Toto je oblasť fyziky, ktorá študuje pohyb na základe Newtonových zákonov. Klasická mechanika sa delí na:
Základné pojmy klasickej mechaniky sú pojem sila, hmotnosť a pohyb. Hmotnosť v klasickej mechanike je definovaná ako miera zotrvačnosti alebo schopnosti telesa udržiavať stav pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu v neprítomnosti síl, ktoré naň pôsobia. Na druhej strane sily pôsobiace na teleso menia stav jeho pohybu a spôsobujú zrýchlenie. Interakcia týchto dvoch efektov je hlavnou témou newtonovskej mechaniky.
Ďalšími dôležitými pojmami tejto časti fyziky sú energia, hybnosť, uhlová hybnosť, ktoré sa môžu prenášať medzi objektmi v procese interakcie. Energia mechanického systému pozostáva z jeho kinetickej (energia pohybu) a potenciálnej (v závislosti od polohy telesa voči iným telesám) energií. Pre tieto fyzikálne veličiny platia základné zákony zachovania.
Základy klasickej mechaniky položil Galileo, ale aj Koperník a Kepler pri skúmaní zákonov pohybu nebeských telies a o mechanike a fyzike sa dlho uvažovalo v kontexte astronomických udalostí.
Kopernik vo svojich prácach poznamenal, že výpočet zákonov pohybu nebeských telies možno značne zjednodušiť, ak sa odchýlime od princípov stanovených Aristotelom a za východiskový bod takýchto výpočtov považujeme Slnko, a nie Zem, t.j. vykonať prechod z geocentrických na heliocentrické systémy.
Myšlienky heliocentrického systému ďalej formalizoval Kepler vo svojich troch zákonoch pohybu nebeských telies. Predovšetkým z druhého zákona vyplýva, že všetky planéty slnečnej sústavy sa pohybujú po eliptických dráhach, pričom jedným zo svojich ohniskov je Slnko.
Ďalším dôležitým príspevkom k založeniu klasickej mechaniky bol Galileo, ktorý skúmajúc základné zákony mechanického pohybu telies, najmä pod vplyvom gravitačných síl, sformuloval päť univerzálnych pohybových zákonov.
Vavríny hlavného zakladateľa klasickej mechaniky však patria Isaacovi Newtonovi, ktorý vo svojej práci „Matematické princípy prírodnej filozofie“ syntetizoval tie pojmy fyziky mechanického pohybu, ktoré formulovali jeho predchodcovia. Newton sformuloval tri základné pohybové zákony, ktoré boli po ňom pomenované, ako aj zákon univerzálnej gravitácie, ktorý urobil čiaru za Galileovým výskumom fenoménu voľne padajúcich telies. Vznikol tak nový, nahrádzajúci zastaraný aristotelovský obraz sveta o jeho základných zákonitostiach.
Klasická mechanika poskytuje presné výsledky pre systémy, s ktorými sa stretávame v každodennom živote. Ale stávajú sa nesprávne pre systémy, ktorých rýchlosť sa blíži rýchlosti svetla, kde je nahradená relativistickou mechanikou, alebo pre veľmi malé systémy, kde platia zákony kvantovej mechaniky. Pre systémy, ktoré kombinujú obe tieto vlastnosti, namiesto klasickej mechaniky s oboma charakteristikami, kvantová teória poľa. Pre systémy s veľmi veľkým počtom komponentov alebo stupňov voľnosti môže vyhovovať aj klasická mechanika, ale používajú sa metódy štatistickej mechaniky.
Klasická mechanika zostáva zachovaná, pretože po prvé je oveľa jednoduchšia na použitie ako iné teórie a po druhé, má veľké možnosti aproximácie a aplikácie pre veľmi širokú triedu fyzikálnych objektov, počnúc tými zvyčajnými, ako je napríklad kolovrat. alebo guľa. , veľa astronomických objektov (planéty, galaxie) a veľmi mikroskopické).
Aj keď je klasická mechanika vo všeobecnosti kompatibilná s inými „klasickými teóriami“, ako je klasická elektrodynamika a termodynamika, medzi týmito teóriami existujú určité nezrovnalosti, ktoré sa našli koncom 19. storočia. Dajú sa riešiť metódami modernejšej fyziky. Najmä klasická elektrodynamika predpovedá, že rýchlosť svetla je konštantná, čo je nezlučiteľné s klasickou mechanikou a viedlo k vytvoreniu špeciálnej teórie relativity. Princípy klasickej mechaniky sa zvažujú spolu s tvrdeniami klasickej termodynamiky, čo vedie k Gibbsovmu paradoxu, podľa ktorého nie je možné presne určiť množstvo entropie a k ultrafialovej katastrofe, pri ktorej musí čierne teleso vyžarovať nekonečné množstvo energie. Na prekonanie týchto nezrovnalostí bola vytvorená kvantová mechanika.
Objekty, ktoré študuje mechanika, sa nazývajú mechanické systémy. Úlohou mechaniky je študovať vlastnosti mechanických systémov, najmä ich vývoj v čase.
Základným matematickým aparátom klasickej mechaniky je diferenciálny a integrálny počet, ktorý špeciálne na to vyvinuli Newton a Leibniz. V klasickej formulácii je mechanika založená na troch Newtonových zákonoch.
Nasleduje výklad základných pojmov klasickej mechaniky. Pre jednoduchosť budeme uvažovať len o hmotnom bode objektu, ktorého rozmery môžeme zanedbať. Pohyb hmotného bodu je charakterizovaný niekoľkými parametrami: jeho polohou, hmotnosťou a silami, ktoré naň pôsobia.
V skutočnosti sú rozmery každého objektu, ktorým sa klasická mechanika zaoberá, nenulové. Hmotné body, ako napríklad elektrón, sa riadia zákonmi kvantovej mechaniky. Objekty s nenulovou veľkosťou môžu zažiť zložitejšie pohyby, pretože ich vnútorný stav sa môže meniť, napríklad sa môže loptička aj otáčať. Pre takéto telesá sa však výsledky získavajú pre materiálne body, pričom sa považujú za agregáty veľkého počtu interagujúcich hmotných bodov. Takéto zložité telesá sa správajú ako hmotné body, ak sú malé v rozsahu uvažovaného problému.
Polomerový vektor a jeho deriváty
Poloha hmotného bodového objektu je určená vzhľadom na pevný bod v priestore, ktorý sa nazýva počiatok. Môže byť daný súradnicami tohto bodu (napríklad v pravouhlom súradnicovom systéme) alebo vektorom polomeru r,čerpané od začiatku do tohto bodu. V skutočnosti sa hmotný bod môže pohybovať v priebehu času, takže vektor polomeru je vo všeobecnosti funkciou času. V klasickej mechanike, na rozdiel od relativistickej, sa verí, že plynutie času je rovnaké vo všetkých referenčných rámcoch.
