Введение
Механика — наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними; в этом случае движение в механике описывается как временное изменение взаимного положения тел или их частей в пространстве.
Тематическая механика и ее разделы
Что касается предмета механики, то уместно сослаться на слова авторитетного ученого-механика Х.М. Тарга во введении к 4-му изданию его учебника теоретической механики: «Наука, посвященная решению любой проблемы, связанной с изучением движения или равновесия того или иного материального тела, а значит, и взаимодействий между телами, называется механикой в широком смысле этого слова. Теоретическая механика сама по себе является частью механики, в которой изучаются общие законы движения и взаимодействия материальных тел, т.е. те законы, которые применимы, например, как к движению Земли вокруг Солнца, так и к полету ракеты или артиллерийского снаряда и т.д. Другая часть механики состоит из различных общих и специальных технических дисциплин, посвященных проектированию и расчету всех видов конкретных конструкций, двигателей, механизмов и машин или их частей (частей).
Приведенное выше утверждение упускает из виду тот факт, что изучение общих законов движения и взаимодействия материальных тел также касается механики твердых сред (или механики твердых сред) — большая часть механики посвящена движению газообразных, жидких и твердых деформированных тел. В этом контексте академик Л.И. Седов отметил: «В теоретической механике изучаются движения материальной точки, дискретные системы материальных точек и абсолютно твердых тел. В механике твердой среды учитываются движения таких материальных тел, которые непрерывно и прочно заполняют пространство и расстояния между точками меняются во время движения».
Таким образом, предметная механика делится на:
теоретическая механика;
механика твёрдых сред;
Специальные механические дисциплины: теория механизмов и машин, сопротивление материалов, гидравлика, механика грунтов и др.
Теоретическая механика— наука об общих законах механического движения и взаимодействия материальных тел.
Механика твёрдых сред — раздел механики, физики твёрдых сред и физики конденсированного состояния, посвящённый движению газообразных, жидких и деформирующихся твёрдых тел и силовым взаимодействиям в таких телах.
Другая важная особенность, используемая при разделении механики на отдельные секции, основана на тех представлениях о свойствах пространства, времени и материи, которые лежат в основе той или иной конкретной механической теории.
Данному атрибуту в границах механики присваиваются такие участки:
классическая механика;
релятивистская механика;
Квантовая механика.
Классическая механика — это вид основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея.
Релятивистская механика — это отрасль физики, рассматривающая законы механики со скоростями, сравнимыми со скоростью света.
Квантовая механика — это отрасль теоретической физики, описывающая физические явления, в которых эффект сравним по величине с константой Планка.
Механическая система
Механика занимается исследованием так называемых механических систем. Как один из классов физических систем, механические системы делятся на изолированные, замкнутые и открытые по способу взаимодействия с окружающей средой и по принципу изменения свойств с течением времени — на статические и динамические.
Основные механические системы:
точка массы
негосударственная система
гармонический генератор
Маятник математики
физический маятник
Крутильный маятник
Твердое государство
деформируемое тело
полностью эластичное тело
твёрдой окружающей среды.
Нетехническая система — это механическая система, которая, помимо геометрических и кинематических связей, имеет наложения, которые не могут быть сведены к геометрическим.
Гармонический осциллятор — это система, которая при смещении из положения равновесия испытывает восстанавливающую силу F, пропорциональную смещению x.
Твердая среда — это механическая система, обладающая бесконечным числом внутренних степеней свободы.
Критические механические дисциплины
Кинематика в физике — отрасль механики, которая занимается математическим описанием идеализированных движений тела без учета причин движения (масса, силы и т.д.).
Оригинальные концепции кинематики — это пространство и время.
Статика— отрасль механики, в которой равновесные условия механических систем исследуются под воздействием приложенных сил и моментов.
Динамика — раздел механики, исследующий причины механических движений. Динамика работает с такими терминами, как масса, сила, импульс, импульс- момент, энергия.
Некоторые курсы механики ограничиваются только твердыми телами. Изучение деформируемых тел основано на теории упругости и теории пластичности. В случае жидкостей и газов, а не жестких тел, необходимо прибегнуть к механике жидкостей и газов, основными участками которой являются гидростатика и гидрогазодинамика. Общей теорией, изучающей движение и равновесие жидкостей, газов и деформированных тел, является механика твердых сред.
Различные формулировки механики
Все три ньютоновских закона для широкого спектра механических систем связаны с различными принципами вариации. В этой формулировке классическая механика таких систем основана на принципе стационарности действия: системы движутся таким образом, что гарантируется стационарность функции действия.
Независимыми переменными, которые описывают состояние системы, являются, в гамильтоновской механике — обобщенные координаты и импульс, а в лагранжевой механике — обобщенные координаты и их временные производные.
Гамильтоновская механика — одна из формулировок классической механики.
Если использовать функциональность действия, определенную на реальной траектории системы, связывающей определенную начальную точку с произвольной конечной точкой, то аналогом уравнений движения являются уравнения Гамильтона-Якоби.
Следует отметить, что все формулировки классической механики, основанные на голотехнических принципах, являются менее общими, чем формулировки, основанные на уравнениях движения.
Заключение
Сегодня существует три типа ситуаций, в которых классическая механика больше не отражает реальность.
Свойства микромира невозможно понять в рамках классической механики. Особенно в сочетании с термодинамикой это создает ряд противоречий. Адекватным языком для описания свойств атомов и субатомных частиц является квантовая механика. Подчеркивается, что переход от классической к квантовой механике — это не простая замена уравнений движения, а полная реконструкция всего набора понятий.