KLASIKKAL NA MEKANIKA

LECTURE 1

INTRODUKSYON SA KLASIKAL NA MEKANIKA

klasikal na mekanika pinag-aaralan ang mekanikal na paggalaw ng mga macroscopic na bagay na gumagalaw sa bilis na mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag ( =3 10 8 m/s). Ang mga macroscopic na bagay ay mga bagay na may sukat
m. (sa kanan ay ang laki ng isang tipikal na molekula).

Ang mga pisikal na teorya na nag-aaral ng mga sistema ng mga katawan na ang paggalaw ay nangyayari sa bilis na mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag ay kabilang sa mga hindi relatibistikong teorya. Kung ang mga bilis ng mga particle ng system ay maihahambing sa bilis ng liwanag
, kung gayon ang mga ganitong sistema ay nauugnay sa relativistikong mga sistema, at dapat itong ilarawan batay sa mga teoryang relativistik. Ang batayan ng lahat ng relativistic theories ay ang special theory of relativity (SRT). Kung ang mga sukat ng mga pinag-aralan na pisikal na bagay ay maliit
m., kung gayon ang mga ganitong sistema ay nabibilang sa mga sistema ng quantum, at ang kanilang mga teorya ay nabibilang sa bilang ng mga teoryang quantum.

Kaya, ang mga klasikal na mekanika ay dapat isaalang-alang bilang isang non-relativistic non-quantum theory ng particle motion.

1.1 Mga frame ng sanggunian at mga prinsipyo ng invariance

mekanikal na paggalaw- ito ay isang pagbabago sa posisyon ng isang katawan na may kaugnayan sa iba pang mga katawan sa paglipas ng panahon sa kalawakan.

Ang espasyo sa klasikal na mekanika ay itinuturing na tatlong-dimensional (upang matukoy ang posisyon ng isang particle sa espasyo, kailangan mong tukuyin ang tatlong coordinate), pagsunod sa geometry ni Euclid (ang Pythagorean theorem ay wasto sa espasyo) at absolute. Ang oras ay one-dimensional, unidirectional (nagbabago mula sa nakaraan hanggang sa hinaharap) at ganap. Ang pagiging ganap ng espasyo at oras ay nangangahulugan na ang kanilang mga katangian ay hindi nakasalalay sa pamamahagi at paggalaw ng bagay. Sa klasikal na mekanika, ang sumusunod na pahayag ay tinatanggap bilang totoo: ang espasyo at oras ay hindi nauugnay sa isa't isa at maaaring ituring na hiwalay sa isa't isa.

Ang paggalaw ay kamag-anak at, samakatuwid, upang ilarawan ito, dapat kang pumili katawan ng sanggunian, ibig sabihin. ang katawan na may kaugnayan sa kung saan ang paggalaw ay isinasaalang-alang. Dahil ang paggalaw ay nangyayari sa espasyo at oras, ang isa o isa pang coordinate system at orasan ay dapat piliin upang ilarawan ito (upang arithmetize ang espasyo at oras). Dahil sa tatlong-dimensionalidad ng espasyo, ang bawat isa sa mga punto nito ay nauugnay sa tatlong numero (coordinate). Ang pagpili ng isa o isa pang coordinate system ay karaniwang idinidikta ng kondisyon at simetrya ng gawain. Sa teoretikal na pangangatwiran, karaniwang gagamit tayo ng isang parihabang Cartesian coordinate system (Figure 1.1).

Sa klasikal na mekanika, upang sukatin ang mga agwat ng oras, dahil sa pagiging ganap ng oras, sapat na magkaroon ng isang orasan na nakalagay sa pinanggalingan ng sistema ng coordinate (ang isyung ito ay isasaalang-alang nang detalyado sa teorya ng relativity). Ang katawan ng sanggunian at ang mga oras at kaliskis na nauugnay sa form na ito ng katawan (coordinate system). sistema ng sanggunian.

0

Ipakilala natin ang konsepto ng isang closed physical system. saradong pisikal na sistema tinatawag ang ganitong sistema ng mga materyal na bagay, kung saan ang lahat ng mga bagay ng system ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa, ngunit hindi nakikipag-ugnayan sa mga bagay na hindi kasama sa system.

Gaya ng ipinapakita ng mga eksperimento, lumalabas na wasto ang mga sumusunod na prinsipyo ng invariance kaugnay ng ilang sistema ng sanggunian.

Ang prinsipyo ng invariance sa ilalim ng spatial shifts(ang espasyo ay homogenous): ang kurso ng mga proseso sa loob ng isang saradong pisikal na sistema ay hindi apektado ng posisyon nito na may kaugnayan sa katawan ng sanggunian.

Ang prinsipyo ng invariance sa ilalim ng spatial rotations(ang espasyo ay isotropic): ang kurso ng mga proseso sa loob ng isang saradong pisikal na sistema ay hindi apektado ng oryentasyon nito na nauugnay sa katawan ng sanggunian.

Ang prinsipyo ng invariance na may kinalaman sa pagbabago ng oras(ang oras ay homogenous): ang oras ng pagsisimula ng mga proseso ay hindi nakakaapekto sa daloy ng mga proseso sa loob ng isang saradong pisikal na sistema.

Ang prinsipyo ng invariance sa ilalim ng mirror reflections(ang espasyo ay mirror-symmetric): ang mga prosesong nagaganap sa closed mirror-symmetric physical system ay mirror-symmetric mismo.

Yaong mga frame ng sanggunian kung saan ang espasyo ay homogenous, isotropic at mirror-symmetric at ang oras ay pare-parehong tinatawag inertial reference system(ISO).

Ang unang batas ni Newton sinasabing may mga ISO.

Walang isa, ngunit isang walang katapusang bilang ng mga ISO. Ang frame ng sanggunian na iyon, na gumagalaw nang may kaugnayan sa ISO sa isang tuwid na linya at pare-pareho, ang mismong magiging ISO.

Ang prinsipyo ng relativity inaangkin na ang daloy ng mga proseso sa isang saradong pisikal na sistema ay hindi apektado ng pare-parehong paggalaw nito na may kaugnayan sa reference frame; ang mga batas na naglalarawan sa mga proseso ay pareho sa iba't ibang ISO; ang mga proseso mismo ay magiging pareho kung ang mga paunang kondisyon ay pareho.

1.2 Mga pangunahing modelo at seksyon ng klasikal na mekanika

Sa mga klasikal na mekanika, kapag naglalarawan ng mga tunay na pisikal na sistema, ang isang bilang ng mga abstract na konsepto ay ipinakilala na tumutugma sa mga tunay na pisikal na bagay. Kabilang sa mga pangunahing konsepto ang: isang saradong pisikal na sistema, isang materyal na punto (particle), isang ganap na matibay na katawan, isang tuluy-tuloy na daluyan, at marami pang iba.