Trajektória
Trajektória je súbor všetkých polôh hmotného bodu pohybujúceho sa vo všeobecnom prípade, je to zakrivená čiara, ktorej tvar závisí od charakteru pohybu bodu a zvolenej vzťažnej sústavy.
sťahovanie
Posun je vektor spájajúci počiatočnú a konečnú polohu hmotného bodu.
Rýchlosť
Rýchlosť alebo pomer pohybu k času, počas ktorého k nemu dochádza, je definovaný ako prvá derivácia pohybu od času:
V klasickej mechanike možno rýchlosti pridávať a uberať. Napríklad, ak jedno auto ide na západ rýchlosťou 60 km/h a dobieha druhé, ktoré sa pohybuje rovnakým smerom rýchlosťou 50 km/h, potom vzhľadom na druhé auto bude prvé sa pohybuje na západ rýchlosťou 60-50 = 10 km/h Ale v budúcnosti sa rýchle autá pohybujú pomaly rýchlosťou 10 km/h na východ.
Na určenie relatívnej rýchlosti sa v každom prípade používajú pravidlá vektorovej algebry na zostavovanie vektorov rýchlosti.
Zrýchlenie
Zrýchlenie alebo rýchlosť zmeny rýchlosti je derivácia rýchlosti od času alebo druhá derivácia posunu od času:
Vektor zrýchlenia sa môže meniť vo veľkosti aj v smere. Najmä, ak rýchlosť klesá, niekedy je zrýchlenie spomalením, ale vo všeobecnosti akákoľvek zmena rýchlosti.
sily. Druhý Newtonov zákon
Druhý Newtonov zákon hovorí, že zrýchlenie hmotného bodu je priamo úmerné sile, ktorá naň pôsobí, a vektor zrýchlenia smeruje pozdĺž línie pôsobenia tejto sily. Inými slovami, tento zákon dáva do súvisu silu, ktorá pôsobí na teleso s jeho hmotnosťou a zrýchlením. Potom druhý Newtonov zákon vyzerá takto:
Hodnota m v nazývaný hybnosť. Zvyčajne hromadne m sa časom nemení a Newtonov zákon možno napísať v zjednodušenej forme
Kde a zrýchlenie, ako je definované vyššie. Telesná hmotnosť m Nie vždy po čase. Napríklad hmotnosť rakety klesá so spotrebou paliva. Za takýchto okolností sa tento druhý výraz neuplatňuje a mala by sa použiť celá forma druhého Newtonovho zákona.
Druhý Newtonov zákon nestačí na opísanie pohybu častice. Vyžaduje definíciu sily, ktorá na ňu pôsobí. Napríklad typický výraz pre treciu silu, keď sa teleso pohybuje v plyne alebo kvapaline, je definované takto:
Kde? nejaká konštanta nazývaná koeficient trenia.
Po určení všetkých síl na základe druhého Newtonovho zákona dostaneme diferenciálnu rovnicu nazývanú pohybová rovnica. V našom príklade s iba jednou silou pôsobiacou na časticu dostaneme:
Po integrácii dostaneme:
Kde je počiatočná rýchlosť. To znamená, že rýchlosť nášho objektu klesá exponenciálne k nule. Tento výraz sa môže opäť integrovať, aby sa získal výraz pre vektor polomeru r tela ako funkcia času.
Ak na časticu pôsobí niekoľko síl, potom sa sčítajú podľa pravidiel sčítania vektorov.
Energia
Ak sila F pôsobí na časticu, ktorá sa v dôsledku toho pohybuje? r, potom sa vykonaná práca rovná:
Ak sa hmotnosť častice stala, potom túžba po práci vykonanej všetkými silami z druhého Newtonovho zákona
Kde T Kinetická energia. Pre hmotný bod je definovaný ako
Pre zložité objekty z mnohých častíc sa kinetická energia telesa rovná súčtu kinetických energií všetkých častíc.
Špeciálna trieda konzervatívnych síl môže byť vyjadrená gradientom skalárnej funkcie známej ako potenciálna energia V:
Ak sú všetky sily pôsobiace na časticu konzervatívne, a V celková potenciálna energia získaná sčítaním potenciálnych energií všetkých síl, potom
Tie. celková energia E=T+V je zachovaná v čase. Je to prejav jedného zo základných fyzikálnych zákonov zachovania. V klasickej mechanike to môže byť užitočné v praxi, pretože mnohé druhy síl v prírode sú konzervatívne.
Newtonove zákony majú niekoľko dôležitých dôsledkov pre pevné látky (pozri moment hybnosti)
Existujú tiež dve dôležité alternatívne formulácie klasickej mechaniky: Lagrangeova mechanika a Hamiltonovská mechanika. Sú ekvivalentné newtonovskej mechanike, ale niekedy sú užitočné na analýzu určitých problémov. Rovnako ako iné moderné formulácie nepoužívajú pojem sily, ale odkazujú na iné fyzikálne veličiny, ako je energia.
Mechanika je oblasť fyziky, ktorá študuje najjednoduchšiu formu pohybu hmoty - mechanický pohyb, ktorá spočíva v zmene polohy telies alebo ich častí v čase. Skutočnosť, že mechanické javy sa vyskytujú v priestore a čase, sa odráža v akomkoľvek zákone mechaniky, ktorý explicitne alebo implicitne obsahuje časopriestorové vzťahy - vzdialenosti a časové intervaly.
Mechanika sa nastavuje sama dve hlavné úlohy:
štúdium rôznych pohybov a zovšeobecnenie získaných výsledkov vo forme zákonov, pomocou ktorých možno predpovedať charakter pohybu v každom konkrétnom prípade. Riešenie tohto problému viedlo I. Newtonom a A. Einsteinom k zavedeniu takzvaných dynamických zákonov;
hľadanie spoločných vlastností, ktoré sú vlastné každému mechanickému systému v procese jeho pohybu. V dôsledku vyriešenia tohto problému boli objavené zákony zachovania takých základných veličín, ako je energia, hybnosť a moment hybnosti.
Dynamické zákony a zákony zachovania energie, hybnosti a momentu hybnosti sú základné zákony mechaniky a tvoria obsah tejto kapitoly.
§jedna. Mechanický pohyb: základné pojmy
Klasická mechanika pozostáva z troch hlavných častí - statika, kinematika a dynamika. V statike sa uvažujú o zákonitostiach sčítania síl a podmienkach rovnováhy telies. V kinematike sa uvádza matematický popis všetkých druhov mechanického pohybu bez ohľadu na dôvody, ktoré ho spôsobujú. V dynamike sa študuje vplyv interakcie medzi telesami na ich mechanický pohyb.
