Межі застосування класичної механіки

ОСНОВИ ДИНАМІКИ

У класичній механіці стан руху матеріальної точки в будь-який момент часу характеризується її положенням М (x,y,z) на безперервній траєкторії і швидкістю . Цих кінематичних характеристик недостатньо для повного описання загальних властивостей руху – необхідно ще з'ясувати, причини, які спричиняють відносний рух або змінюють його стан. На характер руху впливають властивості рухомого тіла і навколишнє середовище.

Динаміка – розділ механіки, в якому вивчається рух матеріальних об'єктів з урахуванням їхніх взаємодій, що зумовлюють той чи інший характер руху. На відміну від кінематики, у динаміці розглядаються реальні об'єкти, які, крім швидкості і прискорення, мають масу, імпульс, енергію і взаємодіють з навколишніми тілами. Взаємодії між тілами змінюють стан руху і виражаються силами. Як і механіка в цілому, динаміка поділяється на класичну, релятивістську, квантову.

Класична динаміка матеріальної точки (поступального руху тіла) ґрунтується на трьох законах Ньютона, сформульованих на підставі узагальнення численних дослідних фактів. Із законів Ньютона з урахуванням основних рівнянь кінематики випливають усі рівняння і теореми, необхідні для розв'язування задач класичної механіки.

Основна задача динаміки полягає в тому, щоб за відомими силами, які діють на тіло, визначити закон його руху – координати і швидкість у будь-який момент часу. Для розв'язування задач цього типу необхідно знати так звані початкові умови, тобто координати і швидкість тіла у початковий момент його руху під дією заданих сил. Наприклад, знаючи сили тяжіння, які діють на космічний корабель з боку планет, можна розрахувати його траєкторію у космічному просторі. Знаючи силу взаємодії гребного гвинта з водою і силу опору води рухові корпуса корабля, можна визначити, як буде рухатись корабель і яку швидкість може розвинути.

При дослідженні нових явищ і взаємодій доводиться розв'язувати обернену задачу: знаючи, як рухається тіло, визначати сили, що діють на нього. Прикладом розв'язання такої задачі є відкриття І. Ньютоном закону всесвітнього тяжіння: знаючи закони руху планет, сформульовані Й. Кеплером на підставі узагальнення результатів спостережень, І. Ньютон показав, що цей рух відбувається під дією сили, обернено пропорційної квадрату відстані між планетою і Сонцем. У техніці такі задачі виникають при визначенні зусиль між різними деталями машин і механізмів, коли закони руху цих машин чи механізмів відомі.

Date: 2015-08-15; view: 816; Нарушение авторских прав