Materyal na punto (particle)- isang katawan na ang mga sukat at panloob na istraktura ay maaaring mapabayaan kapag inilalarawan ang paggalaw nito. Bilang karagdagan, ang bawat butil ay nailalarawan sa pamamagitan ng tiyak na hanay ng mga parameter - mass, electric charge. Ang modelo ng isang materyal na punto ay hindi isinasaalang-alang ang mga istrukturang panloob na katangian ng mga particle: moment of inertia, dipole moment, intrinsic moment (spin), atbp. Ang posisyon ng isang particle sa espasyo ay nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong numero (coordinate) o isang radius vector (Larawan 1.1).

Ganap na matigas na katawan

Isang sistema ng mga materyal na punto, ang mga distansya sa pagitan ng kung saan ay hindi nagbabago sa panahon ng kanilang paggalaw;

Isang katawan na ang mga pagpapapangit ay maaaring mapabayaan.

Ang isang tunay na pisikal na proseso ay itinuturing bilang isang tuluy-tuloy na pagkakasunud-sunod ng mga elementarya na kaganapan.

kaganapan sa elementarya ay isang phenomenon na may zero spatial extent at zero na tagal (halimbawa, isang bala na tumatama sa isang target). Ang kaganapan ay nailalarawan sa pamamagitan ng apat na numero - mga coordinate; tatlong spatial coordinates (o radius - vector) at isang beses na coordinate:
. Sa kasong ito, ang paggalaw ng isang particle ay kinakatawan bilang isang tuluy-tuloy na pagkakasunud-sunod ng mga sumusunod na elementarya na kaganapan: ang pagpasa ng isang particle sa isang tiyak na punto sa espasyo sa isang partikular na oras.

Ang batas ng paggalaw ng isang particle ay itinuturing na ibinigay kung ang dependence ng radius-vector ng particle (o ang tatlong coordinate nito) sa oras ay kilala:

Depende sa uri ng mga bagay na pinag-aaralan, ang mga klasikal na mekanika ay nahahati sa mekanika ng mga particle at sistema ng mga particle, ang mekanika ng isang ganap na matibay na katawan, at ang mekanika ng tuluy-tuloy na media (mekanika ng nababanat na mga katawan, hydromechanics, aeromechanics).

Ayon sa likas na katangian ng mga gawaing dapat lutasin, ang mga klasikal na mekanika ay nahahati sa kinematics, dynamics at statics. Kinematics pinag-aaralan ang mekanikal na paggalaw ng mga particle nang hindi isinasaalang-alang ang mga sanhi na nagdudulot ng pagbabago sa likas na paggalaw ng mga particle (pwersa). Ang batas ng paggalaw ng mga particle ng system ay itinuturing na ibinigay. Ayon sa batas na ito, ang mga bilis, accelerations, trajectories ng mga particle ng system ay tinutukoy sa kinematics. Dynamics isinasaalang-alang ang mekanikal na paggalaw ng mga particle, isinasaalang-alang ang mga sanhi na nagdudulot ng pagbabago sa likas na paggalaw ng mga particle. Ang mga puwersang kumikilos sa pagitan ng mga particle ng system at sa mga particle ng system mula sa mga katawan na hindi kasama sa system ay itinuturing na kilala. Ang likas na katangian ng mga puwersa sa klasikal na mekanika ay hindi tinalakay. Statics ay maaaring ituring bilang isang espesyal na kaso ng dinamika, kung saan pinag-aaralan ang mga kondisyon ng mekanikal na balanse ng mga particle ng system.

Ayon sa paraan ng paglalarawan ng mga sistema, ang mekanika ay nahahati sa Newtonian at analytical mechanics.

1.3 Mga pagbabago sa coordinate ng kaganapan

Isaalang-alang natin kung paano binago ang mga coordinate ng mga kaganapan sa panahon ng paglipat mula sa isang IFR patungo sa isa pa.

1. Spatial shift. Sa kasong ito, ang mga pagbabago ay ganito ang hitsura:

(1.1)

saan
ay ang spatial shift vector, na hindi nakadepende sa numero ng kaganapan (index a).

2. Paglipat ng oras:

,
, (1.2)

saan - pagbabago ng oras.

3. Spatial na pag-ikot:

,
, (1.3)

saan
ay ang infinitesimal rotation vector (Fig. 1.2).

4. Time inversion (time reversal):

,
. (1.4)

5. Spatial inversion (repleksiyon sa isang punto):

, (1.5)

6. Mga pagbabagong-anyo ng Galilea. Isinasaalang-alang namin ang pagbabagong-anyo ng mga coordinate ng mga kaganapan sa panahon ng paglipat mula sa isang IFR patungo sa isa pa, na gumagalaw na nauugnay sa una sa isang tuwid na linya at pantay na may bilis. (fig.1.3):

, , (1.6)

Nasaan ang pangalawang ratio nag-postulate(!) at nagpapahayag ng ganap na oras.

Ang pagkakaiba-iba na may paggalang sa oras sa kanan at kaliwang bahagi ng pagbabago ng mga spatial na coordinate, na isinasaalang-alang ang ganap na katangian ng oras, gamit ang kahulugan bilis, bilang derivative ng radius-vector na may kinalaman sa oras, ang kundisyon na =const, nakukuha natin ang klasikal na batas ng pagdaragdag ng mga bilis

. (1.7)

Dito dapat nating bigyang-pansin ang katotohanan na kapag nakukuha ang huling kaugnayan kailangan isaalang-alang ang postulate ng ganap na katangian ng oras.

kanin. 1.2 Fig. 1.3

Pagkakaiba-iba na may paggalang sa oras muli gamit ang kahulugan acceleration, bilang isang derivative ng bilis na may paggalang sa oras, nakuha namin na ang acceleration ay pareho sa paggalang sa iba't ibang mga ISO (invariant tungkol sa mga pagbabagong-anyo ng Galilea). Ang pahayag na ito ay matematikal na nagpapahayag ng prinsipyo ng relativity sa klasikal na mekanika.

Mula sa isang matematikal na pananaw, ang mga pagbabagong 1-6 ay bumubuo ng isang pangkat. Sa katunayan, ang pangkat na ito ay naglalaman ng isang solong pagbabago - isang magkatulad na pagbabagong naaayon sa kawalan ng paglipat mula sa isang sistema patungo sa isa pa; para sa bawat pagbabagong 1-6 mayroong kabaligtaran na pagbabagong-anyo na nagdadala ng sistema sa orihinal nitong estado. Ang pagpapatakbo ng multiplikasyon (komposisyon) ay ipinakilala bilang sunud-sunod na aplikasyon ng mga kaukulang pagbabago. Dapat pansinin lalo na ang pangkat ng mga pagbabago sa pag-ikot ay hindi sumusunod sa batas ng commutative (permutation), i.e. ay hindi abelian. Ang kumpletong pangkat ng pagbabagong-anyo 1-6 ay tinatawag na pangkat ng pagbabagong-anyo ng Galilea.

