Зі шкільної лави, напевно, всі пам'ятають, щоназивається механічним рухом тіла. Якщо немає, то в цій статті постараємося не тільки згадати цей термін, але і оновити базові знання з курсу фізики, а точніше з розділу "Класичною механіки". Також будуть показані приклади того, що це поняття вживається не тільки в певної дисципліни, а й в інших науках.
механіка
Для початку розберемо, що позначає це поняття.Механіка - це розділ у фізиці, що вивчає рух різних тіл, взаємодія між ними, а так само вплив на ці тіла третіх сил і явищ. Рух автомобіля по шосе, пущений ударом ноги в ворота футбольний м'яч, що йде на посадку літак - все це вивчається саме цією дисципліною. Зазвичай, вживаючи термін "Механіка", мають на увазі "Класичну механіку". Що це таке, ми розберемо з вами нижче.
Класичну механіку ділять на три великі розділи.
- Кінематика - вона вивчає рух тіл, не розглядаючи питання, чому вони рухаються? Тут цікавлять такі величини, як шлях, траєкторія, переміщення, швидкість.
- Другий розділ - це динаміка. Вона вивчає причини виникнення руху, оперуючи такими поняттями, як робота, сила, маса, тиск, імпульс, енергія.
- І третій розділ, найменший - це статика, що вивчає такий стан, як рівновагу. Вона ділиться на дві частини. Одна висвітлює рівновагу твердих тіл, а друга - рідин і газів.
Дуже часто класичну механіку називають ньютоновой, бо ґрунтується вона на трьох законах Ньютона.
Три закони Ньютона
Вперше вони були викладені Ісааком Ньютоном в 1687 році.
- Перший закон говорить про інерції тіла. Це властивість, при якому зберігається напрямок і швидкість руху матеріальної точки, якщо на нього не діє ніяких зовнішніх сил.
- Другий закон стверджує, що тіло, набуваючи прискорення, збігається з цим прискоренням у напрямку, але стає залежним від своєї маси.
- Третій закон стверджує, що сила дії завжди дорівнює силі протидії.
Всі три закони є аксіомами. Іншими словами, це постулати, які не вимагають доказів.
Що називається механічним рухом
Ця зміна положення будь-якого тіла в просторі, щодо інших тіл з плином часу. Матеріальні точки при цьому взаємодіють за законами механіки.
Підрозділяється на кілька видів:
- Рух матеріальної точки вимірюється за допомогоюзнаходження її координат і відстеження змін координат з часом. Знайти ці показники, значить обчислити значення по осях абсцис і ординат. Вивченням цього займається кінематика, яка оперує такими поняттями, як траєкторія, переміщення, прискорення, швидкість. Рух об'єкта при цьому може бути прямолінійний і криволінійний.
- Рух твердого тіла складається зпереміщення якоїсь точки, взятої за основу, і обертального руху навколо неї. Вивчається кінематикою твердих тіл. Переміщення може бути поступальним, тобто обертання навколо заданої точки не відбувається, і все тіло рухається рівномірно, а також плоским - якщо все тіло переміщається паралельно площині.
- Існує так само рух суцільного середовища.Це переміщення великої кількості точок, пов'язаних тільки яким-небудь полем або областю. Через велику кількість рухомих тел (або матеріальних точок) однієї системи координат тут недостатньо. Тому скільки тіл, стільки і систем координат. Прикладом тому може служити хвиля на морі. Вона - неперервна, але складається з великої кількості окремо взятих точок на безлічі систем координат. Ось і виходить, що рух хвилі - переміщення суцільного середовища.
відносність руху
Є ще таке поняття в механіці, яквідносність руху. Це вплив будь-якої системи відліку на механічний рух. Як це розуміти? Система відліку - це система координат плюс годинник для визначення часу. Простіше кажучи, це осі абсцис і ординат в поєднанні з хвилинами. За допомогою такої системи визначається, за який проміжок часу матеріальна точка виконала задану відстань. Іншими словами, перемістилося щодо осі координат або інших тіл.
Системи відліку можуть бути: супутня, інерціальна і неінерційній. Пояснимо:
- Інерціальна СО - це система, де тіла, виробляючи те, що називається механічним рухом матеріальної точки, роблять це прямолінійно і рівномірно або взагалі знаходяться в стані спокою.
- Відповідно, неінерційній СО - система, що рухається з прискоренням або повертається по відношенню до першої СО.
