого удара тел. Заложение основ классической механики завершилось работами Исаака Ньютонасформулировавшего в наиболее общей форме законы механики и открывшего закон всемирного тяготения. Им же в 1684 году был установлен закон вязкого трения в жидкостях и газах. Также в XVII веке в 1660 году был сформулирован закон упругих деформацийносящий имя своего первооткрывателя Роберта Гука. Её методы для задачи о движении материальной точки были разработаны Леонардом Эйлеромкоторые заложил основы динамики твёрдого тела. Эти методы основываются на принципе виртуальных перемещений и на принципе Д’Аламбера. Разработку аналитических методов завершил Лагранжкоторому удалось сформулировать уравнения динамики механической системы в наиболее общем виде: с использованием обобщённых координат импульсов. Помимо этого, Лагранж принял участие в заложении 3 закона механики современной теории колебаний. Альтернативный метод аналитической формулировки классической механики основывается на принципе наименьшего действиякоторый впервые был высказан Мопертюи по отношению к одной материальной точке и обобщён на случай системы материальных точек Лагранжем. Также в XVIII веке в работах Эйлера, Даниила БернуллиЛагранжа и Д’Аламбера были разработаны основы теоретического описания гидродинамики идеальной жидкости. В теории колебаний РаусомЖуковским и Ляпуновым была разработана теория устойчивости механических систем. Особенно значительны в XIX веке были успехи в области механики сплошной 3 закона механики. Навье и Коши в общей форме сформулировали уравнения теории упругости. В работах Навье и Стокса были получены дифференциальные уравнения гидродинамики с учётом вязкости жидкости. Наряду с этим происходит углубление знаний в области гидродинамики идеальной жидкости: появляются работы Гельмгольца о вихряхКирхгофаЖуковского и Рейнольдса о турбулентности, Прандтля о пограничных эффектах. Сен-Венан разработал математическую модель3 закона механики пластические свойства металлов. Ляпунов и Анри Пуанкаре 3 закона механики основы теории нелинейных колебаний. Мещерский и Циолковский провели анализ динамики тел переменной массы. Из механики сплошной среды выделяется аэродинамикаосновы которой разработаны Жуковским. В середине XX века активно развивается новое направление в классической механике — теория хаоса. Важными также остаются вопросы устойчивости сложных динамических систем. Предсказания классической механики становятся неточными для систем, скорость которых приближается к скорости света поведение таких систем должно описываться релятивистской механикойили для очень малых систем, где действуют законы квантовой механики. Для описания поведения систем, 3 закона механики которых существенны и релятивистские, и квантовые эффекты, применяется релятивистская квантовая теория поля. Для систем с очень большим количеством составляющих, или степеней свободы, классическая механика также не может быть адекватной, и в этом случае используются методы статистической механики. Классическая механика является самосогласованной теорией, т. В целом она является совместимой и с другими «классическими» теориями такими, как классическая электродинамика и классическая термодинамикаоднако в конце XIX века 3 закона механики некоторые несоответствия между этими теориями; преодоление этих несоответствий знаменовало становление современной физики. В частности: Уравнения классической электродинамики неинвариантны относительно преобразований Галилея: поскольку в данные уравнения входит как физическая константа, постоянная для всех наблюдателей скорость светато классическая электродинамика и классическая механика оказываются совместимыми только в 3 закона механики избранной системе отсчёта — связанной с эфиром. Но экспериментальная проверка не выявила существования эфира, и это привело к созданию специальной теории относительности в рамках которой уравнения механики были модифицированы. Несовместимы с классической механикой и некоторые утверждения классической термодинамики: применение их совместно с законами классической механики приводит к парадоксу Гиббса согласно которому невозможно точно определить величину энтропии и к ультрафиолетовой катастрофе последняя означает, что абсолютно чёрное тело должно излучать бесконечное количество энергии. Попытки разрешить эти проблемы привели к возникновению и развитию квантовой механики. Краткий курс теоретической механики. Масса материальной точки сохраняет своё значение не только во времени, но и при любых взаимодействиях материальной точки с другими материальными точками независимо от их числа и от природы взаимодействий». I, 2012с. I, 2012с. I, 2012с. «…второй закон Ньютона справедлив только для точки постоянного состава. Динамика систем переменного состава требует особого рассмотрения». An Introduction to Mechanics. — New York: McGraw-Hill, 1973. Эргодические проблемы классической механики. — Москва—Ижевск: РХД, 1999. — Киев: Наукова думка, 1987. — Учебники для