1.4 Mga vector at scalar

Vector tinatawag ang isang pisikal na dami, na binago bilang radius vector ng isang particle at nailalarawan sa pamamagitan ng numerical na halaga at direksyon nito sa kalawakan. Sa paggalang sa spatial inversion operation, ang mga vector ay nahahati sa totoo(polar) at mga pseudovector(axial). Sa spatial inversion, binabago ng totoong vector ang tanda nito, hindi nagbabago ang pseudovector.

Mga scaler nailalarawan lamang sa pamamagitan ng kanilang numerical na halaga. Sa paggalang sa spatial inversion operation, ang mga scalar ay nahahati sa totoo at pseudoscalars. Sa spatial inversion, ang totoong scalar ay hindi nagbabago, ang pseudoscalar ay nagbabago ng sign nito.

Mga halimbawa. Ang radius vector, velocity, particle acceleration ay totoong mga vector. Ang mga vectors ng anggulo ng pag-ikot, angular velocity, angular acceleration ay mga pseudovectors. Ang produkto ng vector ng dalawang totoong vector ay isang pseudovector, ang produkto ng vector ng isang tunay na vector at isang pseudovector ay isang tunay na vector. Ang scalar product ng dalawang totoong vector ay isang tunay na scalar, ang isang tunay na vector ay inuulit ang isang pseudovector ay isang pseudoscalar.

Dapat tandaan na sa isang vector o scalar equality sa kanan at sa kaliwa ay dapat mayroong mga tuntunin ng parehong kalikasan na may paggalang sa spatial inversion operation: true scalars o pseudoscalars, true vectors o pseudovectors.

Mechanics- ito ay bahagi ng pisika na nag-aaral ng mga batas ng mekanikal na paggalaw at ang mga dahilan na sanhi o nagbabago sa kilusang ito.

Ang mechanics naman ay nahahati sa kinematics, dynamics at statics.

mekanikal na paggalaw- ito ay isang pagbabago sa relatibong posisyon ng mga katawan o bahagi ng katawan sa paglipas ng panahon.

Timbang ay isang scalar physical quantity na quantitatively characterizes the inert at gravitational properties ng matter.

pagkawalang-kilos- ito ang pagnanais ng katawan na mapanatili ang isang estado ng pahinga o pare-parehong rectilinear motion.

inertial mass nailalarawan ang kakayahan ng isang katawan na labanan ang pagbabago sa estado nito (pahinga o paggalaw), halimbawa, sa ikalawang batas ni Newton

.

gravitational mass nagpapakilala sa kakayahan ng katawan na lumikha ng isang gravitational field, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng dami ng vector tinatawag na tensyon. Ang intensity ng gravitational field ng isang point mass ay katumbas ng:

,

Ang gravitational mass ay nagpapakilala sa kakayahan ng katawan na makipag-ugnayan sa gravitational field:

.

P prinsipyo ng equivalence gravitational at inertial mass: ang bawat masa ay parehong inertial at gravitational sa parehong oras.

Ang masa ng katawan ay nakasalalay sa density ng sangkap ρ at ang laki ng katawan (dami ng katawan V):

.

Ang konsepto ng masa ay hindi magkapareho sa mga konsepto ng timbang at grabidad. Hindi ito nakasalalay sa mga larangan ng grabidad at mga acceleration.

Sandali ng pagkawalang-galaw ay isang tensor physical quantity na quantitatively characterizes the inertia of a solid body, which manifests itself in rotational motion.

Kapag inilalarawan ang rotational motion, hindi sapat na tukuyin ang masa. Ang pagkawalang-kilos ng isang katawan sa paikot na paggalaw ay nakasalalay hindi lamang sa masa, kundi pati na rin sa pamamahagi nito na may kaugnayan sa axis ng pag-ikot.

1. Sandali ng pagkawalang-galaw ng isang materyal na punto

,

kung saan ang m ay ang masa ng isang materyal na punto; r ay ang distansya mula sa punto hanggang sa axis ng pag-ikot.

2. Sandali ng pagkawalang-galaw ng sistema ng mga materyal na puntos

.

3. Sandali ng pagkawalang-galaw ng isang ganap na matibay na katawan

.

Puwersa- ito ay isang vector pisikal na dami, na isang sukatan ng mekanikal na epekto sa katawan mula sa iba pang mga katawan o mga patlang, bilang isang resulta kung saan ang katawan ay nakakakuha ng acceleration o deforms (nagbabago ng hugis o sukat nito).

Gumagamit ang mekanika ng iba't ibang modelo upang ilarawan ang mekanikal na paggalaw.

Materyal na punto(m.t.) ay isang katawan na may masa, ang mga sukat nito ay maaaring pabayaan sa problemang ito.

Ganap na matigas na katawan(a.t.t.) ay isang katawan na hindi nababago sa proseso ng paggalaw, iyon ay, ang distansya sa pagitan ng alinmang dalawang punto sa proseso ng paggalaw ay nananatiling hindi nagbabago.
§ 2. Mga batas ng paggalaw.

• 
  Unang batas n newton : Ang anumang materyal na punto (katawan) ay nagpapanatili ng isang estado ng pahinga o pare-parehong rectilinear na paggalaw hanggang sa ang epekto mula sa ibang mga katawan ay nagpapabago sa estadong ito.

Ang mga frame of reference na iyon, na may kaugnayan sa kung saan natupad ang unang batas ni Newton, ay tinatawag na inertial frames of reference (ISR). Samakatuwid, iginiit ng unang batas ni Newton ang pagkakaroon ng IFR.

• 
  Pangalawang batas ni Newton (ang pangunahing batas ng dinamika ng paggalaw ng pagsasalin): ang rate ng pagbabago sa momentum ng isang materyal na punto (katawan) ay katumbas ng kabuuan ng mga puwersang kumikilos dito

• 
  Pangatlong batas ni Newton : anumang pagkilos ng mga materyal na punto (katawan) sa bawat isa ay may katangian ng pakikipag-ugnayan; ang mga puwersa kung saan kumikilos ang mga materyal na punto sa isa't isa ay palaging pantay sa ganap na halaga, magkasalungat na direksyon at kumikilos sa tuwid na linya na nagkokonekta sa mga puntong ito

,

dito - ang puwersang kumikilos sa unang materyal na punto mula sa pangalawa; - ang puwersang kumikilos sa pangalawang materyal na punto mula sa gilid ng una. Ang mga puwersang ito ay inilalapat sa iba't ibang mga materyal na punto (katawan), palaging kumikilos nang pares at mga puwersa ng parehong kalikasan.

,

dito ay ang gravitational constant.
.

Mga batas sa konserbasyon sa klasikal na mekanika.

