2. Динамика поступательного движения

Если кинематика дает описание механического движения тел без связи с причинами, его вызвавшими, то динамика изучает зависимость вида и характера движения тел, а также изменений в их движении от взаимодействия между телами. Поэтому динамика – основной раздел механики.

Динамика Ньютона базируется на трех законах, сформулированных им в «Математических началах натуральной философии» (1687 г.). Законы Ньютона (как и все другие физические законы) возникли в результате обобщения огромного количества опытных фактов. До конца XIX века считалось, что ньютоновская механика способна объяснить любое механическое явление. С развитием физики обнаружились новые факты, которые не укладывались в рамки классической механики. Эти факты были объяснены новыми теориями – теорией относительности и квантовой механикой. При этом новые теории не перечеркнули классическую механику, а лишь показали ее ограниченность:

а) механика Ньютона является механикой макроскопических тел (тел, размеры и массы которых много больше размеров и масс атомов);

б) эти тела должны двигаться со скоростями много меньшими скорости распространения света в вакууме;

в) законы Ньютона справедливы только в инерциальных системах от-счета.

2.1. Фундаментальные взаимодействия

В современной физике выделяют четыре вида фундаментальных, т.е. базовых, не сводящихся к каким-либо другим, взаимодействий:

– сильное ядерное, обеспечивающее связь частиц в атомном ядре;

– слабое ядерное, ответственное за ряд процессов распада элементарных частиц;

– электромагнитное, обеспечивающее стабильность атомов и молекул;

– гравитационное, проявляющееся, например, как взаимодействие небесных тел и определяющее структуру Вселенной.

Сильное ядерное взаимодействие – самое интенсивное, нокороткодействующее: оно сказывается лишь на масштабах атомного ядра (порядка 10^-15м).

Слабое ядерное взаимодействие – малоинтенсивное(порядка 10^-13 от сильного ядерного) и такжекороткодействующее.

Можно сказать, что оба ядерных взаимодействия определяют структуру микромира, тех кирпичиков, из которых «собран» наш привычный мир,макромир. Структура же макромира определяется двумя другими фундаментальными взаимодействиями. Все эффекты, встречающиеся в механике, имеют гравитационную или электромагнитную природу.

Электромагнитное взаимодействие является весьма интенсивным(порядка 10^-2 от сильного ядерного) и одновременно –дальнодействующим. Оно могло бы доминировать при галактических масштабах, но редко проявляет себя явным образом в макромире, поскольку встречающиеся в нем объекты, как правило, электрически нейтральны (имеют нулевой суммарный заряд).

По этой причине при больших масштабах размеров практически единолично властвует гравитационное взаимодействие. Оно малоинтенсивное(порядка 10^-38 от сильного ядерного), нодальнодействующее. Как и электромагнитное, гравитационное взаимодействие убывает обратно пропорционально квадрату расстояния между взаимодействующими телами (такой характер зависимости связан с трехмерностью макромира).