вузов. — « Теоретическая физика », т. Механика и теория относительности. — Издание 5-е, стереотипное. Механика — статья из Физической энциклопедии Яворский Физика для школьников старших классов и поступающих в вузы. Основная задача механики и границы ее применимости». И вот явился Ньютон. Понятие «физика» уходит своими корнями в глубокое прошлое, в переводе с греческого оно означает «природа». Основной задачей этой науки является установление «законов» окружающего мира. Одно из основных сочинений Платона, ученика Аристотеля, называлось «Физика». Наука тех лет имела натурфилософский характер, т. Отсюда был сделан вывод о центральном положении Земли во Вселенной. Эта система верно отражала некоторые особенности Земли как небесного тела: то, что Земля - шар, что все тяготеет к ее центру. Таким образом, это учение было собственно о Земле. На уровне своего времени оно отвечало основным требованиям, которые предъявлялись к научному знанию. Во-первых, оно с единой точки зрения объясняло наблюдаемые перемещения небесных тел и, во-вторых, давало возможность 3 закона механики их будущие положения. В то же время теоретические построения древних греков носили чисто умозрительный характер – они были совершенно оторваны 3 закона механики эксперимента. Такая система просуществовала 3 закона механики до XVI столетия, до появления учения Коперника, получившее свое дальнейшее обоснование в экспериментальной физике Галилея, завершившееся созданием ньютоновской механики, объединившей едиными законами движения перемещение небесных тел и земных объектов. Оно явилось величайшей революцией в естествознании, положившей начало 3 закона механики науки в ее современном понимании. Галилео Галилей считал, что мир бесконечен, а материя вечна. Во всех процессах ничто не уничтожается и не порождается – происходит лишь изменение взаимного расположения тел или их частей. Материя состоит из абсолютно неделимых атомов, ее движение – единственное, универсальное механическое перемещение. Небесные светила подобны Земле и подчиняются единым законам механики. Для Ньютона было важно однозначно выяснить с помощью экспериментов и наблюдений свойства изучаемого объекта и строить теорию на основе индукции без использования гипотез. Он исходил из того, что в физике как экспериментальной науке нет места для гипотез. Признавая не безупречность индуктивного метода, он считал его среди прочих наиболее предпочтительным. И в эпоху античности, и в XVII веке признавалась важность изучения движения небесных светил. Но если для древних греков данная проблема имела больше философское значение, то для XVII века, преобладающим был аспект практический. Развитие мореплавания обусловливало необходимость выработки более точных астрономических таблиц для целей навигации по сравнению с теми, 3 закона механики требовались для астрологических целей. Основной задачей было определение долготы, столь нужной астрономам и мореплавателям. Для решения этой важной 3 закона механики проблемы и 3 закона механики первые государственные обсерватории в 1672 г. Парижская, в 1675 г. По сути своей это была задача определения абсолютного времени, дававшего при сравнении с местным временем интервал 3 закона механики, который и можно было перевести в долготу. Определить это время можно было с помощью наблюдения движений Луны среди звезд, 3 закона механики также с помощью 3 закона механики часов, поставленных по абсолютному времени и находящихся у наблюдателя. Для 3 закона механики случая были необходимы очень точные таблицы для предсказания положения небесных светил, а для второго – абсолютно точные и надежные часовые механизмы. Работы в этих направлениях не были успешными. Найти решение удалось лишь Ньютону, который, благодаря открытию закона всемирного тяготения и трех основных законов механики, а также 3 закона механики интегрального исчисления, предал механике характер цельной научной теории. Вершиной научного творчества В нем он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои 3 закона механики исследования и создал впервые единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Здесь Ньютон дал определения исходных понятий – количества материи, эквивалентного массе, плотности; количества движения, эквивалентного импульсу, и различных видов силы. Формулируя понятие количества материи, он исходил из представления о том, что атомы состоят из некой единой первичной материи; плотность понимал как степень заполнения единицы объема тела первичной материей. В этой работе изложено 3 закона механики Ньютона о всемирном тяготении, на основе которого он разработал теорию движения планет, спутников и комет, образующих солнечную систему. Опираясь на этот закон, он объяснил явление приливов и сжатие Юпитера. Концепция Ньютона явилась основой для многих технических достижений в течение длительного времени. На ее фундаменте сформировались многие методы 3 закона механики исследований в различных областях естествознания. Если кинематика изучает движение