Ang mga batas ng konserbasyon ay natutupad sa mga saradong sistema ng mga nakikipag-ugnayang katawan.

Ang isang sistema ay tinatawag na sarado kung walang mga panlabas na puwersa na kumikilos sa sistema.

Pulse - pisikal na dami ng vector na nailalarawan sa dami ng stock ng translational motion:

.

Batas ng konserbasyon ng momentum mga sistema ng mga materyal na puntos(m.t.): sa mga saradong sistema, m.t. ang kabuuang momentum ay napanatili

,
,

saan ay ang bilis ng i-th material point bago ang pakikipag-ugnayan; ay ang bilis nito pagkatapos ng interaksyon.

angular momentum ay isang pisikal na vector quantity na quantitatively characterizes ang reserba ng rotational motion.

,

ay ang momentum ng materyal na punto, ay ang radius vector ng isang materyal na punto.
Batas ng konserbasyon ng angular momentum : sa isang saradong sistema, ang kabuuang angular na momentum ay pinananatili:

.

Ang pisikal na dami na nagpapakilala sa kakayahan ng isang katawan o sistema ng mga katawan na gumawa ng trabaho ay tinatawag na enerhiya.

Enerhiya ay isang scalar na pisikal na dami, na siyang pinaka-pangkalahatang katangian ng estado ng system.

Ang estado ng system ay natutukoy sa pamamagitan ng paggalaw at pagsasaayos nito, ibig sabihin, sa pamamagitan ng magkaparehong pag-aayos ng mga bahagi nito. Ang paggalaw ng system ay nailalarawan sa pamamagitan ng kinetic energy K, at ang pagsasaayos (na nasa potensyal na larangan ng pwersa) ay nailalarawan ng potensyal na enerhiya U.

kabuuang enerhiya tinukoy bilang kabuuan:

E = K + U + E int,

kung saan ang E ext ay ang panloob na enerhiya ng katawan.

Ang kinetic at potensyal na enerhiya ay nagdaragdag sa mekanikal na enerhiya .

Formula ng Einstein(ugnayan ng enerhiya at masa):

Sa reference frame na nauugnay sa sentro ng masa ng m.t. system, ang m \u003d m 0 ay ang natitirang masa, at E \u003d E 0 \u003d m 0. c 2 - lakas ng pahinga.

Panloob na enerhiya ay tinutukoy sa frame ng sanggunian na nauugnay sa katawan mismo, iyon ay, ang panloob na enerhiya ay kasabay ng natitirang enerhiya.

Kinetic energy ay ang enerhiya ng mekanikal na paggalaw ng isang katawan o sistema ng mga katawan. Ang relativistic kinetic energy ay tinutukoy ng formula

Sa mababang bilis v

.

Potensyal na enerhiya ay isang scalar na pisikal na dami na nagpapakilala sa pakikipag-ugnayan ng mga katawan sa ibang mga katawan o sa mga field.

Mga halimbawa:

potensyal na enerhiya ng nababanat na pakikipag-ugnayan

;

• 
  potensyal na enerhiya ng gravitational interaction ng mga point mass

;

Batas ng konserbasyon ng enerhiya : ang kabuuang enerhiya ng isang saradong sistema ng mga materyal na puntos ay natipid

.

Sa kawalan ng dissipation (scattering) ng enerhiya, parehong total at mekanikal na enerhiya ay natipid. Sa mga dissipative system, ang kabuuang enerhiya ay natipid, habang ang mekanikal na enerhiya ay hindi natipid.

§ 2. Mga pangunahing konsepto ng klasikal na electrodynamics.

Ang pinagmulan ng electromagnetic field ay isang electric charge.

Pagsingil ng kuryente ay ang pag-aari ng ilang elementarya na mga particle upang pumasok sa electromagnetic interaction.

Mga katangian ng singil ng kuryente :

1. Ang singil sa kuryente ay maaaring positibo at negatibo (karaniwang tinatanggap na ang proton ay positibong sisingilin, at ang elektron ay negatibong sisingilin).

2. Nasusukat ang singil ng kuryente. Ang quantum ng electric charge ay isang elementary electric charge (е = 1.610 –19 C). Sa libreng estado, ang lahat ng singil ay multiple ng isang integer na numero ng elementarya na singil sa kuryente:

3. Ang batas ng konserbasyon ng singil: ang kabuuang singil ng kuryente ng isang saradong sistema ay pinapanatili sa lahat ng mga prosesong kinasasangkutan ng mga sisingilin na particle:

q 1 + q 2 +...+ q N = q 1 * + q 2 * +...+ q N * .

4. relativistic invariance: ang halaga ng kabuuang singil ng system ay hindi nakadepende sa galaw ng mga charge carriers (ang singil ng paglipat at pagpapahinga ng mga particle ay pareho). Sa madaling salita, sa lahat ng ISO, ang singil ng anumang particle o katawan ay pareho.

Paglalarawan ng electromagnetic field.

Ang mga singil ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa (Larawan 1). Ang laki ng puwersa kung saan ang mga singil ng parehong tanda ay nagtataboy sa isa't isa, at ang mga singil ng magkasalungat na mga palatandaan ay umaakit sa isa't isa, ay tinutukoy gamit ang empirikong itinatag na batas ng Coulomb:

.

Dito
,
ay ang electrical constant.

Fig.1

At ano ang mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng mga sisingilin na katawan? Maaaring isulong ng isa ang sumusunod na hypothesis: ang mga katawan na may electric charge ay bumubuo ng electromagnetic field. Sa turn, ang electromagnetic field ay kumikilos sa iba pang mga sisingilin na katawan na nasa field na ito. Isang bagong materyal na bagay ang lumitaw - isang electromagnetic field.

Ipinakikita ng karanasan na sa anumang electromagnetic field, ang puwersa ay kumikilos sa isang nakatigil na singil, ang magnitude nito ay nakasalalay lamang sa magnitude ng singil (ang magnitude ng puwersa ay proporsyonal sa magnitude ng singil
) at ang posisyon nito sa larangan. Posibleng magtalaga ng isang tiyak na vector sa bawat punto ng field , na kung saan ay ang koepisyent ng proporsyonalidad sa pagitan ng puwersa na kumikilos sa isang nakapirming singil sa field at ang singil . Kung gayon ang puwersa kung saan kumikilos ang patlang sa isang nakapirming singil ay maaaring matukoy ng formula:

.

Ang puwersa na ibinibigay ng isang electromagnetic field sa isang nakatigil na singil ay tinatawag na electric force. . Ang dami ng vector na nagpapakilala sa estado ng field na nagiging sanhi ng pagkilos ay tinatawag na electric strength ng electromagnetic field.