V praxi všetko fyzické problémy sú vyriešené približne: skutočne zložitý pohyb považovaný za súbor jednoduchých pohybov, skutočný objekt nahradený idealizovaným modelom tento objekt atď. Napríklad, keď uvažujeme o pohybe Zeme okolo Slnka, môžeme zanedbať veľkosť Zeme. V tomto prípade je popis pohybu značne zjednodušený – polohu Zeme vo vesmíre možno určiť jedným bodom. Medzi modelmi mechaniky sú tie určujúce hmotný bod a absolútne tuhé telo.
Materiálny bod (alebo častica) je teleso, ktorého tvar a rozmery možno v podmienkach tohto problému zanedbať. Každé telo môže byť mentálne rozdelené na veľmi veľký počet častí, ľubovoľne malé v porovnaní s veľkosťou celého tela. Každá z týchto častí môže byť považovaná za hmotný bod a samotné telo - za systém hmotných bodov.
Ak sú deformácie telesa pri jeho interakcii s inými telesami zanedbateľné, potom je to popísané modelom absolútne tuhé telo.
Absolútne tuhé telo (alebo tuhé telo) je teleso, ktorého vzdialenosť medzi ľubovoľnými dvoma bodmi sa v procese pohybu nemení. Inými slovami, ide o teleso, ktorého tvar a rozmery sa pri pohybe nemenia. Absolútne tuhé teleso možno považovať za sústavu hmotných bodov pevne prepojených.
Polohu telesa v priestore možno určiť len vo vzťahu k niektorým iným telesám. Napríklad má zmysel hovoriť o polohe planéty vo vzťahu k Slnku, lietadla alebo lode vo vzťahu k Zemi, ale nemožno uviesť ich polohu vo vesmíre bez ohľadu na konkrétne teleso. Absolútne tuhé teleso, ktoré slúži na určenie polohy pre nás zaujímavého objektu, sa nazýva referenčné teleso. Na opis pohybu objektu je referenčné teleso spojené s ľubovoľným súradnicovým systémom, napríklad pravouhlým karteziánskym súradnicovým systémom. Súradnice objektu umožňujú nastaviť jeho polohu v priestore. Najmenší počet nezávislých súradníc, ktoré je potrebné nastaviť na úplné určenie polohy telesa v priestore, sa nazýva počet stupňov voľnosti. Napríklad hmotný bod voľne sa pohybujúci v priestore má tri stupne voľnosti: bod môže vykonávať tri nezávislé pohyby pozdĺž osí karteziánskeho pravouhlého súradnicového systému. Absolútne tuhé teleso má šesť stupňov voľnosti: na určenie jeho polohy v priestore sú potrebné tri stupne voľnosti na opísanie translačného pohybu pozdĺž súradnicových osí a tri na opísanie rotácie okolo rovnakých osí. Súradnicový systém je vybavený hodinami na udržanie času.
Súbor referenčného telesa, súradnicový systém s ním spojený a súbor navzájom synchronizovaných hodín tvoria referenčný rámec.
Mechanika- je to časť fyziky, ktorá študuje zákony mechanického pohybu a dôvody, ktoré tento pohyb spôsobujú alebo menia.
Mechanika sa zas delí na kinematiku, dynamiku a statiku.
mechanický pohyb- ide o zmenu relatívnej polohy tiel alebo častí tela v priebehu času.
Hmotnosť je skalárna fyzikálna veličina, ktorá kvantitatívne charakterizuje inertné a gravitačné vlastnosti hmoty.
zotrvačnosť- to je túžba tela udržiavať stav pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu.
zotrvačná hmotnosť charakterizuje schopnosť telesa odolávať zmene svojho stavu (pokoj alebo pohyb), napríklad v druhom Newtonovom zákone
gravitačnej hmotnosti charakterizuje schopnosť tela vytvárať gravitačné pole, ktoré je charakterizované vektorovou veličinou nazývanou napätie. Intenzita gravitačného poľa hmoty bodu sa rovná:
Gravitačná hmotnosť charakterizuje schopnosť tela interagovať s gravitačným poľom:
P princíp ekvivalencie gravitačné a zotrvačné hmotnosti: každá hmotnosť je súčasne zotrvačná aj gravitačná.
Hmotnosť telesa závisí od hustoty látky ρ a veľkosti telesa (objem telesa V):
Pojem hmotnosť nie je totožný s pojmami hmotnosť a gravitácia. Nezávisí od gravitačných polí a zrýchlení.
Moment zotrvačnosti je tenzorová fyzikálna veličina, ktorá kvantitatívne charakterizuje zotrvačnosť pevného telesa, ktorá sa prejavuje rotačným pohybom.
Pri popise rotačného pohybu nestačí špecifikovať hmotnosť. Zotrvačnosť telesa v rotačnom pohybe závisí nielen od hmotnosti, ale aj od jej rozloženia vzhľadom na os otáčania.
1. Moment zotrvačnosti hmotného bodu
kde m je hmotnosť hmotného bodu; r je vzdialenosť od bodu k osi otáčania.
2. Moment zotrvačnosti sústavy hmotných bodov
3. Moment zotrvačnosti dokonale tuhého telesa
Pevnosť- je to vektorová fyzikálna veličina, ktorá je mierou mechanického vplyvu na teleso od iných telies alebo polí, v dôsledku ktorých teleso nadobudne zrýchlenie alebo sa deformuje (mení svoj tvar alebo veľkosť).
Mechanika používa rôzne modely na opis mechanického pohybu.
Materiálny bod(m.t.) je teleso s hmotou, ktorej rozmery môžeme v tomto probléme zanedbať.
Absolútne tuhé telo(a.t.t.) je teleso, ktoré sa nedeformuje v procese pohybu, to znamená, že vzdialenosť medzi akýmikoľvek dvoma bodmi v procese pohybu zostáva nezmenená.
§ 2. Pohybové zákony.
Prvý zákon n newton : akýkoľvek hmotný bod (teleso) si zachováva stav pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu, kým ho náraz z iných telies nezmení.
Druhý Newtonov zákon (hlavný zákon dynamiky translačného pohybu): rýchlosť zmeny hybnosti hmotného bodu (telesa) sa rovná súčtu síl, ktoré naň pôsobia.
Tretí Newtonov zákon : akékoľvek pôsobenie hmotných bodov (telies) na seba má charakter interakcie; sily, ktorými na seba hmotné body pôsobia, sú vždy rovnaké v absolútnej hodnote, smerujú opačne a pôsobia pozdĺž priamky spájajúcej tieto body
tu je sila pôsobiaca na prvý hmotný bod od druhého; - sila pôsobiaca na druhý hmotný bod zo strany prvého. Tieto sily pôsobia na rôzne hmotné body (telesá), pôsobia vždy vo dvojiciach a sú to sily rovnakej povahy.