геометрического тела, который не 3 закона механики никакими свойствами материального тела, кроме свойства занимать определенное место в пространстве изменять это положение с течением времени, то динамика изучает движение реальных тел под действием приложенных к ним сил. Установленные Ньютоном три закона механики лежат в основе динамики и составляют основной раздел классической механики. Непосредственно их можно применять к простейшему случаю движения, когда движущееся тело рассматривается как материальная точка, т. В кипятке для описания движения точки можно выбрать любую систему координат, 3 закона механики которой определяются характеризующие это движение величины. За тело отсчета может быть принято любое тело, движущееся относительно других тел. В динамике имеют дело с инерциальными системами координат, характеризуемыми тем, что относительно них свободная материальная точка движется с постоянной скоростью. Закон инерции впервые был установлен Галилеем для случая горизонтального движения: когда тело движется по горизонтальной плоскости, то его движение является равномерным и продолжалось бы постоянно, если бы плоскость простиралась в пространстве без конца. Ньютон дал более общую формулировку закону инерции как первому закону движения: всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние. В жизни этот закон описывает случай когда, если перестать тянуть или толкать движущееся тело, то оно останавливается, а не продолжает двигаться с постоянной скоростью. Так автомобиль с выключенным двигателем останавливается. По закону Ньютона на катящийся по инерции автомобиль должна действовать тормозящая сила, которой на практике является сопротивление воздуха и трение автомобильных шин о поверхность шоссе. Они-то и сообщают автомобилю отрицательное ускорение до тех пор, пока он не остановиться. Недостатком данной формулировки закона является то, что в ней не содержалось указания на необходимость отнесения движения к инерциальной системе координат. Дело в том, что Ньютон не пользовался понятием инерциальной системы координат, – вместо этого он вводил понятие абсолютного пространства – однородного и неподвижного, – с которым и связывал некую абсолютную систему координат, относительно которой и определялась скорость тела. Когда бессодержательность абсолютного пространства как абсолютной системы отсчета была выявлена, закон инерции стал формулироваться иначе: относительно инерциальной системы координат свободное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. В формулировке второго закона Ньютон ввел понятия: ускорение – векторная величина Ньютон называл его количеством движения и учитывал при формулировании правила параллелограмма скоростейопределяющая быстроту изменения скорости движения тела. Второй закон механики гласит: сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение. Такова его 3 закона механики формулировка. Ньютон сформулировал его иначе: изменение количества движения пропорционально приложенной действующей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует, и обратно пропорционально массе тела или математически: На опыте этот закон легко подтвердить, если к концу пружины прикрепить тележку и отпустить пружину, то за время t тележка пройдет путь s1 рис. Первый закон с математической точки зрения представляет собой частный случай второго закона, потому что, если равнодействующие силы равны нулю, то и ускорение также равно нулю. Однако первый закон Ньютона рассматривается как самостоятельный закон, т. Простейшей демонстрацией этого закона может служить тело, расположенное на горизонтальной плоскости, на которое действуют сила тяжести Fт и сила реакции опоры Fолежащие на одной прямой, равные по значению и противоположно направленные, равенство этих сил позволяет телу находиться в состоянии покоя рис. Из трех фундаментальных законов движения Ньютона вытекают следствия, одно из которых – сложение количества движения по правилу параллелограмма. Ускорение тела зависит от величин, характеризующих действие других 3 закона механики на данное тело, а также от величин, определяющих особенности этого тела. Механическое действие на тело со стороны других тел, которое изменяет скорость движения данного тела, называют силой. Она может иметь разную природу сила тяжести, сила упругости и т. Изменение скорости движения тела зависит не от природы 3 закона механики, а от их величины. Поскольку 3 закона механики и сила – векторы, то действие нескольких сил складывается по правилу параллелограмма. Свойство тела, от которого зависит приобретаемое им ускорение, есть инерция, измеряемая массой. В классической механике, имеющей дело со скоростями, значительно меньшими скорости света, масса является характеристикой самого тела, не зависящей от 3 закона механики, движется оно или нет. Масса тела в классической механике не зависит и от взаимодействия тела с другими телами. Это свойство массы побудило Ньютона принять массу за меру материи и считать, что