Основные понятия теоретической механики

Основные понятия в любой науке – это корневая система науки, которая устанавливалась в процессе изучения и обобщения результатов многовековой практической деятельности человека.

В курсе теоретической механики основные понятия рассматриваются применительно к отдельным разделам механики (статика, кинематика, динамика), но все они способствуют изучению курса теоретической механики в целом.

Ниже даются определения и пояснения, относящиеся к главным и второстепенным понятиям теоретической механики, которые могут стать основой энциклопедического словаря механики.

1. Теоретическая механика – наука, в которой изучаются общие законы механического движения материальных объектов. Механическое движение – изменение взаимного положения тел в пространстве с течением времени, возникающее в результате взаимодействия тел.

При изучении механического движения рассматривается перемещение одного тела относительно другого, принятого за тело отсчета, с которым связывается система отсчета (расстояний или координат).

2. Пространство и время.

В классической механике Галилея-Ньютона, в которой изучается механическое движение тел со скоростями, во много раз меньшими скорости света в вакууме, пространство рассматривается трехмерным (в соответствии с геометрией Евклида), непрерывным, однородным и изотропным (не зависящим от направления скорости движения тела). Единица длины в СИ – международной системе единиц, - м (размерность: м).

Время принимается непрерывным, одномерным, однонаправленным, равномерно текущим вперед. Время во всех системах отсчета одинаково и не зависит от скорости тела, в рамках которого оно измеряется.

Однородность и изотропность пространства и времени имеют место только в инерциальных системах отсчета (прототипы инерциальных систем отсчета: в астрономии – гелиоцентрическая система; в космонавтике – геоцентрическая система с осями, направленными на звезды: в инженерной практике – система отсчета, связанная с Землей).

3. Инерциальная система отсчета – система отсчета, в которой любое тело находится в состоянии покоя или равномерного поступательного прямолинейного движения при условии, что это тело не взаимодействует с другими телами (идеализированная система отсчета, реально не существующая, но позволяющая решать задачи классической механики с достаточной для практики точностью). Инерция (инертность) – свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного поступательного прямолинейного движения в инерциальной системе отсчета. (Количественная мера инертности тела в его поступательном движении – масса тела. Единица массы в СИ – кг; размерность: кг).

4. Абсолютно твердое тело – тело (объект), в котором расстояние между двумя его любыми точками (частицами) сохраняется неизменным при действии на тело других объектов (при изучении движения или состояния покоя такого тела пренебрегают деформациями тела – изменениями его формы). Далее абсолютно твердое тело называется просто «тело».

5. Материальная точка – геометрическая точка, наделенная конечной массой, или тело, размерами которого можно пренебречь в конкретных условиях задачи.

6. Сила – мера механического взаимодействия тел. Окружающие нас тела взаимодействуют друг с другом. Результатом взаимодействия тел является изменение кинематического состояния тел (состояния покоя или движения с некоторой скоростью). Действие одного тела на другое выражают силой. Сила имеет величину, направление и точку приложения. Сила - вектор (вектором силу стали обозначать с 1840-х годов по предложению ирландского математика У.Гамильтона). При изучении взаимодействия тел следует говорить о силах, приложенных к телу, а не действующих на тело, т.к. на тело действуют не силы, а другие тела. Единица силы в СИ – Н (размерность: кгмс^-2).