Концепция Ньютона

В корпускулярной концепции центральное место занимает фундаментальная модель частицы (корпускулы); ее универсальность обусловлена следующим:

· ей может соответствовать поведение объектов и микро-, и макро-, и мегамира;

· предельной наглядностью и простотой, характерной для КСП:

ü частица в виде атома – основа описания вещества в классической физике и химии

ü частица в виде фотона – основа описания излучения

ü клетка как мельчайшая целостная живая система – основа общего описания живой материи.

В модели частицы принципиально важны два допущения (упрощают описание реальности):

1. Любой реальный объект может быть заменен моделью частицы, если в данном случае не важна структура объекта и связанные с ней характеристики (размеры); в расчет берется поведение объекта как целого. При описании объекта используются только фундаментальные характеристики (масса, энергия, скорость движения, электрический заряд, тип жизни живой клетки).

2. Обособление моделируемого объекта от его окружения двумя способами:

· модель свободной частицы – полностью

· модель несвободной частицы – воздействие окружения учитывают введением специальной характеристики типа результирующей силы:

ü определяется только окружением объекта

ü может быть однозначно определена, например, прямым измерением

ü полностью описывает воздействие окружения на объект

ü этот подход основан на концепции контролируемого воздействия.

С разработкой основ классической механики произошло становление метода формализованного, математического описания природных процессов:

· формализация делает науку точной

· для формализации нужна столь простая модель, чтобы она допускала описание явления средствами математики.

Модель материальной точки – модель тела, размерами которого можно пренебречь по сравнению с параметрами движения, в котором данное тело участвует:

· допускает не только математическое описание, но и экспериментальную проверку, т.к. является достаточно реальной – существуют или искусственно воспроизводятся конкретные ситуации, когда тела можно считать материальными точками

· базовая модель механики – воплощение модели частицы – отображает всю совокупность сложных движений реальных тел простыми движениями точечных масс, заменяющих собою эти тела.

· с ней тесно связаны другие модельные представления:

ü абсолютно твердое тело – система жестко связанных материальных точек

ü траектория – воображаемая линия, которую материальная точка описывает в пространстве при своем движении.

Сочетание экспериментального исследования механических процессов и математического описания процессов на основе корпускулярной модели привело к появлению первой полноценной научной теории – теории механических процессов – ньютоновской механики (определила целую эпоху в развитии естествознания):

· физическая реальность характеризуется понятиями пространства, времени, материальной точки

· физические события сводятся к движению материальных точек в пространстве в соответствии с законами Ньютона (сформулированы в 1687 г.):

1. закон инерции – всякое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние

*при действии неуравновешенной системы сил инерция проявляется в том, что тело изменяет свое движение постепенно и тем медленнее, чем больше его масса, являющаяся мерой инерции тела

2. основной закон динамики – произведение массы тела на его ускорение равно действующей силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы F=ma

3. действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны

До сих пор ньютоновская механика является образцом экспериментальной обоснованности и математической строгости естественнонаучной теории.

3.2. Модель механического процесса. Закономерности динамического типа. Классический детерминизм.

Универсальные величины для описания поведения любого тела, моделируемого материальной точкой

	величина
положение	координаты x, y, z или радиус-вектор r
результат движения	совокупность приращений координат dx,dy,dz или вектор перемещения dr
интенсивность и направление движения	вектор скорости V или его проекции на оси координат Vx, Vy, Vz
изменение скорости	вектор ускорения a или его проекции ax, ay, az
контролируемое воздействие со стороны окружения	мера воздействия – вектор силы F или соответствующие его проекции
инерционные свойства	мера инертности тела – масса m
характеристика движения	импульс p=mV, когда V >> c

Классическое описание состояния объекта совпадает с описанием самого объекта и достигается заданием совокупности независимых друг от друга величин:

· две независимые характеристики частицы – V (или p) и координаты полностью описывают ее состояние в некоторый момент времени

· изменение состояния происходит в соответствии с законами Ньютона:

ü закон инерции определяет неизменность импульса в модели свободной частицы

ü основной закон динамики описывает изменение импульса в модели несвободной частицы.

Скорость – характеристика движения точки (тела), численно равная при равномерном движении отношению пройденного пути к промежутку времени V=dx/dt.

Ускорение – величина, характеризующая быстроту изменения вектора скорости точки по его численному значению и направлению:

- при прямолинейном движении – отношение приращения скорости к промежутку времени, за который это приращение произошло a=dV/dt,

- пропорционально силе, действующей на точку, и обратно пропорционально массе точки a=F/m.

Из определений скорости и ускорения вытекают уравнения, описывающие движениетелабез учета их массы и действующих на них сил (кинематика материальной точки):

x=x₀+Vdt V=V₀+adt

Дата добавления: 2014-01-11