,
tu je gravitačná konštanta. .
Zákony zachovania v klasickej mechanike.
Zákony zachovania sú splnené v uzavretých systémoch interagujúcich telies.
Systém sa nazýva uzavretý, ak na systém nepôsobia žiadne vonkajšie sily.
Pulz - vektorová fyzikálna veličina, ktorá kvantitatívne charakterizuje zásobu translačného pohybu:
Zákon zachovania hybnosti sústavy hmotných bodov(m.t.): v uzavretých systémoch, m.t. celková hybnosť je zachovaná
kde je rýchlosť i-tého hmotného bodu pred interakciou; je jeho rýchlosť po interakcii.
moment hybnosti je fyzikálna vektorová veličina, ktorá kvantitatívne charakterizuje rezervu rotačného pohybu.
je hybnosť hmotného bodu, je polomerový vektor hmotného bodu.
Zákon zachovania momentu hybnosti
:
v uzavretom systéme sa zachováva celkový moment hybnosti:
Fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje schopnosť telesa alebo sústavy telies konať prácu, sa nazýva energia.
Energia je skalárna fyzikálna veličina, ktorá je najvšeobecnejšou charakteristikou stavu systému.
Stav systému je daný jeho pohybom a konfiguráciou, teda vzájomným usporiadaním jeho častí. Pohyb systému je charakterizovaný kinetickou energiou K a konfigurácia (nachádzajúca sa v potenciálnom poli síl) je charakterizovaná potenciálnou energiou U.
celková energia definovaný ako súčet:
E = K + U + E int,
kde E ext je vnútorná energia telesa.
Kinetická a potenciálna energia sa sčítajú mechanická energia .
Einsteinov vzorec(vzťah energie a hmotnosti):
V referenčnom rámci spojenom s ťažiskom systému m.t. je m \u003d m 0 pokojová hmotnosť a E \u003d E 0 \u003d m 0. c 2 - pokojová energia.
Vnútorná energia je určená v referenčnom rámci spojenom so samotným telom, to znamená, že vnútorná energia je zároveň pokojovou energiou.
Kinetická energia je energia mechanického pohybu telesa alebo sústavy telies. Relativistická kinetická energia je určená vzorcom
Pri nízkych rýchlostiach v
.
Potenciálna energia je skalárna fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje interakciu telies s inými telesami alebo s poľami.
Príklady:
potenciálna energia elastickej interakcie
potenciálna energia gravitačnej interakcie hmotných bodov
Zákon zachovania energie : celková energia uzavretého systému hmotných bodov je zachovaná
Pri absencii rozptylu (rozptyľovania) energie sa zachováva celková aj mechanická energia. V disipatívnych systémoch sa celková energia zachováva, zatiaľ čo mechanická energia sa nešetrí.
§ 2. Základné pojmy klasickej elektrodynamiky.
Zdrojom elektromagnetického poľa je elektrický náboj.
Nabíjačka je vlastnosť niektorých elementárnych častíc vstúpiť do elektromagnetickej interakcie.
Vlastnosti elektrického náboja :
1. Elektrický náboj môže byť kladný a záporný (všeobecne sa uznáva, že protón je nabitý kladne a elektrón záporne nabitý).
2. Elektrický náboj je kvantovaný. Kvantum elektrického náboja je elementárny elektrický náboj (е = 1,610 –19 C). Vo voľnom stave sú všetky poplatky násobkom celého počtu elementárnych elektrických nábojov:
3. Zákon zachovania náboja: celkový elektrický náboj uzavretého systému je zachovaný vo všetkých procesoch zahŕňajúcich nabité častice:
q1 + q2 +...+ qN = q1* + q2* +...+ qN*.
4. relativistická invariancia: hodnota celkového náboja sústavy nezávisí od pohybu nosičov náboja (náboj pohybujúcich sa a pokojových častíc je rovnaký). Inými slovami, vo všetkých ISO je náboj akejkoľvek častice alebo telesa rovnaký.
Popis elektromagnetického poľa.
Náboje sa navzájom ovplyvňujú (obr. 1). Veľkosť sily, ktorou sa náboje toho istého znamenia navzájom odpudzujú a náboje opačných znamienok sa navzájom priťahujú, sa určuje pomocou empiricky stanoveného Coulombovho zákona:
Tu je elektrická konštanta.
|
|
|
Obr.1 |
A aký je mechanizmus interakcie nabitých telies? Dá sa vysloviť nasledujúca hypotéza: telesá s elektrickým nábojom vytvárajú elektromagnetické pole. Elektromagnetické pole zase pôsobí na iné nabité telesá, ktoré sú v tomto poli. Vznikol nový hmotný objekt – elektromagnetické pole.
Prax ukazuje, že v akomkoľvek elektromagnetickom poli pôsobí na stacionárny náboj sila, ktorej veľkosť závisí len od veľkosti náboja (veľkosť sily je úmerná veľkosti náboja) a jeho polohy v poli. Každému bodu poľa je možné priradiť určitý vektor , ktorým je koeficient úmernosti medzi silou pôsobiacou na pevný náboj v poli a nábojom . Potom možno silu, ktorou pole pôsobí na pevný náboj, určiť podľa vzorca:
Sila pôsobiaca zo strany elektromagnetického poľa na pevný náboj sa nazýva elektrická sila. Vektorová hodnota charakterizujúca stav poľa, ktoré spôsobuje pôsobenie, sa nazýva elektrická sila elektromagnetického poľa.
Ďalšie experimenty s nábojmi ukazujú, že vektor úplne necharakterizuje elektromagnetické pole. Ak sa náboj začne pohybovať, objaví sa nejaká dodatočná sila, ktorej veľkosť a smer nijako nesúvisia s veľkosťou a smerom vektora. Dodatočná sila, ktorá vzniká, keď sa náboj pohybuje v elektromagnetickom poli, sa nazýva magnetická sila. Skúsenosti ukazujú, že magnetická sila závisí od náboja a od veľkosti a smeru vektora rýchlosti. Ak pohybujeme skúšobným nábojom cez ktorýkoľvek pevný bod poľa rovnakou rýchlosťou, ale v rôznych smeroch, potom bude magnetická sila zakaždým iná. Avšak vždy. Ďalšia analýza experimentálnych faktov umožnila zistiť, že pre každý bod elektromagnetického poľa existuje jeden smer MN (obr. 2), ktorý má nasledujúce vlastnosti:
Obr.2
Ak je určitý vektor nasmerovaný v smere MN, čo má význam koeficientu úmernosti medzi magnetickou silou a súčinom, potom nastavenie , a jednoznačne charakterizuje stav poľa, ktoré spôsobuje výskyt . Vektor sa nazýval vektor elektromagnetickej indukcie. Odvtedy a potom
V elektromagnetickom poli pôsobí elektromagnetická Lorentzova sila na náboj pohybujúci sa rýchlosťou q (obr. 3):
.
