В.М.Цаплев

Курс физики

Физические основы механики,

молекулярная физика и термодинамика

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ

1.1. Введение. Предмет и задачи физики

Физика изучает наиболее общие формы движения материи (механические, тепловые, электромагнитные и т.д.) и их взаимные превращения. Эти формы движения имеют место во всех высших и более сложных формах движения (химических, биологических процессах и т.п.) и неотделимы от них.

За последние десятилетия физика разрослась и разветвилась. Этот процесс нашел отражение в появлении таких областей, как астрофизика, биофизика, геофизика, радиофизика, кристаллофизика и т.д. Эта дифференциация, тем не менее, не привела к потере физикой единства фундамента, общности методов исследования. В настоящее время физика развивается не в направлении измерений, вычислений, технических разработок, а ставит вопросы о возможности создания новых материалов, раскрытия неизвестных явлений.

Возникли физические направления, которые в корне изменяют технику. Это получение энергии за счет термоядерных реакций, развитие лазерной техники, создание магнито-гидродинамических (МГД) генераторов, Таким образом, физика и техника оказывают взаимное влияние друг на друга.

Механика - учение о простейшей форме движения материи. Движение представляет собой форму существования материи и, в философском смысле, движение - это всякое изменение материи.

Механика изучает простейшую форму движения - перемещение материальных тел, т.е. изменение их взаимного расположения с течением времени. Простое механическое перемещение всегда сопровождает все более сложные и высшие формы движения.

Движение тел происходит как в пространстве, так и во времени (пространство и время - неотъемлемые формы существования материи).

Классическая механика, созданная в XVII - XVIII вв., описывает закономерности движения тел со скоростями, много меньшими скорости света в вакууме v<<c, и является фундаментом физики. Однако, в классической механике использовались старые метафизические представления, согласно которым пространство и время существуют независимо друг от друга, а также от материи.

В ХХ в. возникли новые, обоснованные опытом представления о взаимосвязи пространства и времени. На основе этих представлений Эйнштейном была создана “Теория относительности” - механика больших скоростей.

Движение относительно, поэтому необходимо ввести понятие “тело отсчета”, которое условно считается неподвижным и относительно которого

рассматривается движение, а связанная с ним система координат называется системой отсчета.

Движущиеся тела обладают размерами, однако, изучение основных закономерностей движения в механике проводится на простейшей модели - материальной точке. Под материальной точкой понимается объект, имеющий конечную массу и бесконечно малые размеры. Понятно, что это - абстракция: реальные физические тела имеют конечные размеры. Однако, если размерами тела можно пренебречь в условиях данной задачи, то его массу можно считать сосредоточенной в геометрической точке и само тело принять за материальную точку.

При изучении вращательного движения применяется другая модель - “абсолютно твердое тело”, т.е. тело, не подверженное деформации. Это, конечно, тоже абстракция. Реальные тела всегда более или менее подвержены деформации. Однако, если этой деформацией можно пренебречь в условиях данной задачи, то тело можно считать абсолютно твердым.

Использование простейших моделей позволяет рассмотреть основные закономерности движения.