Ang karagdagang mga eksperimento na may mga singil ay nagpapakita na ang vector ay hindi ganap na nagpapakilala sa electromagnetic field. Kung ang singil ay nagsimulang gumalaw, pagkatapos ay lilitaw ang ilang karagdagang puwersa, ang magnitude at direksyon nito ay hindi nauugnay sa magnitude at direksyon ng vector. Ang karagdagang puwersa na nangyayari kapag ang isang singil ay gumagalaw sa isang electromagnetic field ay tinatawag na magnetic force. . Ipinapakita ng karanasan na ang magnetic force ay nakasalalay sa singil at sa magnitude at direksyon ng velocity vector. Kung ililipat namin ang isang test charge sa anumang nakapirming punto ng field na may parehong bilis, ngunit sa iba't ibang direksyon, kung gayon ang magnetic force ay magkakaiba sa bawat oras. Gayunpaman, palagi
. Ang karagdagang pagsusuri ng mga eksperimentong katotohanan ay naging posible upang maitatag na para sa bawat punto ng electromagnetic field ay may isang solong direksyon MN (Larawan 2), na may mga sumusunod na katangian:

Fig.2

Kung ididirekta natin ang ilang vector sa direksyong MN , na may kahulugan ng coefficient of proportionality sa pagitan ng magnetic force at ng produkto
, pagkatapos ay ang gawain at malinaw na nailalarawan ang estado ng larangan na nagiging sanhi ng paglitaw ng . Ang vector ay tinawag na vector ng electromagnetic induction. Simula at
, pagkatapos

.

Sa isang electromagnetic field, kumikilos ang electromagnetic Lorentz force sa isang singil na gumagalaw sa bilis na q (Larawan 3):

.
Vectors at , iyon ay, anim na numero
, ay pantay na mga bahagi ng pinag-isang electromagnetic field (mga bahagi ng electromagnetic field tensor). Sa isang partikular na kaso, maaaring lumabas na ang lahat
o lahat
; pagkatapos ay ang electromagnetic field ay nabawasan sa alinman sa electric o magnetic field.

Kinumpirma ng eksperimento ang kawastuhan ng itinayong two-vector na modelo ng electromagnetic field. Sa modelong ito, ang bawat punto ng electromagnetic field ay binibigyan ng isang pares ng mga vector at . Ang modelo na aming binuo ay isang tuluy-tuloy na modelo ng field, dahil ang mga function
at
, na naglalarawan sa field, ay tuluy-tuloy na paggana ng mga coordinate.

Ang teorya ng electromagnetic phenomena gamit ang tuloy-tuloy na field model ay tinatawag na classical.

Sa katotohanan, ang larangan, tulad ng bagay, ay discrete. Ngunit nagsisimula itong makaapekto lamang sa mga distansya na maihahambing sa mga sukat ng elementarya na mga particle. Ang discreteness ng electromagnetic field ay isinasaalang-alang sa quantum theory.

Ang prinsipyo ng superposisyon.

Ang mga patlang ay karaniwang inilalarawan gamit ang mga linya ng puwersa.

linya ng puwersa ay isang linya, ang padaplis kung saan sa bawat punto ay tumutugma sa vector ng lakas ng field.

D
Para sa point immobile charges, ang pattern ng force lines ng electrostatic field ay ipinapakita sa fig. 6.

Ang intensity vector ng electrostatic field na nilikha ng isang point charge ay tinutukoy ng formula (Fig. 7 a at b) ang magnetic field line ay itinayo upang sa bawat punto ng linya ng puwersa ang vector ay nakadirekta nang tangential sa linyang ito. Ang mga linya ng puwersa ng magnetic field ay sarado (Larawan 8). Ito ay nagpapahiwatig na ang magnetic field ay isang vortex field.

kanin. walo

At kung ang patlang ay lumilikha ng hindi isa, ngunit ilang mga singil sa punto? Ang mga singil ba ay nakakaimpluwensya sa isa't isa, o ang bawat isa sa mga singil ng system ay nag-aambag sa nagreresultang larangan nang hiwalay sa iba? Ang electromagnetic field ba na nilikha ng i-th charge sa kawalan ng iba pang mga charge ay magiging kapareho ng field na nilikha ng i-th charge sa pagkakaroon ng iba pang mga charge?

Prinsipyo ng superposisyon : ang electromagnetic field ng isang arbitrary na sistema ng mga singil ay resulta ng pagdaragdag ng mga patlang na gagawin ng bawat isa sa mga elementarya na singil ng sistemang ito sa kawalan ng iba:

at
.
Mga batas ng electromagnetic field

Ang mga batas ng electromagnetic field ay nabuo bilang isang sistema ng mga equation ni Maxwell.

Una

.

Ito ay sumusunod mula sa unang equation ni Maxwell na electrostatic field - potensyal (nagtatagpo o diverging) at ang pinagmulan nito ay mga hindi gumagalaw na singil sa kuryente.

Pangalawa Ang equation ni Maxwell para sa isang magnetostatic field:

.

Ito ay sumusunod mula sa pangalawang equation ni Maxwell na ang magnetostatic field ay vortex non-potential at walang point sources.

Pangatlo Ang equation ni Maxwell para sa isang electrostatic field:

.

Ito ay sumusunod mula sa ikatlong equation ni Maxwell na ang electrostatic field ay hindi puyo ng tubig.

Sa electrodynamics (para sa isang variable na electromagnetic field), ang ikatlong equation ni Maxwell ay:

,

i.e. electric field hindi potensyal (hindi Coulomb), ngunit vortex at nilikha ng isang variable flux ng magnetic field induction vector.

Pang-apat Ang equation ni Maxwell para sa isang magnetostatic field

,

Ito ay sumusunod mula sa ikaapat na Maxwell equation sa magnetostatics na ang magnetic field ay vortex at nalikha sa pamamagitan ng mga direktang electric current o gumagalaw na singil. Ang direksyon ng pag-twist ng mga linya ng magnetic field ay tinutukoy ng tamang panuntunan ng tornilyo (Larawan 9).

R
Fig.9

Sa electrodynamics, ang ikaapat na equation ni Maxwell ay:

.

Ang unang termino sa equation na ito ay ang conduction current na nauugnay sa paggalaw ng mga singil at paglikha ng magnetic field.

Ang pangalawang termino sa equation na ito ay ang "displacement current in vacuum", ibig sabihin, ang variable flux ng electric field strength vector.

Ang mga pangunahing probisyon at konklusyon ng teorya ni Maxwell ay ang mga sumusunod.

Ang pagbabago sa oras ng electric field ay humahantong sa hitsura ng isang magnetic field at vice versa. Samakatuwid, mayroong mga electromagnetic wave.

Ang paglipat ng electromagnetic energy ay nangyayari sa isang may hangganan na bilis . Ang bilis ng paghahatid ng mga electromagnetic wave ay katumbas ng bilis ng liwanag
. Mula dito sinundan ang pangunahing pagkakakilanlan ng electromagnetic at optical phenomena.