Vektory a , teda šesť čísel , sú rovnaké zložky jedného elektromagnetického poľa (komponenty tenzora elektromagnetického poľa). V konkrétnom prípade sa môže ukázať, že všetky alebo všetky ; potom sa elektromagnetické pole redukuje buď na elektrické alebo magnetické pole.
Experiment potvrdil správnosť zostrojeného dvojvektorového modelu elektromagnetického poľa. V tomto modeli je každému bodu elektromagnetického poľa daná dvojica vektorov a . Model, ktorý sme vytvorili, je modelom spojitého poľa, pretože funkcie a popis poľa sú spojitými funkciami súradníc.
Teória elektromagnetických javov využívajúca model spojitého poľa sa nazýva klasická.
V skutočnosti je pole, podobne ako hmota, diskrétne. To sa však začína prejavovať až vo vzdialenostiach porovnateľných s veľkosťami elementárnych častíc. V kvantovej teórii sa berie do úvahy diskrétnosť elektromagnetického poľa.
Princíp superpozície.
Polia sú zvyčajne zobrazené pomocou siločiar.
siločiara je priamka, ktorej dotyčnica sa v každom bode zhoduje s vektorom intenzity poľa.
D
Pre bodové imobilné náboje je vzor siločiar elektrostatického poľa znázornený na obr. 6.
Vektor intenzity elektrostatického poľa vytvoreného bodovým nábojom je určený vzorcom (obr. 7 a a b) magnetická siločiara je zostrojená tak, že v každom bode siločiary smeruje vektor tangenciálne k tejto čiare. Siločiary magnetického poľa sú uzavreté (obr. 8). To naznačuje, že magnetické pole je vírivé pole.
Ryža. osem
A ak pole vytvorí nie jeden, ale niekoľko bodových poplatkov? Ovplyvňujú sa náboje navzájom, alebo každý z nábojov systému prispieva do výsledného poľa nezávisle od ostatných? Bude elektromagnetické pole vytvorené i-tým nábojom v neprítomnosti iných nábojov rovnaké ako pole vytvorené i-tým nábojom v prítomnosti iných nábojov?
Princíp superpozície : elektromagnetické pole ľubovoľného systému nábojov je výsledkom sčítania polí, ktoré by vytvorili každý z elementárnych nábojov tohto systému v prípade neprítomnosti ostatných:
a .
Zákony elektromagnetického poľa
Zákony elektromagnetického poľa sú formulované ako systém Maxwellových rovníc.
najprv
Z prvej Maxwellovej rovnice vyplýva, že elektrostatické pole - potenciál (zbiehajúce sa alebo rozbiehajúce sa) a jeho zdrojom sú nehybné elektrické náboje.
Po druhé Maxwellova rovnica pre magnetostatické pole:
Z druhej Maxwellovej rovnice vyplýva, že magnetostatické pole je vírovo bezpotenciálne a nemá žiadne bodové zdroje.
Po tretie Maxwellova rovnica pre elektrostatické pole:
Z tretej Maxwellovej rovnice vyplýva, že elektrostatické pole nie je vír.
V elektrodynamike (pre premenlivé elektromagnetické pole) je tretia Maxwellova rovnica:
t.j. elektrické pole nie je potenciálne (nie Coulombovo), ale vírové a vzniká premenlivým tokom vektora indukcie magnetického poľa.
Po štvrté Maxwellova rovnica pre magnetostatické pole
Zo štvrtej Maxwellovej rovnice v magnetostatike vyplýva, že magnetické pole je vírové a je vytvorené jednosmernými elektrickými prúdmi alebo pohyblivými nábojmi. Smer skrútenia siločiar magnetického poľa je určený pravou skrutkou (obr. 9).
R
Obr.9
V elektrodynamike je Maxwellova štvrtá rovnica:
Prvý člen v tejto rovnici je vodivý prúd I spojený s pohybom nábojov a vytváraním magnetického poľa.
Druhým pojmom v tejto rovnici je "vytesňovací prúd vo vákuu", t.j. premenlivý tok vektora intenzity elektrického poľa.
Hlavné ustanovenia a závery Maxwellovej teórie sú nasledovné.
Zmena v čase elektrického poľa vedie k vzniku magnetického poľa a naopak. Preto existujú elektromagnetické vlny.
Prenos elektromagnetickej energie prebieha konečnou rýchlosťou . Rýchlosť prenosu elektromagnetických vĺn sa rovná rýchlosti svetla. Z toho vyplynula základná identita elektromagnetických a optických javov.
B E D E N I E
Fyzika je veda o prírode, ktorá študuje najvšeobecnejšie vlastnosti hmotného sveta, najvšeobecnejšie formy pohybu hmoty, ktoré sú základom všetkých prírodných javov. Fyzika stanovuje zákony, ktorými sa tieto javy riadia.
Fyzika študuje aj vlastnosti a štruktúru hmotných telies a naznačuje spôsoby praktickej aplikácie fyzikálnych zákonov v technike.
V súlade s rozmanitosťou foriem hmoty a jej pohybu sa fyzika delí na niekoľko sekcií: mechanika, termodynamika, elektrodynamika, fyzika kmitov a vĺn, optika, fyzika atómu, jadra a elementárnych častíc.
Na priesečníku fyziky a iných prírodných vied vznikli nové vedy: astrofyzika, biofyzika, geofyzika, fyzikálna chémia atď.
Fyzika je teoretickým základom techniky. Rozvoj fyziky slúžil ako základ pre vytvorenie takých nových technologických odvetví, ako sú vesmírna technika, jadrová technika, kvantová elektronika atď. Rozvoj technických vied zase prispieva k vytvoreniu úplne nových metód fyzikálneho výskumu, ktoré určujú pokrok fyziky a príbuzných vied.
FYZIKÁLNE ZÁKLADY KLASICKEJ MECHANIKY
ja. Mechanika. Všeobecné pojmy
Mechanika je oblasť fyziky, ktorá uvažuje o najjednoduchšej forme pohybu hmoty - mechanickom pohybe.
Mechanickým pohybom sa rozumie zmena polohy skúmaného telesa v priestore v priebehu času vzhľadom na určitý cieľ alebo systém telies, ktoré sa podmienečne považujú za nehybné. Takáto sústava telies spolu s hodinami, pre ktoré možno zvoliť ľubovoľný periodický proces, sa nazýva referenčný systém(S.O.). S.O. často vyberané z dôvodu pohodlia.
Pre matematický popis pohybu s S.O. združujú súradnicový systém, často pravouhlý.
Najjednoduchším telesom v mechanike je hmotný bod. Ide o teleso, ktorého rozmery je možné v podmienkach danej úlohy zanedbať.
