Механика

Механика - раздел физики, изучающий движение тел.

Простейшая форма движения – механическая.

Данное движение заключается в перемещении тел или их частей друг относительно друга, является сугубо относительным. При изучении движения какого-либо тела обязательно нужно указать по отношению к каким другим телам происходит данное движение.

Основная задача механики заключается в том, чтобы, зная состояние системы в начальное время t₀, а также законы, управляющие движением, определить состояние системы во все последующие моменты времени.

Отметим: ни одна физическая задача не может быть решена абсолютно точно, всегда получают ее приближенное решение. Степень приближения определяется характером задачи и целью, которую хотят достичь. При таком решении пренебрегают некоторыми факторами, которые в данном случае не существенны.

При решении многих задач механики можно пренебречь размерами тела, движение которого изучается. В этом случае пользуются моделью – материальной точкой. (Более подробно о применимости этой модели будет сказано ниже).

Говоря о каком-то теле как о материальной точке, мы абстрагируемся от его размеров.

Вторая абстракция, с которой приходится иметь дело в механике это абсолютно твердое тело. Абсолютно твердое тело – тело, по условию задачи деформацией которого можно пренебречь.

Всякое движение твердого тела можно разделить на два основных вида:

· поступательное;

· вращательное.

Поступательное движение – при нем любая прямая, связанная с движущимся телом, остается параллельной самой себе.

При вращательном движении все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной и той же прямой называемой осью вращения. Ось вращения может находится и вне тела.

Иметь дело с материальной точкой гораздо проще, чем с телом; поэтому сначала рассмотрим механику материальной точки, а затем твердого тела.

Материальная точка, свободно движущаяся в пространстве (объеме), может совершать только три независимых движения, т.е. таких, которые нельзя представить в виде комбинации остальных. Действительно, движение очки вдоль одной из осей декартовой системы координат нельзя представить за счет ее движения вдоль остальных двух осей (принцип независимости движений).

Число независимых движений, которые может совершать механическая система, называется числом степеней свободы этой системы.

Если за сколь угодно малые промежутки времени частица проходит одинаковые пути, то это движение называют равномерным.

Всякое сложное (плоскопараллельное) движение твердого тела можно разложить на два более простых движения - поступательное и вращательное.

Надо отметить, что твердое тело в трехмерном пространстве имеет шесть степеней свободы - три степени свободы поступательного движения и три степени свободы вращательного движения (независимые вращения относительно трех взаимно перпендикулярных осей).