4.2. Классическая концепция Ньютона

Классическая механика сыграла и играет до сих пор ог­ромную роль в развитии естествознания.

Она объясняет множество физических явлений и процессов в земных и внеземных условиях, составляет основу для многих технических достижений в течение длительного времени. На ее фундаменте формировались многие методы научных исследований в различных отраслях естествознания.

В основе классической механики лежит концепция Ньютона. Её сущность наиболее кратко и отчётливо выразил А. Эйнштейн:

«Согласно ньютоновской системе физическая реальность характеризуется понятиями пространства, времени, материальной точки и силы (взаимодействия материальных точек). В ньютоновской концепции под физическими событиями следует понимать движение материальных точек в пространстве, управляемое неизменными законами».

В 1667 г. Ньютон сформулировал три закона динамики, составляющие основной раздел классической механики. Законы Ньютона играют исключительную роль в механике и являются (как большинство физических законов) обобщением результатов огромного человеческого опыта, о чем сам Ньютон образно сказал: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов». 3аконы Нью­тона рассматривают обычно как систему взаимосвязи законов.

Первый закон Ньютона: всякая материальная точки (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние.

Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется (как отмечалось) инерцией (см.п.п.4.1.). Поэтому первый закон Ньютона называют также законом инерции.

Второй закон Ньютона утверждает, что скорость изменения импульса пропорциональна приложенной к телу силе и имеет тоже направление:

,

При неизменной массе тела (m=const): , где– результирующая сила.

Импульс – векторная физическая величина, характеризующая меру поступательного движения и равная произведению массы тела на его линейную скорость:,.

Сила – векторная физическая величина, характеризующая меру взаимодействия тел.==

Третий закон Ньютона: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению:. (Следует иметь в виду, что эти силы приложены к разным телам).

Силы. Закон всемирного тяготения

Все силы, встречающиеся в природе, сводятся к силам гравитационного притяжения, электромагнитным силам, слабым и сильным взаимодействиям.

В классической механике различают гравитационные силы: силы тяжести и тяготения, упругие силы, силы трения, вестела, которые являются по своей природе электромагнитными.

В соответствии с установленным Ньютоном законом всемирного тяготениясила тяготения гравитационного взаимодействия двух материальных точек. , гдеr - расстояние между материальными точками, m₁ и m₂ - их массы, G – коэффициент пропорциональности, называемый гравитационной постоянной, G – 6,67-10^-11 .

Закон сохранения импульса

Совокупность взаимодействующих тел называют механической системой. Силы, действующие между телами системы, называют внутренними, а со стороны тел, не принадлежащих этой системе, - внешними. Если действием внешних сил можно пренебречь, то сис­тему называют замкнутой или изолированной.

Полный импульс всех тел замкнутой системы не изменяется со временем (это и есть закон сохранения импульса):

В основе закона сохранения импульса лежит одно из свойств симметрии пространства, а именно однородность пространства – инвариантность физических законов относительно параллельных про­странственных сдвигов замкнутых систем, то есть одинаковость свойств пространства во всех точках.