Každé teleso, ktorého rozmery nemožno zanedbať, sa považuje za systém hmotných bodov.
Mechanika sa delí na kinematika, ktorá sa zaoberá geometrickým popisom pohybu bez skúmania jeho príčin, dynamika, ktorá študuje zákony pohybu telies pri pôsobení síl a statika, ktorá študuje podmienky pre rovnováhu telies.
2. Bodová kinematika
Kinematika študuje časopriestorový pohyb telies. Pracuje s takými pojmami, ako je posun, dráha, čas t, rýchlosť, zrýchlenie.
Čiara, ktorú hmotný bod pri svojom pohybe opisuje, sa nazýva trajektória. Podľa tvaru trajektórie pohybu sa delia na priamočiare a krivočiare. Vektor , spojenie počiatočného I a koncových 2 bodov sa nazýva posunutie (obr. I.I).
Každý časový okamih t má svoj vlastný polomerový vektor:
Pohyb bodu teda možno opísať vektorovou funkciou.
ktoré definujeme vektor spôsob určenia pohybu alebo tri skalárne funkcie
X= X(t); r= r(t); z= z(t) , (1.2)
ktoré sa nazývajú kinematické rovnice. Určujú úlohu pohybu koordinovať spôsobom.
Pohyb bodu sa určí aj vtedy, ak sa pre každý časový okamih nastaví poloha bodu na trajektórii, t.j. závislosť
Určuje úlohu pohybu prirodzené spôsobom.
Každý z týchto vzorcov je zákona bodový pohyb.
3. Rýchlosť
Ak časový okamih t 1 zodpovedá vektoru polomeru , a , potom pre interval dostane teleso posunutie . V tomto prípade priemerná rýchlosť pre t volajú hodnotu
čo je vo vzťahu k trajektórii sečna prechádzajúca bodmi I a 2. rýchlosť v čase t sa nazýva vektor
Z tejto definície vyplýva, že rýchlosť v každom bode trajektórie smeruje tangenciálne k nemu. Z (1.5) vyplýva, že projekcie a modul vektora rýchlosti sú určené výrazmi:
Ak je daný pohybový zákon (1.3), potom sa modul vektora rýchlosti určí takto:
Keď teda poznáme zákon pohybu (I.I), (1.2), (1.3), môžeme vypočítať vektor a modul doktora rýchlosti a naopak, ak poznáme rýchlosť zo vzorcov (1.6), (1.7), jeden vie vypočítať súradnice a cestu.
4. Zrýchlenie
Pri ľubovoľnom pohybe sa vektor rýchlosti plynule mení. Hodnota charakterizujúca rýchlosť zmeny vektora rýchlosti sa nazýva zrýchlenie.
Ak v. časový moment t 1 je rýchlosť bodu a pri t 2 - , potom bude prírastok rýchlosti (obr. 1.2). Priemerné zrýchlenie v rovnakom čase
ale okamžite
Pre projekčný a akceleračný modul máme: , (1.10)
Ak je daný prirodzený spôsob pohybu, tak zrýchlenie možno určiť týmto spôsobom. Rýchlosť sa mení vo veľkosti a smere, prírastok rýchlosti sa rozkladá na dve hodnoty; - smerovaný pozdĺž (prírastok rýchlosti vo veľkosti) a - smerovaný kolmo (prírastok. rýchlosti v smere), t.j. = + (obr.I.3). Z (1.9) dostaneme:
Tangenciálne (tangenciálne) zrýchlenie charakterizuje rýchlosť zmeny veľkosti (1.13)
normálna (centripetálne zrýchlenie) charakterizuje rýchlosť zmeny smeru. Kalkulovať a n zvážiť
OMN a MPQ za podmienky malého pohybu bodu po trajektórii. Z podobnosti týchto trojuholníkov zistíme PQ:MP=MN:OM:
Celkové zrýchlenie sa v tomto prípade určuje takto:
5. Príklady
I. Rovnomerne premenlivý priamočiary pohyb. Ide o pohyb s konštantným zrýchlením() . Z (1.8) nájdeme
alebo kde v 0 - rýchlosť v čase t 0 Za predpokladu t 0 = 0, zistíme , a prejdená vzdialenosť S zo vzorca (I.7):
kde S 0 je konštanta určená z počiatočných podmienok.
2. Rovnomerný pohyb v kruhu. V tomto prípade sa rýchlosť mení iba v smere, to znamená dostredivé zrýchlenie.
I. Základné pojmy
Pohyb telies v priestore je výsledkom ich vzájomnej mechanickej interakcie, v dôsledku ktorej dochádza k zmene pohybu telies alebo k ich deformácii. Ako mara mechanickej interakcie v dynamike sa zavádza množstvo - sila. Pre dané teleso je sila vonkajším faktorom a charakter pohybu závisí aj od vlastnosti samotného telesa - súladu s vonkajším vplyvom, ktorý naň pôsobí, alebo od miery zotrvačnosti telesa. Mierou zotrvačnosti telesa je jeho hmotnosť. t v závislosti od množstva hmoty v tele.
Základnými pojmami mechaniky sú teda: pohybujúca sa hmota, priestor a čas ako formy existencie pohybujúcej sa hmoty, hmotnosť ako miera zotrvačnosti telies, sila ako miera mechanickej interakcie medzi telesami.. Vzťahy medzi týmito pojmami sú určené podľa zákonov! hnutia, ktoré sformuloval Newton ako zovšeobecnenie a spresnenie experimentálnych faktov.
2. Zákony mechaniky
1. zákon. Akékoľvek teleso si zachováva stav pokoja alebo rovnomerného priamočiareho pohybu, pričom vonkajšie vplyvy tento stav nemenia. Prvý zákon obsahuje zákon zotrvačnosti, ako aj definíciu sily ako príčiny, ktorá porušuje zotrvačný stav tela. Aby to bolo matematicky vyjadrené, Newton zaviedol koncept hybnosti alebo hybnosti telesa:
potom ak
2. zákon. Zmena hybnosti je úmerná použitej sile a vyskytuje sa v smere tejto sily. Výber jednotiek merania m a tak, že koeficient úmernosti sa rovná jednote, dostaneme
Ak počas jazdy m= konšt , potom
V tomto prípade je 2. zákon formulovaný takto: sila sa rovná súčinu hmotnosti telesa a jeho zrýchlenia. Tento zákon je základným zákonom dynamiky a umožňuje nám nájsť zákon pohybu telies z daných síl a počiatočných podmienok. 3. zákon. Sily, ktorými na seba dve telesá pôsobia, sú rovnaké a smerujú opačným smerom, t.j. (2.4)
Newtonove zákony nadobúdajú špecifický význam po označení konkrétnych síl pôsobiacich na teleso. Napríklad v mechanike je pohyb telies často spôsobený pôsobením takých síl: gravitačná sila, kde r je vzdialenosť medzi telesami, je gravitačná konštanta; gravitácia - gravitačná sila blízko povrchu Zeme, P= mg; trecia sila, kde k základ klasický mechanika sú Newtonove zákony. Štúdium kinematiky...
