Предмет и задачи механики

Содержание и структура курса общей физики.

Материя. Основные представления о строении материи в современной физике.

Физика изучает закономерности наиболее общих форм движения материи.

Материей называют все то, что существует объективно (т.е. независимо от нашего сознания или ощущения).

В настоящее время известны 2 вида материи: вещество и поле.

а) Вещество – атомы, молекулы и все построенные из них тела.

Все тела состоят из молекул и атомов, атомы – из ядер и электронов, ядра – из протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны состоят из кварков (учебник 11 класса).

б) Поле (гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное) ([2], с. 90-91).

Материя находится в непрерывном движении.

Движение есть неотъемлемое свойство материи, которое несотворимо и неуничтожимо, как и сама материя.

Материя существует и движется в пространстве и во времени, которые являются формами бытия материи.

В соответствии с различными формами движения материи различают следующие разделы физики:

1. Механика.

2. Молекулярная физика и термодинамика.

3. Электромагнетизм.

4. Оптика.

5. Квантовая физика (атомная и ядерная).

[Селезнев], с. 13: Механика рассматривает движение тел, не учитывая детали их внутреннего строения.

О механике более предметно поговорим при рассмотрении 4-го вопроса.

Молекулярная физика делает шаг в глубь тел, теория работает на уровне атомов и молекул, изучает поведение и взаимодействие атомов и молекул, пренебрегая их структурой.

В электродинамике на передний план выступают электрон и другие заряженные частицы, наделенные, кроме массы, новым свойством – электрическими зарядами.

В оптике приходится уточнять поведение электронов внутри атомов и из взаимодействие с электромагнитными явлениями.

Атомная и ядерная физика приводят нас к новой механике атомных частиц, к новым законам, которые имеет смысл рассматривать только на этом уровне.

[Сивухин], с. 11:

Механика есть наука о движении и равновесии тел.

В широком смысле слова движение материи есть всякое изменение ее. Однако под движением в механике понимается только простейшая форма его, а именно перемещение тела относительно других тел.

Механика изучает простейший вид движения – изменение положения тел относительно друг друга с течением времени.

Механика как раздел физики считается завершенным в начале 20 в.

I. Предистория физики (5 в. до н.э. – 17 в.)

Это физика древней Греции, Индии, Китая, Египта, физика средневековья.

Физика в этот период как наука не существовала. Изучаемые физические явления носили созерцательный характер, и эксперимент отрицался.

Архимед (ок. 287 – 212 до н.э.), Платон (428 – 348 до н.э.) – др.–греческий философ, Эвклид (геометрия Эвклида) Аристотель (384 – 322 до н.э.), Николай Коперник (1473 –1543) – польский ученый.

II. Физика как самостоятельная наука складывается в 17 в. Основоположником является великий английский ученый Исаак Ньютон (1643–1727), который сформулировал основные законы классической механики. Надо всегда помнить, что Ньютон имел много крупных предшественников, на труды которых он опирался. Законы Ньютона (как и все физические законы) возникли в результате обобщения большого количества опытных фактов. ([1], с. 49): Кеплера (1571–1630) – Германия; Галилея (1564–1642) – Италия; Гюйгенса (1629–1695) (маятниковые часы) и др.

И. Ньютон: «… если я и видел в физике что-либо дальше других, то это лишь благодаря тому, что стоял на плечах своих предшественников».

Ньютоновская механика оказалась настолько плодотворной, что у физиков в течении последующих почти 200 (двухсот) лет сложилось представление о том, что любое физическое явление можно объяснить с помощью ньютоновских законов.

III. Конец 19 в. – первая треть 20 в. – возникновение и развитие квантовой физики (квантовая механика) и теории относительности Эйнштейна (релятивистская механика). Наиболее проницательные физики понимали, что в классической физике есть слабые места ([1], с.13). В 1900 г. Макс Планк (1858–1947) ввел представление об испускании света отдельными порциями – квантами, решив задачу об излучении абсолютно черного тела.

Альберт Эйнштейн пересмотрел очевидные представления о пространстве и времени и обнаружил, что для тел, движущихся со скоростями, соизмеримыми со скоростью света в вакууме (c = 300.000 км/с), уравнения движения существенно отличаются от уравнений ньютоновской механики.

IV. Первая треть 20 в. – наше время – современная физика.

Большую роль в развитии механики сыграли такие выдающиеся ученые как Гук, Леонард Эйлер (ввел в физику аналитический метод исследований физических законов), Сади Карно, Лагранж, Лейбниц, Бернулли, Остроградский, Чебышев, Жуковский, Циолковский, Мещерский, Крылов, Софья Ковалевская, Королев, Келдыш.

Лекция 2

Дата добавления: 2014-01-06