величина ее определяет количество материи 3 закона механики теле. 3 закона механики образом, масса стала пониматься как количество материи. Количество материи доступно измерению, будучи пропорциональным весу тела. Вес – это сила, с которой тело действует на опору, препятствующую его свободному падению. Числено вес равен произведению массы тела на ускорение силы тяжести. Вследствие сжатия Земли и ее суточного вращения вес тела изменяется с широтой и на экваторе на 0,5% меньше, чем на полюсах. Поскольку масса и вес строго пропорциональны, оказалось возможным практическое измерение массы или количества материи. Понимание того, 3 закона механики вес является переменным воздействием на тело, побудило Ньютона установить и внутреннюю характеристику тела – инерцию, которую он рассматривал как присущую телу способность сохранять равномерное прямолинейное движение, пропорциональную массе. Массу как меру инерции можно измерять с помощью весов, как это делал Ньютон. В состоянии невесомости массу можно измерять по инерции. Измерение по инерции является общим способом измерения массы. Но инерция и вес являются различными физическими понятиями. Их пропорциональность друг другу весьма удобна в практическом отношении – для измерения массы с помощью весов. Таким образом, установление понятий силы и массы, а также способа их измерения позволило Ньютону сформулировать второй закон механики. Первый и второй законы механики относятся соответственно к движению материальной точки или одного тела. При этом учитывается лишь действие других тел на данное тело. Однако 3 закона механики действие есть взаимодействие. Поскольку в механике действие характеризуется силой, то если одно тело действует на другое с определенной силой, то второе действует на первое с той же силой, что и 3 закона механики третий закон механики. В формулировке Ньютона третий закон механики справедлив лишь для случая непосредственного взаимодействия сил или при мгновенной 3 закона механики действия одного тела на другое. В случае передачи действия за конечный промежуток времени данный закон применяется тогда, когда временем передачи действия можно пренебречь. Считается, что стержнем динамики Ньютона является понятие силы, а основная задача динамики заключается в установлении закона из данного движения и, наоборот, в определении закона движения тел по данной силе. Из законов Кеплера Ньютон вывел существование силы, направленной к Солнцу, которая была обратно пропорциональна квадрату расстояния планет от Солнца. Обобщив идеи, высказанные Кеплером, Гюйгенсом, Декартом, Борелли, Гуком, Ньютон придал им точную форму математического закона, в соответствии с которым утверждалось существование в природе силы всемирного тяготения, обусловливающей 3 закона механики тел. Сила тяготения прямо пропорциональна произведению масс тяготеющих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними или математически:где G – гравитационная постоянная. Данный закон описывает взаимодействие любых тел – важно лишь то, чтобы расстояние между телами было достаточно велико по сравнению с их размерами, это позволяет принимать тела за материальные точки. В ньютоновской теории тяготения принимается, что сила тяготения передается от одного тяготеющего тела к другому мгновенно, при чем без посредства каких 3 закона механики то ни было сред. Закон всемирного тяготения вызвал продолжительные и яростные дискуссии. Это не было случайно, поскольку этот закон имел важное философское значение. Суть заключалась в том, что до Ньютона целью создания физических теорий было выявление и представление механизма физических явлений во всех его деталях. В тех случаях, когда это сделать не удавалось, выдвигался аргумент о так называемых "скрытых качествах", которые не поддаются детальной интерпретации. Бэкон и Декарт ссылки на "скрытые качества" объявили ненаучными. Декарт считал, что понять суть явления природы можно лишь в том случае, если его наглядно представить себе. Так, явления тяготения он представлял с помощью эфирных вихрей. В условиях широкого распространения подобных представлений закон всемирного тяготения Ньютона, несмотря на то, что демонстрировал соответствие произведенных на его основе астрономическим наблюдениям с небывалой ранее точностью, подвергался сомнению на том основании, что взаимное притяжение тел очень напоминало перипатетическое учение о "скрытых качествах". И хотя Ньютон установил факт его существования на основе математического анализа и экспериментальных данных, математический анализ еще не вошел прочно в сознание исследователей в качестве достаточно надежного метода. Но стремление ограничивать физическое исследование фактами, не претендующими на абсолютную истину, позволило Ньютону завершить формирование физики как самостоятельной науки и отделить ее от натурфилософии с ее претензиями на 3 закона механики знание. В законе всемирного тяготения наука получила образец закона природы как абсолютно точного, повсюду применимого