Základy kvantový mechanika a jeho význam pre chémiu
Abstrakt >> ChémiaPráve s elektromagnetickými interakciami existujú a fyzické vlastnosti atómovo-molekulárnych systémov, - slabé ... - tie počiatočné úseky klasický teória ( mechanika a termodynamika), ďalej základ ktoré sa pokúšali interpretovať...
Aplikácia pojmov klasický mechanika a termodynamiky
Testovacia práca >> FyzikaZákladné fyzické teória, ktorá má v modernej fyzike vysoké postavenie, je klasický Mechanika, základy... . zákonov klasický mechanika a metódy matematickej analýzy preukázali svoju účinnosť. Fyzické experiment...
Hlavné myšlienky kvanta mechanika
Abstrakt >> FyzikaLeží v základ kvantovomechanický popis mikrosystémov, podobne ako Hamiltonove rovnice v klasický mechanika. V... myšlienke kvanta mechanika sa scvrkáva na nasledovné: všetky fyzické množstvá klasický mechanika v kvante mechanika zodpovedať "ich"...
100 r bonus za prvú objednávku
Vyberte si typ práce Diplomová práca Semestrálna práca Abstrakt Diplomová práca Správa z praxe Článok Správa Recenzia Testová práca Monografia Riešenie problémov Podnikateľský plán Odpovede na otázky Kreatívna práca Esej Kresba Skladby Preklad Prezentácie Písanie Iné Zvýšenie jedinečnosti textu Kandidátska práca Laboratórna práca Pomoc na- riadok
Opýtajte sa na cenu
Klasická (newtonovská) mechanika študuje pohyb hmotných objektov rýchlosťou, ktorá je oveľa nižšia ako rýchlosť svetla vo vákuu.
Začiatok formovania klasickej mechaniky je spojený s menom Talian. vedec Galileo Galilei (1564-1642). Prvýkrát prešiel od prírodno-filozofickej úvahy o prírodných javoch k vedecko-teoretickej.
Základy klasickej fyziky položili diela Galilea, Keplera, Descarta a budova tejto vedy bola postavená dielom Newtona.
Galileo
1. stanovil základný princíp klasickej mechaniky - princíp zotrvačnosti
Pohyb je vlastný a základný, prirodzený stav telies, zatiaľ čo trenie a pôsobenie iných vonkajších síl môže zmeniť a dokonca zastaviť pohyb tela.
2. sformuloval ďalší základný princíp klasickej mechaniky – princíp relativity – Rovnosť všetkých IFR.
Podľa tohto princípu vo vnútri rovnomerne sa pohybujúceho systému všetky mechanické procesy prebiehajú, ako keby bol systém v pokoji.
3. Princíp relativity pohybu stanovuje pravidlá prechodu z jednej IFR na druhú.
Tieto pravidlá sa nazývajú Galileovské transformácie a spočívajú v premietnutí jedného IFR do druhého.
Galileovské transformácie kladú určitú požiadavku na formuláciu zákonov mechanického pohybu: tieto zákony musia byť formulované tak, aby zostali invariantné v akomkoľvek IFR.
Nech sa do karteziánskej sústavy priradí nejaké teleso A, ktorého súradnice sú označené x, y, z a potrebujeme určiť parametre telesa v paralelnom súradnicovom systéme ťahmi (xl, yl, zl). Pre jednoduchosť určíme parametre jedného bodu telesa a skombinujeme súradnicovú os x1 s osou x. Tiež predpokladáme, že súradnicový systém s ťahmi je v pokoji a bez ťahov sa pohybuje rovnomerne a priamočiaro. Potom majú formu pravidlá galilejských premien
4. formulácia zákona voľného pádu (dráha voľne padajúceho telesa je úmerná zrýchleniu 9,81 m/s2.
Rozvíjanie a prehlbovanie výskumu Galilea, formuloval Newton tri zákony mechaniky.
1. Každé teleso je v stave pokoja alebo rovnomerného a priamočiareho pohybu. Až dopad z iných tiel ho prinúti zmeniť tento stav.
Význam prvého zákona je, že ak na teleso nepôsobia vonkajšie sily, potom existuje referenčná sústava, v ktorej je v pokoji. Ale ak je telo v kľude v jednom rámci, potom existuje mnoho ďalších referenčných rámcov, v ktorých sa teleso pohybuje konštantnou rýchlosťou. Tieto systémy sa nazývajú inerciálne (ISO).
Akákoľvek referenčná sústava pohybujúca sa rovnomerne a priamočiaro vzhľadom na IFR je tiež IFR.
2. Druhý zákon posudzuje výsledky pôsobenia na orgáne iných orgánov. Na tento účel sa zavádza fyzikálna veličina nazývaná sila.
Sila je vektorová kvantitatívna miera mechanického pôsobenia jedného telesa na druhé.
Hmotnosť je mierou zotrvačnosti (zotrvačnosť je schopnosť telesa odolávať zmene svojho stavu).
Čím väčšia je hmotnosť, tým menšie zrýchlenie telo dostane, pričom ostatné veci sú rovnaké.
Existuje aj všeobecnejšia formulácia druhého Newtonovho zákona pre ďalšiu fyzikálnu veličinu – hybnosť telesa. Hybnosť je výsledkom hmotnosti telesa a jeho rýchlosti:
Pri absencii vonkajších síl zostáva hybnosť telesa nezmenená, inými slovami, je zachovaná. Táto situácia sa dosiahne, ak iné orgány na telo nepôsobia, alebo je ich pôsobenie kompenzované.
3. Vzájomné pôsobenie dvoch hmotných telies má rovnakú silu a je orientované v opačných smeroch.
Sily pôsobia nezávisle. Sila, ktorou pôsobí viacero telies na akékoľvek iné teleso, je vektorový súčet síl, ktorými by pôsobili oddelene.
Toto vyhlásenie je princíp superpozície.
Dynamika hmotných bodov je založená na Newtonových zákonoch, najmä na zákone zachovania hybnosti systému.
Súčet hybností častíc, ktoré tvoria mechanickú sústavu, sa nazýva hybnosť sústavy. Vnútorné sily, t.j. vzájomné pôsobenie telies sústavy medzi sebou neovplyvňujú zmeny celkovej hybnosti sústavy. Z toho vyplýva zákon zachovania hybnosti: pri neprítomnosti vonkajších síl zostáva hybnosť sústavy hmotných bodov konštantná.