B E D E N I E

Ang pisika ay ang agham ng kalikasan na nag-aaral ng mga pinaka-pangkalahatang katangian ng materyal na mundo, ang pinaka-pangkalahatang anyo ng paggalaw ng bagay, na sumasailalim sa lahat ng natural na phenomena. Itinatag ng pisika ang mga batas na namamahala sa mga penomena na ito.

Pinag-aaralan din ng pisika ang mga katangian at istruktura ng mga materyal na katawan at ipinapahiwatig ang mga paraan ng praktikal na aplikasyon ng mga pisikal na batas sa teknolohiya.

Alinsunod sa iba't ibang anyo ng bagay at paggalaw nito, ang pisika ay nahahati sa ilang mga seksyon: mechanics, thermodynamics, electrodynamics, physics ng oscillations at waves, optika, physics ng atom, nucleus at elementary particles.

Sa intersection ng physics at iba pang natural na agham, lumitaw ang mga bagong agham: astrophysics, biophysics, geophysics, physical chemistry, atbp.

Ang pisika ay ang teoretikal na batayan ng teknolohiya. Ang pag-unlad ng pisika ay nagsilbing pundasyon para sa paglikha ng mga bagong sangay ng teknolohiya tulad ng teknolohiya sa espasyo, teknolohiyang nuklear, quantum electronics, atbp. Sa turn, ang pag-unlad ng mga teknikal na agham ay nag-aambag sa paglikha ng ganap na bagong mga pamamaraan ng pisikal na pananaliksik na tumutukoy ang pag-unlad ng pisika at mga kaugnay na agham.

MGA PISIKAL NA PUNDASYON NG KLASIKONG MEKANIKA

ako. Mechanics. Pangkalahatang konsepto

Ang mekanika ay isang sangay ng pisika na isinasaalang-alang ang pinakasimpleng anyo ng paggalaw ng bagay - mekanikal na paggalaw.

Ang mekanikal na paggalaw ay nauunawaan bilang isang pagbabago sa posisyon ng katawan na pinag-aaralan sa kalawakan sa paglipas ng panahon na may kaugnayan sa isang tiyak na layunin o sistema ng mga katawan na may kondisyong itinuturing na hindi gumagalaw. Ang ganitong sistema ng mga katawan, kasama ang isang orasan, kung saan maaaring mapili ang anumang pana-panahong proseso, ay tinatawag sistema ng sanggunian(S.O.). S.O. madalas na pinipili para sa mga dahilan ng kaginhawahan.

Para sa isang matematikal na paglalarawan ng paggalaw na may S.O. iniuugnay nila ang isang coordinate system, kadalasang hugis-parihaba.

Ang pinakasimpleng katawan sa mekanika ay isang materyal na punto. Ito ay isang katawan na ang mga sukat ay maaaring mapabayaan sa ilalim ng mga kondisyon ng isang naibigay na gawain.

Anumang katawan na ang mga sukat ay hindi maaaring pabayaan ay itinuturing na isang sistema ng mga materyal na puntos.

Ang mekanika ay nahahati sa kinematika, na tumatalakay sa geometriko na paglalarawan ng paggalaw nang hindi pinag-aaralan ang mga sanhi nito, dinamika, na pinag-aaralan ang mga batas ng paggalaw ng mga katawan sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa, at mga estatika, na nag-aaral ng mga kondisyon para sa ekwilibriyo ng mga katawan.

2. Point kinematics

Kinematics pinag-aaralan ang space-time na paggalaw ng mga katawan. Gumaganap siya sa mga konsepto tulad ng displacement, path , oras t , bilis ng paggalaw , acceleration.

Ang linya na inilalarawan ng isang materyal na punto sa panahon ng paggalaw nito ay tinatawag na isang tilapon. Ayon sa hugis ng trajectory ng paggalaw, nahahati sila sa rectilinear at curvilinear. Vector , ang pagkonekta sa inisyal na I at huling 2 puntos ay tinatawag na displacement (Fig. I.I).

Ang bawat sandali ng oras t ay tumutugma sa sarili nitong radius vector
:

T Paano mailalarawan ang paggalaw ng isang punto ng isang vector function.

na ating tinutukoy vector paraan upang tukuyin ang paggalaw, o tatlong scalar function

x= x(t); y= y(t); z= z(t) , (1.2)

na tinatawag na kinematic equation. Tinutukoy nila ang gawain ng paggalaw coordinate paraan.

Ang paggalaw ng punto ay matutukoy din kung para sa bawat sandali ng oras ang posisyon ng punto sa tilapon ay nakatakda, i.e. pagkagumon

Tinutukoy nito ang gawain ng paggalaw natural paraan.

Ang bawat isa sa mga formula na ito ay batas paggalaw ng punto.

3. Bilis

Kung ang sandali ng oras t 1 ay tumutugma sa radius vector , a
, pagkatapos ay para sa pagitan
gagalaw ang katawan
. Sa kasong ito average na bilis
para sa t tinatawag nila ang halaga

, (1.4)

na, na may kaugnayan sa tilapon, ay isang secant na dumadaan sa mga punto I at 2. bilis sa oras t ay tinatawag na isang vector

, (1.5)

Mula sa kahulugang ito ay sumusunod na ang bilis sa bawat punto ng tilapon ay nakadirekta nang tangential dito. Mula sa (1.5) sumusunod na ang mga projection at ang modulus ng velocity vector ay tinutukoy ng mga expression:

Kung ang batas ng paggalaw (1.3) ay ibinigay, kung gayon ang modulus ng velocity vector ay tinutukoy bilang mga sumusunod:

, (1.7)

Kaya, alam ang batas ng paggalaw (I.I), (1.2), (1.3), maaaring kalkulahin ng isa ang vector at module ng doktor ng bilis, at, sa kabaligtaran, alam ang bilis mula sa mga formula (1.6), (1.7), isa maaaring kalkulahin ang mga coordinate at landas.

4. Pagpapabilis

Sa arbitrary na paggalaw, patuloy na nagbabago ang velocity vector. Ang halaga na nagpapakilala sa rate ng pagbabago ng velocity vector ay tinatawag na acceleration.