правила, без исключений, с точно определенными следствиями. Этот закон был включен Кантом в его философию, где природа представлялась царством необходимости в противоположность морали - царству свободы. Физическая концепция Ньютона была своеобразным венцом физики XVII 3 закона механики. Статический подход к Вселенной был заменен динамическим. Эксперементально-математический метод исследования, позволив решить многие проблемы физики XVII века, оказался пригодным для решения физических проблем еще в течение двух веков. Результатом развития классической механики явилось создание единой механической картины мира, в рамках которой все качественное многообразие мира объяснялось различиями в движении тел, подчиняющемся законам ньютоновской механики. Согласно механической картине мира, если физическое явление мира можно было объяснить на основе законов механики, то такое объяснение признавалось 3 закона механики. Механика Ньютона, таким образом, стала основой механической картины мира, господствовавшей вплоть до научной революции на рубеже XIX и XX столетий. Благодаря этому механика Ньютона могла использоваться в качестве метода количественного 3 закона механики механического движения. Любые физические явления могли изучаться как, независимо от вызывающих их факторов. Например, можно вычислить скорость спутника Земли: Для простоты найдем скорость спутника с орбитой, равной радиусу Земли рис. С достаточной точностью можно приравнять ускорение спутника ускорению свободного падения на поверхности Земли:. С другой стороны центростремительное ускорение спутника. – Эта скорость называется первой космической скоростью. Тело любой массы, которому будет сообщена такая скорость, станет спутником Земли. Законы ньютоновской 3 закона механики связывали силу не с движением, а с изменением движения. Это позволило отказаться от традиционных представлений о том, что для поддержания движения нужна сила, и отвести трению, которое делало силу необходимой в действующих механизмах для поддержания движения, второстепенную роль. Установив динамический взгляд на мир вместо традиционного статического, Ньютон свою динамику сделал основой теоретической физики. 3 закона механики Ньютон проявлял осторожность в механических истолкованиях природных явлений, все равно считал желательным выведение из начал механики остальных явлений природы. Дальнейшее развитие физики стало осуществляться в направлении дальнейшей разработки аппарата механики применительно к решению конкретных задач, по мере 3 закона механики которых механическая картина мира укреплялась. Вследствие развития физики в начале XX века определилась область применения классической механики: ее законы выполняются для движений, скорость которых много меньше скорости света. Было установлено, что 3 закона механики ростом скорости масса тела возрастает. Вообще законы классической механики Ньютона справедливы для случая инерциальных систем отсчета. В случае неинерциальных систем отсчета ситуация иная. При ускоренном движении неинерциальной системы координат относительно инерциальной системы первый закон Ньютона закон инерции в этой системе не имеет места, – свободные тела в ней будут с течением времени менять свою скорость движения. Первое несоответствие в классической механике было выявлено, тогда когда был открыт микромир. В классической механике перемещения в пространстве и определение скорости изучались вне зависимости от того, каким образом эти перемещения реализовывались. Применительно к явлениям микромира подобная ситуация, как выявилось, невозможна принципиально. Здесь пространственно-временная локализация, лежащая в основе кинематики, возможна лишь для некоторых частных случаев, которые зависят от конкретных динамических условий движения. В макро масштабах использование кинематики вполне допустимо. Для микро масштабов, где главная роль принадлежит квантам, кинематика, изучающая движение вне зависимости от динамических условий, теряет смысл. Для масштабов микромира и второй закон Ньютона оказался несостоятельным – он справедлив лишь для явлений большого масштаба. 3 закона механики, что попытки измерить какую-либо величину, характеризующую изучаемую систему, влечет за собой неконтролируемое изменение других величин, характеризующих данную систему: если предпринимается попытка установить положение в пространстве и времени, то это приводит к неконтролируемому изменению соответствующей сопряженной величины, 3 закона механики определяет динамическое состояние системы. Так, невозможно точно измерить в одно и то же время две взаимно сопряженные величины. Чем точнее определяется значение одной величины, характеризующей систему, тем более неопределенным оказывается значение сопряженной ей величины. Это обстоятельство повлекло за собой существенное изменение взглядов на понимание природы вещей. Несоответствие в классической механики исходило из того, что будущее в известном смысле полностью содержится в настоящем – этим и определяется возможность точного предвидения поведения системы в любой будущий момент времени. 