Ďalším ušetreným množstvom je energie- všeobecná kvantitatívna miera pohybu a vzájomného pôsobenia všetkých druhov látok. Energia nevzniká z ničoho a nezaniká, môže len prechádzať z jednej formy do druhej.
Meradlom zmeny energie je práca. V klasickej mechanike je práca definovaná ako miera pôsobenia sily, ktorá závisí od veľkosti a smeru sily, ako aj od posunutia bodu jej pôsobenia.
Zákon zachovania energie: celková mechanická energia zostáva nezmenená (alebo je zachovaná), ak je práca vonkajších síl v systéme nulová.
V klasickej mechanike sa verí, že všetky mechanické procesy podliehajú princípu prísneho determinizmu (determinizmus je doktrína univerzálnej príčinnosti a zákonitosti javov), ktorá spočíva v uznaní možnosti presného určenia budúceho stavu mechanického systému pomocou tzv. jeho predchádzajúci stav.
Newton predstavil dva abstraktné pojmy – „absolútny priestor“ a „absolútny čas“.
Podľa Newtona je priestor absolútnou nehybnou homogénnou izotropnou nekonečnou schránkou všetkých telies (teda prázdnoty). A čas je čisto homogénne rovnomerné a nespojité trvanie procesov.
V klasickej fyzike sa verilo, že svet možno experimentálnymi metódami rozložiť na mnoho nezávislých prvkov. Táto metóda je v princípe neobmedzená, keďže celý svet je súhrnom obrovského množstva nedeliteľných častíc. Základom sveta sú atómy, t.j. najmenšie, nedeliteľné častice bez štruktúry. Atómy sa pohybujú v absolútnom priestore a čase. Čas sa považuje za nezávislú látku, ktorej vlastnosti určuje sama. Priestor je tiež nezávislá látka.
Pripomeňme si, že látka je esencia, niečo, čo je základom. V dejinách filozofie sa substancia interpretovala rôznymi spôsobmi: ako substrát, t.j. základ niečoho; niečo, čo je schopné samostatnej existencie; ako základ a centrum zmeny subjektu; ako logická entita. Keď hovoria, že čas je látka, myslia tým, že je schopný existovať nezávisle.
Priestor v klasickej fyzike je absolútny, čo znamená, že je nezávislý od hmoty a času. Môžete odstrániť všetky hmotné objekty z vesmíru a absolútny priestor zostane. Priestor je homogénny, t.j. všetky jeho body sú rovnocenné. Priestor je izotropný, t.j. všetky smery sú ekvivalentné. Čas je tiež homogénny, t.j. všetky jeho momenty sú rovnocenné.
Priestor popisuje Euklidova geometria, podľa ktorej je najkratšia vzdialenosť medzi dvoma bodmi priamka.
Priestor a čas sú nekonečné. Pochopenie ich nekonečnosti bolo vypožičané z matematickej analýzy.
Nekonečnosť priestoru znamená, že bez ohľadu na to, aký veľký systém vezmeme, vždy môžeme ukázať na taký, ktorý je ešte väčší. Nekonečnosť času znamená, že bez ohľadu na to, ako dlho daný proces trvá, vždy sa dá ukázať na ten vo svete, ktorý bude trvať dlhšie.
Pravidlá galilejských premien vyplývajú z fragmentácie a absolútnosti priestoru a času.
Z izolácie pohybujúcich sa telies od priestoru a času vyplýva pravidlo sčítania rýchlostí v klasickej mechanike: spočíva v jednoduchom sčítaní alebo odčítaní rýchlostí dvoch telies pohybujúcich sa voči sebe navzájom.
ux \u003d u "x + υ, uy \u003d u" y, uz \u003d u "z.
Zákony klasickej mechaniky umožnili sformulovať prvý vedecký obraz sveta – mechanistický.
V prvom rade klasická mechanika vyvinula vedecký koncept pohybu hmoty. Pohyb je teraz interpretovaný ako večný a prirodzený stav telies, ako ich základný stav, ktorý je priamo opačný k predgalilejskej mechanike, v ktorej sa pohyb považoval za zavedený zvonku. Ale zároveň je mechanický pohyb v klasickej fyzike absolutizovaný.
V skutočnosti klasická fyzika vyvinula zvláštne chápanie hmoty a zredukovala ju na skutočnú hmotnosť. Hmotnosť telies zároveň zostáva nezmenená za akýchkoľvek podmienok pohybu a pri akejkoľvek rýchlosti. Neskôr sa v mechanike ustálilo pravidlo nahrádzania telies idealizovaným obrazom hmotných bodov.
Rozvoj mechaniky viedol k zmene predstáv o fyzikálnych vlastnostiach predmetov.
Klasická fyzika považovala vlastnosti zistené pri meraní za vlastné objektu a len jemu (princíp absolútnosti vlastností). Pripomeňme, že fyzikálne vlastnosti objektu sú charakterizované kvalitatívne a kvantitatívne. Kvalitatívnou charakteristikou vlastnosti je jej podstata (napríklad rýchlosť, hmotnosť, energia atď.). Klasická fyzika vychádzala z toho, že prostriedky poznania neovplyvňujú skúmané predmety. Pre rôzne typy mechanických problémov je prostriedkom poznania referenčný rámec. Bez jeho zavedenia nie je možné správne sformulovať alebo vyriešiť mechanický problém. Ak vlastnosti objektu, ani kvalitatívne, ani kvantitatívne, závisia od referenčného rámca, potom sa nazývajú absolútne. Takže bez ohľadu na to, aký referenčný rámec použijeme na riešenie konkrétneho mechanického problému, každý z nich bude kvalitatívne a kvantitatívne prejavovať hmotnosť objektu, silu pôsobiacu na objekt, zrýchlenie, rýchlosť.
Ak vlastnosti objektu závisia od referenčného systému, potom sa považujú za relatívne. Klasická fyzika poznala len jednu takúto veličinu – rýchlosť objektu podľa kvantitatívnej charakteristiky. To znamenalo, že nemalo význam povedať, že objekt sa pohybuje takou a takou rýchlosťou bez špecifikácie referenčného rámca: v rôznych referenčných rámcoch bude kvantitatívna hodnota mechanickej rýchlosti objektu odlišná. Všetky ostatné vlastnosti objektu boli absolútne z hľadiska kvalitatívnych aj kvantitatívnych charakteristík.
Už teória relativity odhalila kvantitatívnu relativitu takých vlastností ako dĺžka, životnosť, hmotnosť. Kvantitatívna hodnota týchto vlastností závisí nielen od samotného objektu, ale aj od referenčného rámca. Z toho vyplynulo, že kvantitatívna jednoznačnosť vlastností objektu by nemala súvisieť s objektom samotným, ale so systémom: objekt + referenčný rámec. Nositeľom kvalitatívnej určitosti vlastností stále zostával samotný predmet.
