Разделы сайта
Читаемое
Обновления Nov-2024
|
Промышленность Ижоры --> Теоретическая механика Теоретическая механика (классическая механика Галилея-Ньютона) есть наука об общих законах механического движения и взаимодействия материальных тел. Будучи по существу одним из разделов физики, теоретическая механика вьщелилась в самостоятельную дисциплину и получила широкое развитие благодаря своим обширным и важным приложениям в естествознании и технике, одной из основ которой она является. Беря свое начало от техники и развиваясь вместе с ней, теоретическая механика особенно тесно связана с техническими науками, в которых законы и методы механики широко используются как при обосновании ряда исходных положений, так и при проведении многочисленных конкретных инженерных расчетов. Движение, рассматриваемое в самом общем смысле слова, есть форма существования материи и охватывает все происходящие во вселенной изменения М процессы. В теоретической механике изучается одна из форм движения - механическое, состоящее в том, что тело изменяет с течением времени свое положение в пространстве по отношению к другим телам. Для учета меры механического взаимодействия между телами в классической механике, основание которой положили Гали-лео Галилей (1564-1642) и Исаак Ньютон (1643-1727), вводится понятие о силе. Для данного тела сила является внешним фактором, изменяющим его движение. Характер движения зависит как от силы, так и от степени инертности тела. Чем больше инертность тела, тем медленнее изменяется его движение под действием данной силы, и наоборот. Мерой инертности тела является его масса. Таким образом, понятиями, лежащими в основе классической механики, являются: движущаяся материя (материальные тела), пространство и время как формы существования движущейся материй, масса как мера инертности материальных тел и сила как мера механического взаимодействия между телами. в классической механике Галилея-Ньютона пространство считается трехмерным евклидовым, свойства которого не зависят от движущихся в нем материальных объектов. Положение точки в таком пространстве относительно какой-либо системы отсчета определяется тремя независимыми параметрами, или координатами точки. Время в классической механике универсально. Оно не связано с пространством и движением материальных объектов. Во всех системах отсчета, движущихся друг относительно друга, оно протекает одинаково. Массы материальных объектов не зависят от скорости их движения. После Г. Галилея и И. Ньютона (Галилей опубликовал Беседы о науках в 1638 г., Ньютон - Математические принципы натуральной философии в 1687 г.) методы механики начали быстро совершенствоваться благодаря применению мощного математического аппарата - анализа бесконечно малых. Основная заслуга в приложении этих методов к решению задач динамики принадлежит великому математику и механику Леонарду Эйлеру (1707-1783), являвшемуся с 1727 г. действительным членом молодой тогда Российской Академии наук и прожившему в Петербурге 31 год. Л. Эйлер разработал аналитические методы решения задач динамики путем составления и интегрирования дифференциальных уравнений. Аналитическое направление в развитии механики достигло наиболее широких обобщений в капитальном сочинении Аналитическая механика крупнейшего французского ученого Жозефа Луи Лагранжа (1736-1813), вышедшем в 1788 г. Из наших соотечественников М. В. Остроградскому (1801-1861) принадлежит ряд существенных результатов в развитии теоретической механики по аналитическому пути, в частности, им дан вариационный принцип динамики, который называется принципом Остроградского-Гамильтона, так как независимо от М. В. Остроградского в несколько менее общем виде он одновременно был сформулирован ирландским математиком Уильямом Гамильтоном (1805-1865). К двум случаям, когда движение твердого тела вокруг неподвижной точки можно аналитически изучить до конца, С. В. Ковалевская (1850-1891) добавила третий. Работы А. М. Ляпунова (1857-1918) об устойчивости движения до сих пор в мировой науке являются непревзойденными. Н.Е.Жуковский (1847-1921) создал себе мировую известность работами в области аэродинамики. Он значительно расширил границы механики и разработал прочную теоретическую базу для ряда разделов техники. Для него механика была не разделом прикладной математики, а подлинной наукой о природе, использующей все средства математики, но во всех стадиях своего развития опирающейся на эксперимент. Н. Е. Жуковский в 1878 г. организовал первую в России кафедру теоретической механики в ИМТУ (МВТУ им. Н. Э. Баумана) и заведовал ею в течение 43 лет до конца своей жизни. И. В. Мещерский (1859-1935) впервые дал уравнение движения точки переменной массы. Успехи физики в начале XX в., ознаменовавшиеся новыми исследованиями в области электродинамики и строения материи, показали, что законы классической механики Галилея-Ньютона применимы только к движению тел, размеры которых значительно больше размеров атома, а скорости - значительно меньше скорости света. Для тел очень малых размеров и для очень больших скоростей выводы классической механики теряют свою силу. В теории относительности, созданной Альбертом Эйнштейном (1879-1955), свойства пространства зависят от материальных объектов и их движения; пространство и время связаны между собой, они рассматриваются как единое четырехмерное пространство - время; время при этом зависит от того, в какой системе отсчета оно изменяется. Теория относительности внесла довольно существенные изменения в основы механики и показала ограниченность ньютоновских представлений о пространстве, времени и материи, вследствие чего стало возможным дать теоретическое обоснование ряду явлений, которые не могли быть объяснены с точки зрения классической механики. Кроме того, классическая механика оказалась неприменимой к теории строения атома, и это обстоятельство явилось причиной возникновения атомной или квантовой механики. Несмотря на это, классическая механика Галилея-Ньютона продолжает сохранять свою огромную ценность как мощное орудие научного исследования различных вопросов естествознания и техники, а ее законы дают при этом вполне достаточную для практики точность. Она явилась основой для создания
|
© 2003 - 2024 Prom Izhora
При копировании текстов приветствуется обратная ссылка |