Классикалық механиканың физикалық негiздерi.

Механика –материяның қарапайым қозғалысы мен оның жалпы түрiн зерттейтiн физиканың бөлiгi.

Денелердiң бiр-бiрiне қатысты немесе бiр дененiң бөлiктерiнiң өзара орын ауыстыруын механикалық қозғалыс деп атайды.

Ғылыми механиканың дамуы бiздiң эраға дейiнгi III ғасырда ежелгi грек ғалымы Архимедтiң (287-212 б.э. дейiн) рычагтың тепе-теңдiк заңы мен (барлық машиналардың құрылысы осы заңға сүйенедi) жүзген денелердiң тепе-теңдiк заңын ашудан басталады. Механиканың негiзгi заңдарын ашқан италия физигi әрi астрономы Г.Галилей (1564-1642) болса, оны бiз оқып жүрген дәрежесiне дейiн жеткiзiп, қалыптастырған ағылшын ғалымы И.Ньютон (1643-1727) болды.

Галилей-Ньютон механикасы классикалық механика деп аталады және ол жылдамдығы жарық жылдамдығынан әлдеқайда кем макроскопиялық денелердiң қозғалыс заңдарын тексередi. Жылдамдықтары жарық жылдамдықтарына жуық макроскопиялық денелердiң қозғалыс заңдарын салыстырмалылық теориясын зерттеп, тексередi. Оны ашқан немiс ғалымы А.Эйнштейн (1879-1955).

Микроскопиялық денелердің (атомдар мен элементар бөлшектер) қозғалысын классикалық механиканың заңдары сипаттай алмайды, оны тек кванттық механика зерттеп тексереді.

Механика-кинематика, динамика, статика болып үш тарауға бөлінеді.

Сұрақтар

1. Механика нені зерттейді, оның бөлімдері қандай?

2. Механикалық қозғалыс дегеніміз не?

Материалдық нүкте. Санақ жүйесі

Материя қозғалысының ең қарапайым формасы- механикалық қозғалыс, ол орын ауыстыру арқылы сипатталады. Орын ауыстыру күнделікті өмірдің басты көрінісі. Мысалы дәптерді бір орыннан екінші орынға ауыстыру, бір студенттің екіншісіне орын беруі үшін жылжуы т.б.

Бақылауға қолданылатын денелер жиынтығы механикалық жүйе деп аталады. Мұндай жиынтықтың саны түрліше, кейде жүйе деп дербес жағдайда бір денені де алуға болады.

Кеңістікте оқшауланған жалғыз-ақ дененің қозғалысын алайық. Егер оның айналасында басқа денелер болмаса, зерттелетін дененің қозғалған-қозғалмағандығын айыра алмаймыз. Сондықтан кез-келген дененің қозғалысын міндетті түрде басқа денемен салыстырып қана ажыратады.

Денелердің қозғалысы кеңістікте және уақыт арқылы сипатталады. Сондықтан денелердің қозғалысын сипаттау үшін кеңістіктің қандай орнында және қай уақытта сол орыннан өтетіндігін білу керек.

Қозғалатын денелердің орны кез-келген санақ денесі деп аталатын басқа дене арқылы анықталады да, бұл дене шартты түрде қозғалмайды деп алынады, ал онымен байланысты координат жүйесін санақ жүйесі деп атайды.

Тексерілетін дененің сипатына қарай механика материалдық нүктенің, қатты дененің, тұтас ортаның механикасы деп бөлінеді.

Мөлшерін басқа денелерге дейінгі ара қашықтықпен салыстырғанда ескермеуге болатын денені материалдық нүкте деп атайды.

Бір дененің өзінің мөлшері әртүрлі жағдайда түрліше қабылданады. Мысалы, Жердің күнге қатысты қозғалысын тексергенде оны материалдық нүкте деп, ал жасанды серіктердің қозғалысын зерттегенде жер мөлшері өте үлкен дене ретінде алынады.

Тұтас ортаның механикасы газдар мен сұйықтардың, деформацияланатын денелердің қозғалысын және тепе-теңдігін тексереді. Бұл механика осы денелерді үздіксіз тұтас орта ретінде қарастырады.

Санақ жүйелерінің ішінде жиі қолданылатыны-декарттық координат жүйесі. Бұл жүйе бойынша А нүктесінің берілген уақыттағы орны үш-x,y,z координатамен немесе координат жүйесінің бас нүктесінен берілген нүктеге дейін жүргізілген радиус- вектор арқылы анықталады (1-сурет).

М Z А о у х z O x y x y 1-сурет атериалдық нүкте қозғалғанда уақыт өткен сайын оның координаттары өзгереді. Жалпы оның қозғалысы үш скалярлық теңдеумен сипатталады: x=x(t), y=y(t), z=z(t) (1.1) немесе бұл үшеуін оларға пара-пар бір векторлық теңдеумен алмастырады: (1.2)

1-сурет

Сұрақтар

1. Механикалық жүйе, санақ жүйесі дегеніміз не?

2. Материалдық нүкте деп нені айтамыз?

3. Орын ауыстыру, радиус-вектор дегеніміз не?