- Супутня ж СО - це система, якаспільно з матеріальною точкою, робить те, що називається механічним рухом тіла. Іншими словами, куди і з якою швидкістю переміщається об'єкт, разом з ним переміщується і дана СО.
Матеріальна точка
Чому іноді вживається поняття "тіло", аіноді - "матеріальна точка"? Другий випадок вказується, коли розмірами самого об'єкта можна знехтувати. Тобто такі параметри, як маса, обсяг та інше, не мають значення для вирішення виниклої задачі. Наприклад, якщо мета полягає в тому, щоб дізнатися, з якою швидкістю рухається пішохід щодо планети Земля, то ростом і вагою пішохода можна знехтувати. Він є матеріальною точкою. Механічний рух цього об'єкта не залежить від його параметрів.
Використовувані поняття і величини механічного руху
У механіці оперують різними величинами, за допомогою яких задаються параметри, пишеться умова завдань і знаходиться рішення. Перерахуємо їх.
- Зміна місця розташування тіла (або матеріальноїточки) щодо простору (або системи координат) з плином часу називається переміщення. Механічний рух тіла (матеріальної точки), по суті справи, - це синонім до поняття "переміщення". Просто друге поняття використовують в кінематиці, а перше - в динаміці. Різниця між цими підрозділами була пояснена вище.
- Траєкторія - це лінія, по якій тіло (матеріальна точка) робить те, що називається механічним рухом. Її довжина називається шлях.
- Швидкість - це швидкість переміщення будь-якої матеріальної точки (тіла), щодо заданої системи звіту. Визначення системи звіту так само давалося вище.
Невідомі величини, використовувані для визначення механічного руху, в задачах знаходяться за допомогою формули: S = U * T, де "S" - відстань, "U" - швидкість, а "T" - час.
З історії
Саме поняття "класичної механіки" з'явилосяще в давнину, і підштовхнуло до цього розвивається швидкими темпами будівництво. Архімед сформулював і описав правило важеля, теорему про складання паралельних сил, ввів поняття "центр ваги". Так зачиналася статика.
Завдяки Галілею, в 17 столітті стала розвиватися "Динаміка". Закон інерції і принцип відносності - це його заслуга.
Ісаак Ньютон, як уже говорилося вище, ввів три закони, які лягли в основу ньютоновой механіки. Також він відкрив закон всесвітнього тяжіння. Так були закладені основи класичної механіки.
некласична механіка
З розвитком фізики, як науки, і з появоювеликих можливостей в сферах астрономії, хімії, математики та іншого класична механіка поступово стала не основний, але однією з багатьох восстребованних наук. Коли активно стали вводити і оперувати такими поняттями, як швидкість світла, квантова теорія поля і так далі, законів, що лежать в основі "Механіки", стало не вистачати.
Квантова механіка - це розділ фізика, якийзаймається вивченням надмалих тел (матеріальних точок) у вигляді атомів, молекул, електронів і фотонів. Ця дисципліна дуже добре описує властивості надмалих частинок. Крім цього, вона передбачає їх поведінку в тій чи іншій ситуації, а також в залежності від впливу. Пророцтва, виконані квантовою механікою, можуть дуже суттєво відрізнятися від припущень класичної механіки, так як друга не здатна описати всі явища і процеси, що протікають на рівні молекул, атомів і іншого - дуже маленького і невидимого неозброєним оком.
Релятивістська механіка - це розділ фізики,займається вивченням процесів, явищ, а так же законів при швидкостях, порівнянних зі швидкістю світла. Всі події, що вивчаються цією дисципліною, відбуваються в чотиривимірному просторі, на відміну від "класичного" - тривимірного. Тобто до висоті, ширині і довжині ми додаємо ще один показник - час.
Яке ще буває визначення механічного руху
Ми розглянули тільки базові поняття, пов'язані з фізикою. Але сам термін вживається не тільки в механіці, будь то класична або некласична.
У науці під назвою "Соціально-економічнастатистика "визначення механічного руху населення дається, як міграція. Іншими словами, це переміщення людей на великі відстані, наприклад, в сусідні країни або на сусідні континенти з метою зміни місця проживання. Причинами такого переміщення можуть бути, як неможливість продовжувати жити на своїй території з -за природних катаклізмів, наприклад, постійні повені або посуха, економічних і соціальних проблем в своїй державі, так і втручання зовнішніх сил, наприклад, війна.
У цій статті розглянуто то, що називається механічним рухом. Приклади наведені не тільки з фізики, а й з інших наук. Це вказує на те, що термін є багатозначним.