3 закона механики возможность предлагает одновременное определение взаимно сопряженных величин. В области микромира это оказалось невозможным, что и вносит существенные изменения в понимание возможностей предвидения и взаимосвязи явлений природы: раз значение 3 закона механики, характеризующих состояние системы в определенный момент времени, можно установить лишь с долей неопределенности, то исключается возможность точного предсказания значений этих величин в последующие моменты времени, т. Другое открытие пошатнувшее устои классической механики, было создания теории поля. Классическая механика пыталась свести все явления природы к силам, действующим между частицами вещества, – на этом основывалась концепция электрических жидкостей. В рамках этой концепции реальными были лишь субстанция и ее изменения – здесь важнейшим признавалось описание действия двух электрических зарядов с помощью относящихся к ним понятий. Описание же поля между этими зарядами, а не самих зарядов было весьма существенным для понимания действия зарядов. Вот простой пример нарушения третьего закона Ньютона в таких условиях: если заряженная частица удаляется от проводника, по которому течет ток, и соответственно вокруг него создано 3 закона механики поле, то результирующая сила, действующая со стороны заряженной частицы на проводник с током в точности равна нулю. Созданной новой реальности места в механической картине мира не было. В результате физика стала иметь дело с двумя реальностями – веществом и полем. Если классическая физика строилась на понятии вещества, то с выявлением новой реальности физическую картину мира приходилось пересматривать. Попытки объяснить электромагнитные явления с помощью эфира оказалось несостоятельными. Эфир экспериментально обнаружить не удалось. 3 закона механики привело к созданию теории относительности, заставившей пересмотреть представления о пространстве и времени, характерные для классической физики. Таким образом, две концепции – теория квантов 3 закона механики теория относительности – стали фундаментом для новых физических концепций. Вклад, сделанный Ньютоном в развитие естествознания, заключался в том, что он дал математический метод обращения физических законов в количественно измеримые результаты, которые можно было подтвердить наблюдениями, и, наоборот, выводить физические законы на основе таких наблюдений. Как он сам писал в предисловии к "Началам", ". Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы, рассуждая подобным же образом, ибо многое заставляет меня предполагать, что все эти 3 закона механики обусловливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие причин, пока неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга. Так как эти силы неизвестны, до сих пор попытки философов объяснить явления природы и оставались бесплодными. Я надеюсь, однако, что или этому способу рассуждения, или другому, более правильному, изложенные здесь основания доставят некоторое освещение". Законы классической механики и методы математического анализа демонстрировали свою эффективность. Физический эксперимент, опираясь на измерительную технику, обеспечивал небывалую ранее точность. Физическое знание все в большей мере становилось основой промышленной технологии и техники, стимулировало развитие других естественных наук. В физике изолированные ранее свет, электричество, 3 закона механики и теплота оказались объединенными в электромагнитную теорию. И хотя природа тяготения оставалась не выясненной, его действия можно было рассчитать. Утвердилась концепция механистического детерминизма Лапласа, исходившая из 3 закона механики однозначно определить поведение системы в любой момент времени, если известные исходные условия. Структура механики как науки 3 закона механики прочной, надежной и почти полностью завершенной – т. Складывалось впечатление, что знание физики близко к своему полному завершению – столь мощную силу демонстрировал фундамент классической физики. Ньютон и философские проблемы физики XX века. Коллектив авторов под ред. Большая Советская Энциклопедия в 30 томах. Всемирная история физики с начала XIX до 3 закона механики XX 3 закона механики. Наука в истории общества.

  Комментарии к новости 
 Главная новость дня Главная новость дня 
Папка для свидетельства о браке
Инструкции по эксплуатации двигателя
Причины возникновения синяков под глазами
Образец обращения к бастрыкину
Зарядка для ноутбука своими руками
Стихи сыну в армию от родителей
Lenovo g570 технические характеристики
Виталин инструкция по применению
Кизлярские ножи каталог
 
 Эксклюзив Эксклюзив 
Расписание автобуса 120 сергиев посад жуклино 2015
Качественный состав кислорода и озона сходство таблица
Расписание автобусов черняховск калининград
Образец доверенности на право получения товара
Фгос контрольные работы 5 класс
Расписание автобусов ульяновск казань
Сыну 21 год поздравления