Kung nasa. punto sa oras t 1 punto bilis , at sa t 2 - , pagkatapos ay ang pagtaas ng bilis ay magiging (Fig.1.2). Katamtamang pagbilis n
Kasabay nito

pero instant

, (1.9)

Para sa projection at acceleration module mayroon kaming: , (1.10)

Kung ang natural na paraan ng paggalaw ay ibinigay, kung gayon ang acceleration ay maaaring matukoy sa ganitong paraan. Ang bilis ay nag-iiba sa magnitude at direksyon, incremental na bilis nabulok sa dalawang dami;
- nakadirekta kasama (speed increment sa magnitude) at
- nakadirekta patayo (increment. bilis sa direksyon), i.e. = + (Fig.I.3). Mula sa (1.9) nakukuha natin:

(1.11);
(1.12)

Tinutukoy ng tangential (tangential) acceleration ang rate ng pagbabago sa magnitude (1.13)

normal (centripetal acceleration) ay nagpapakilala sa bilis ng pagbabago sa direksyon. Upang makalkula a n isaalang-alang

OMN at MPQ sa ilalim ng kondisyon ng isang maliit na paggalaw ng punto sa kahabaan ng trajectory. Mula sa pagkakatulad ng mga tatsulok na ito ay makikita natin ang PQ:MP=MN:OM:

Ang kabuuang acceleration sa kasong ito ay tinutukoy bilang mga sumusunod:

, (1.15)

5. Mga halimbawa

I. Equal-variable rectilinear motion. Ito ay isang paggalaw na may patuloy na pagbilis
). Mula sa (1.8) makikita natin

o
, saan v 0 - bilis sa oras t 0 . Ipagpalagay t 0 =0, nahanap namin
, at ang layo ng nilakbay S mula sa formula (I.7):

saan S Ang 0 ay isang pare-pareho na tinutukoy mula sa mga paunang kondisyon.

2. Unipormeng paggalaw sa isang bilog. Sa kasong ito, ang bilis ay nagbabago lamang sa direksyon, iyon ay
- centripetal acceleration.

I. Pangunahing konsepto

Ang paggalaw ng mga katawan sa espasyo ay ang resulta ng kanilang mekanikal na pakikipag-ugnayan sa isa't isa, bilang isang resulta kung saan mayroong pagbabago sa paggalaw ng mga katawan o ang kanilang pagpapapangit. Bilang isang mara ng mekanikal na pakikipag-ugnayan sa dinamika, isang dami ang ipinakilala - ang puwersa . Para sa isang naibigay na katawan, ang puwersa ay isang panlabas na kadahilanan, at ang likas na katangian ng paggalaw ay nakasalalay din sa pag-aari ng katawan mismo - ang pagsunod sa panlabas na impluwensya na ginawa dito o ang antas ng pagkawalang-galaw ng katawan. Ang sukat ng inertia ng isang katawan ay ang masa nito. t depende sa dami ng bagay sa katawan.

Kaya, ang mga pangunahing konsepto ng mekanika ay: gumagalaw na bagay, espasyo at oras bilang mga anyo ng pagkakaroon ng gumagalaw na bagay, masa bilang sukatan ng pagkawalang-galaw ng mga katawan, puwersa bilang sukatan ng mekanikal na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga katawan. Natutukoy ang mga ugnayan sa pagitan ng mga konseptong ito. ayon sa batas! mga paggalaw na binuo ni Newton bilang isang paglalahat at pagpipino ng mga eksperimentong katotohanan.

2. Mga batas ng mekanika

1st batas. Ang anumang katawan ay nagpapanatili ng isang estado ng pahinga o pare-parehong rectilinear motion, habang ang mga panlabas na impluwensya ay hindi nagbabago sa estado na ito. Ang unang batas ay naglalaman ng batas ng pagkawalang-galaw, pati na rin ang kahulugan ng puwersa bilang isang dahilan na lumalabag sa inertial na estado ng katawan. Upang maipahayag ito sa matematika, ipinakilala ni Newton ang konsepto ng momentum o momentum ng isang katawan:

(2.1)

saka kung

ika-2 batas. Ang pagbabago sa momentum ay proporsyonal sa inilapat na puwersa at nangyayari sa direksyon ng puwersang ito. Pagpili ng mga yunit ng pagsukat m at upang ang koepisyent ng proporsyonalidad ay katumbas ng pagkakaisa, nakuha natin

o
(2.2)

Kung habang nagmamaneho m= const , pagkatapos

o
(2.3)

Sa kasong ito, ang ika-2 batas ay nabuo bilang mga sumusunod: ang puwersa ay katumbas ng produkto ng masa ng katawan at ang pagbilis nito. Ang batas na ito ay ang pangunahing batas ng dinamika at nagbibigay-daan sa amin upang mahanap ang batas ng paggalaw ng mga katawan mula sa mga ibinigay na puwersa at mga paunang kondisyon. ika-3 batas. Ang mga puwersa kung saan ang dalawang katawan ay kumikilos sa bawat isa ay pantay at nakadirekta sa magkasalungat na direksyon, i.e.
, (2.4)

Ang mga batas ni Newton ay nakakakuha ng isang tiyak na kahulugan pagkatapos ipahiwatig ang mga tiyak na puwersa na kumikilos sa katawan. Halimbawa, kadalasan sa mekanika ang paggalaw ng mga katawan ay sanhi ng pagkilos ng mga naturang pwersa: puwersa ng gravitational
, kung saan ang r ay ang distansya sa pagitan ng mga katawan, ay ang gravitational constant; gravity - ang puwersa ng gravity malapit sa ibabaw ng Earth, P= mg; pwersa ng friction
, saan k batayan klasiko mekanika ay mga batas ni Newton. Pag-aaral ng kinematika...

Mga pangunahing kaalaman dami mekanika at ang kahalagahan nito para sa kimika

Abstract >> Chemistry

Ito ay sa electromagnetic na pakikipag-ugnayan na ang pagkakaroon at pisikal mga katangian ng atomic-molecular system, - mahina ... - ang mga unang seksyon klasiko teorya ( mekanika at thermodynamics), sa batayan kung aling mga pagtatangka ang ginawa upang bigyang-kahulugan ...

Paglalapat ng mga konsepto klasiko mekanika at thermodynamics

Pagsubok sa trabaho >> Physics

Pangunahin pisikal ang teorya, na may mataas na katayuan sa modernong pisika, ay klasiko Mechanics, mga pangunahing kaalaman... . Ang mga batas klasiko mekanika at mga pamamaraan ng pagsusuri sa matematika ay nagpakita ng kanilang pagiging epektibo. Pisikal eksperimento...

Ang mga pangunahing ideya ng quantum mekanika

Abstract >> Physics

Nakahiga sa batayan quantum mechanical na paglalarawan ng mga microsystem, katulad ng mga equation ni Hamilton sa klasiko mekanika. Sa... ang ideya ng quantum mekanika bumabagsak sa mga sumusunod: lahat pisikal dami klasiko mekanika sa quantum mekanika tugma sa "kanila"...

Ang paglitaw ng mga klasikal na mekanika ay ang simula ng pagbabagong-anyo ng pisika sa isang mahigpit na agham, iyon ay, isang sistema ng kaalaman na nagpapatunay sa katotohanan, objectivity, validity at verifiability ng parehong mga paunang prinsipyo nito at ang mga huling konklusyon nito. Ang paglitaw na ito ay naganap noong siglo XVI-XVII at nauugnay sa mga pangalan nina Galileo Galilei, Rene Descartes at Isaac Newton. Sila ang nagsagawa ng "mathematization" ng kalikasan at naglatag ng mga pundasyon para sa isang eksperimental-matematikong pananaw sa kalikasan. Iniharap nila ang kalikasan bilang isang hanay ng mga "materyal" na puntos na mayroong spatial-geometric (hugis), quantitative-mathematical (number, magnitude) at mekanikal (motion) na mga katangian at mga nauugnay na sanhi-at-epekto na relasyon na maaaring ipahayag sa mga mathematical equation.

