2.2 Механика

МЕХАНИКА - наука о механическом движении материальных тел и происходящих при этом взаимодействиях между ними. Под механическим движением понимают изменение с течением времени взаимного положения тел или частиц в пространстве. Рассматриваемые в механике взаимодействия представляют собой те действия тел друг на друга, результатом которых являются изменения скоростей точек этих тел или их деформации.

Под механикой обычно понимают так называемую классическую механику, в основе которой лежат законы механики Ньютона, а предметом ее изучения являются движения любых материальных тел (кроме элементарных частиц), совершаемые со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света.

При изучении движения материальных тел в механике вводят ряд абстрактных понятий, отражающих те или иные свойства реальных тел; ими являются: материальная точка, абсолютно твердое тело, сплошная изменяемая среда, идеально упругое тело и др.

В соответствии с характером решаемых задач в механике выделяют статику - учение о равновесии под действием сил, кинематику - учение о геометрических свойствах движения тел и динамику - учение о движении тел под действием сил.

Механика тесно связана с другими разделами ФИЗИКИ. Ряд понятий и методов механики при соответствующих обобщениях находит приложение в оптике, статической физике, квантовой механике, электродинамике, теории относительности и др. Важное значение механика имеет для многих разделов астрономии, особенно для небесной механики.

Часть механики, непосредственно связанную с ТЕХНИКОЙ, составляют многочисленные общетехнические и специальные дисциплины, такие, как гидравлика, сопротивление материалов, строительная механика, кинематика механизмов, динамика машин и механизмов, теория движения наземных, морских и воздушных транспортных средств и др. Все эти дисциплины пользуются уравнениями и методами теоретической механики. Таким образом, механика - одна из научных основ многих областей современной техники.

Основные этапы развития механики

Механика - одна из древнейших наук, возникшая из нужд практики. Раньше других разделов механики под влиянием запросов главным образом строительной техники стала развиваться статика. Ее научные основы (теория рычага, сложение параллельных сил, учение о центре тяжести, начала гидростатики и др.) разработал еще Архимед (3 век до н.э.).

Периодом создания научных основ динамики, а с ней и всей механики является 17 век. Основоположник динамики - Г.Галилей, который дал первое верное решение задачи о движении тела под действием силы. Создание основ классической механики завершается трудами И.Ньютона, сформулировавшего основные законы механики и открывшего закон всемирного тяготения.

В 18 веке интенсивно развиваются аналитические методы решения задач механики. Для материальной точки эти методы разработал Л.Эйлер, заложивший также основы динамики твердого тела. Аналитические методы решения задач динамики системы основываются на принципе возможных перемещений и на принципе, высказанном Ж.Л.Даламбером, разработку которых завершил Ж.Л.Лагранж, получивший уравнения движения системы в обобщенных координатах; им же разработаны, основы современной теории колебаний. В 19 веке продолжается интенсивное развитие всех разделов механики, чему способствовали исследования М.В.Остроградского, У.Р.Гамильтона, К.Г.Якоби, Г.Герца и др. Э. Раусом, Н.Е.Жуковским и А.М.Ляпуновым была разработана теория устойчивого равновесия и движения. И.А.Вышнеградский заложил основы современной теорий автоматического регулирования. Кинематика, развивавшаяся одновременно с динамикой, выделяется во второй половине 19 века в самостоятельный раздел механики.

В 20 веке интенсивно развиваются теория нелинейных колебаний, основы которой заложены А.М.Ляпуновым и Анри Пуанкаре, механика тел переменной массы и динамика ракет, где ряд исходных исследований принадлежит И.В.Мещерскому и К.Э.Циолковскому. В механике сплошной среды появляются два раздела: аэродинамика, основы которой созданы Н.Е.Жуковским, и газовая динамика, основы которой заложены С.А.Чаплыгиным.

К числу современных проблем механики относятся уже отмечавшиеся задачи теории колебаний (особенно нелинейных), динамика твердого тела, теории устойчивости движения, а также механика тел переменной массы и динамика космических полетов.

Философские вопросы механики.

В Новое время была создана единая механистическая картина мира (с точки зрения механики), а метод исследования - метафизический.

Механисцизм - мировоззрение, объясняющее развитие природы и общества законами механической формы движения материи, которые рассматриваются как универсальные и распространяются на все виды материального движения. Исторически возникновение и распространение механисцизма было связано с достижениями классической механики 17-18 веков (Галилей, Ньютон и др.). Классическая механика выработала специфические представления о материи, движении, пространстве и времени, причинности и т.п. Эти воззрения, как и в целом механисцизм, несмотря на их ограниченность, обусловленную уровнем естествознания 17-18 веков, сыграли положительную роль в развитии науки и философии. Они давали естественнонаучное понимание множеству явлений природы, освободив их от мифологических и религиозно-схолачтических толкований. Абсолютизация законов механики привела к созданию механистической картины мира, согласно которой вся Вселенная (от атомов до планет) представляет собой замкнутую механистическую систему, состоящую из неизменных элементов, движение которых подчиняется законам механики. Этому уровню развития науки соответствовал метафизический способ мышления.

В этот же период развития естествознания детерминизм носит механистический, абстрактный характер. Данное обстоятельство нашло свое выражение в абсолютизации формы причинности, описываемой строго динамическими законами механики, что ведет к отождествлению причинности с необходимостью и отрицанию объективного характера случайности. Наиболее выпукло такая точка зрения было сформулирована Лапласом (отсюда другое наименование механистического детерминизма - лапласовский детеримнизм), считавшим, что значение координат и импульсов всех частиц во Вселенной в данный момент времени совершенно однозначно определяет ее состояние в любой прошедший или будущий момент.

Иначе говоря, абсолютный механицизм выступал в качестве господствующего направления научно-материалистической мысли на протяжении 16-18 веков и составлял исторически обусловленную ограниченность естествознания и философии этого периода. Эта ограниченность исторически оправдана тем, что механика была в то время единственной наукой, получившей достаточное развитие и применение в производстве, и поэтому казалась "наукой вообще", абсолютной наукой, руководствующейся соответственно абсолютным методом - математикой, понимаемой в основном механистически.

Однако все последующее развитие науки в 19-20 веках опровергло механистическую картину мира и настоятельно требовало нового, диалектико-материалистического объяснения природных и общественных процессов. Развитие естествознания (и прежде всего физики) отвергло и ограниченный лапласовский детерминизм. Установленные соотношения неопределенностей в квантовой механике показали несостоятельность детерминизма лапласовского типа. Необходимо было переходить на позиции диалектико-материалистического детерминизма.