21. Механистическая картина мира. Законы Ньютона. Понятие силы, импульса тела.

Механистическая картина мира. Можно выделить четыре следующих принципиальных момента:

1. Мир строился на едином фундаменте — на законах механики Ньютона. В механистической картине мира все причинно-следственные связи однозначные.

2. В механистической картине мира отсутствует развитие — мир в целом таков, каким он был всегда. Механистическая картина мира фактически отвергала качественные изменения, сводя все к изменениям чисто количественным.

3. Механистическая картина исходила из представления, что микромир аналогичен макромиру.

По самой своей сути эта картина мира являлась метафизической, все многообразие мира сводилось к механике.

Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как инерция тел. Поэтому он также известен как Закон инерции. Инерция — это явление сохранения телом скорости движения (и по величине, и по направлению), когда на тело не действуют никакие силы. Чтобы изменить скорость движения, на тело необходимо подействовать с некоторой силой. Естественно, результат действия одинаковых по величине сил на различные тела будет различным. Таким образом, говорят, что тела обладают инертностью. Инертность — это свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Величина инертности характеризуется массой тела.

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точкесилой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО).

где   — ускорение материальной точки;

 — сила, приложенная к материальной точке;

m — масса материальной точки.

Третий закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой  , а второе — на первое с силой  . Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются.

Сила – физическая векторная величина характеризующая меру воздействия на тело со стороны других тел или полей.

Сила считается заданной если известны: 1) значение (величина), 2) направление, 3) точка приложения

Импульс — векторная физическая величина, являющаяся мерой механического движения тела.

22. Механическая энергия (кинетическая, потенциальная). Закон сохранения энергии. Консервативные силы. Диссипативные силы.

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек.

Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, характеризующая способность некого тела (или материальной точки) совершать работу за счет своего нахождения в поле действия сил.

Потенциальная энергия в поле тяготения Земли вблизи поверхности приближённо выражается формулой:

Ep = mgh,

где Ep — потенциальная энергия тела, m — масса тела, g — ускорение свободного падения, h — высота положения центра масс тела над произвольно выбранным нулевым уровнем.

Закон сохранения энергии называют еще первым началом термодинамики. Это фундаментальный закон, согласно которому важнейшая физическая величина - энергия - сохраняется неизменной в изолированной системе. Науке сегодня не известна ни одна причина, которая могла бы привести к нарушению этого закона. Иначе можно было бы создать вечный двигатель - давнюю мечту человечества, двигатель, создающий энергию из ничего. В изолированной системе, согласно этому закону, энергия может только превращаться из одной формы в другую, но ее количество всегда остается постоянным. Если система не изолирована, энергия может изменяться за счет обмена между частями системы или разными системами. Например, ежедневно мы сталкиваемся с тем, что чайник, охлаждаясь, нагревает воздух. Когда мы говорим о сохранении энергии, мы имеем в виду механическую, тепловую и внутреннюю энергии, то есть энергию, зависящую лишь от термодинамического состояния. Она складывается из движения атомов, энергии химических связей и других типов энергий, связанных с состоянием электронов в молекулах. Следует отметить, что для макроскопических систем энергия не является непосредственно измеряемой величиной, хотя современная физика дает довольно подробную картину молекулярного строения макроскопического объекта, а теоретическая и экспериментальная физика позволяет различными методами определить уровни энергии или их разности для частиц в системе. Однако до настоящего времени отсутствуют способы непосредственного измерения самой энергии системы в целом. Термодинамика позволяет с точностью до некоторой неопределенной постоянной вычислить эту величину из опытных данных. Для этого следует учесть теплообмен системы с окружающей средой и измерить работу, совершаемую

консервативные силы (потенциальные силы) — силы, работа которых не зависит от формы траектории (зависит только от начальной и конечной точки приложения сил)[1]. Отсюда следует определение: консервативные силы — такие силы, работа которых по любой замкнутой траектории равна 0.

Диссипативные силы — силы, при действии которых на механическую систему её полная механическая энергия убывает (то есть диссипирует), переходя в другие, немеханические формы энергии, например, в теплоту.

В отличие от потенциальных сил зависят не только от взаимного расположения тел, но и от их относительных скоростей