Ang simula ng pagbabago ng pisika sa isang mahigpit na agham ay inilatag ni G. Galileo. Bumuo si Galileo ng ilang pangunahing mga prinsipyo at batas ng mekanika. Namely:

- prinsipyo ng pagkawalang-galaw, ayon sa kung saan, kapag ang isang katawan ay gumagalaw sa isang pahalang na eroplano nang hindi nakatagpo ng anumang pagtutol sa paggalaw, kung gayon ang paggalaw nito ay pare-pareho at patuloy na magpapatuloy kung ang eroplano ay umaabot sa kalawakan nang walang katapusan;

- prinsipyo ng relativity, ayon sa kung saan sa mga inertial system ang lahat ng mga batas ng mekanika ay pareho at hindi posible, sa loob, upang matukoy kung ito ay gumagalaw sa isang tuwid na linya at pantay o nasa pahinga;

- prinsipyo ng konserbasyon ng bilis at pagpapanatili ng mga spatial at temporal na pagitan sa panahon ng paglipat mula sa isang inertial system patungo sa isa pa. Ito ay sikat pagbabagong-anyo ng Galilea.

Nakatanggap ang mga mekanika ng isang holistic na pananaw ng isang lohikal-matematikong organisadong sistema ng mga pangunahing konsepto, prinsipyo at batas sa mga gawa ni Isaac Newton. Una sa lahat, sa akdang "Mathematical Principles of Natural Philosophy" Sa gawaing ito, ipinakilala ni Newton ang mga konsepto: timbang, o ang dami ng bagay, pagkawalang-kilos, o ang pag-aari ng isang katawan upang labanan ang pagbabago sa estado ng pahinga o paggalaw, ang bigat, bilang sukatan ng masa, puwersa, o isang aksyon na ginawa sa isang katawan upang baguhin ang estado nito.

Ang Newton ay nakikilala sa pagitan ng ganap (totoo, matematika) na espasyo at oras, na hindi nakasalalay sa mga katawan sa kanila at palaging katumbas ng kanilang sarili, at kamag-anak na espasyo at oras - gumagalaw na mga bahagi ng espasyo at nasusukat na tagal ng oras.

Ang isang espesyal na lugar sa konsepto ni Newton ay inookupahan ng doktrina ng grabidad o gravity, kung saan pinagsasama niya ang paggalaw ng "makalangit" at makalupang mga katawan. Kasama sa pagtuturong ito ang mga pahayag:

Ang gravity ng isang katawan ay proporsyonal sa dami ng bagay o masa na nakapaloob dito;

Ang gravity ay proporsyonal sa masa;

Gravity o grabidad at mayroong puwersang iyon na kumikilos sa pagitan ng lupa at ng buwan sa kabaligtaran na proporsyon sa parisukat ng distansya sa pagitan nila;

Ang puwersa ng gravitational na ito ay kumikilos sa pagitan ng lahat ng materyal na katawan sa malayo.

Tungkol sa likas na katangian ng puwersa ng grabidad, sinabi ni Newton: "Hindi ako nag-imbento ng mga hypotheses."

Ang mekanika ng Galileo-Newton, na binuo sa mga gawa ni D. Alambert, Lagrange, Laplace, Hamilton ... kalaunan ay nakatanggap ng isang maayos na anyo na tumutukoy sa pisikal na larawan ng mundo noong panahong iyon. Ang larawang ito ay batay sa mga prinsipyo ng pagkakakilanlan sa sarili ng pisikal na katawan; ang kalayaan nito mula sa espasyo at oras; determinismo, iyon ay, isang mahigpit na hindi malabo na sanhi-at-epekto na relasyon sa pagitan ng mga tiyak na estado ng mga pisikal na katawan; reversibility ng lahat ng pisikal na proseso.

Thermodynamics.

Ang mga pag-aaral ng proseso ng pag-convert ng init sa trabaho at vice versa, na isinagawa noong ika-19 na siglo ni S. Kalno, R. Mayer, D. Joule, G. Hemholtz, R. Clausius, W. Thomson (Lord Kelvin), ay humantong sa ang mga konklusyon tungkol sa kung saan isinulat ni R. Mayer: "Paggalaw, init ..., ang kuryente ay mga phenomena na sinusukat ng bawat isa at pumasa sa isa't isa ayon sa ilang mga batas." Ginawa-generalize ni Gemholtz ang pahayag ni Mayer sa konklusyon: "Ang kabuuan ng panahunan at buhay na pwersa na umiiral sa kalikasan ay pare-pareho." Pino ni William Thomson ang mga konsepto ng "matinding at buhay na puwersa" sa mga konsepto ng potensyal at kinetic na enerhiya, na tinukoy ang enerhiya bilang kakayahang gumawa ng trabaho. R. Clausius summarized ang mga ideya sa pagbabalangkas: "Ang enerhiya ng mundo ay pare-pareho." Kaya, sa pamamagitan ng magkasanib na pagsisikap ng komunidad ng mga physicist, isang pangunahing para sa lahat ng pisikal kaalaman sa batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya.

Ang mga pag-aaral ng mga proseso ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya ay humantong sa pagtuklas ng isa pang batas - batas sa pagtaas ng entropy. "Ang paglipat ng init mula sa isang mas malamig na katawan sa isang mas mainit," ang isinulat ni Clausius, "ay hindi maaaring maganap nang walang kabayaran." Tinatawag na sukatan ng kakayahan ng init na baguhin si Clausius entropy. Ang kakanyahan ng entropy ay ipinahayag sa katotohanan na sa anumang nakahiwalay na sistema, ang mga proseso ay dapat magpatuloy sa direksyon ng pag-convert ng lahat ng uri ng enerhiya sa init habang pinapantayan ang mga pagkakaiba sa temperatura na umiiral sa system. Nangangahulugan ito na ang mga tunay na pisikal na proseso ay nagpapatuloy nang hindi maibabalik. Ang prinsipyo na nagsasaad ng tendensya ng entropy sa isang maximum ay tinatawag na pangalawang batas ng thermodynamics. Ang unang batas ay ang batas ng konserbasyon at pagbabago ng enerhiya.

Ang prinsipyo ng pagtaas ng entropy ay nagdulot ng isang bilang ng mga problema para sa pisikal na pag-iisip: ang ugnayan sa pagitan ng reversibility at irreversibility ng mga pisikal na proseso, ang mga pormalidad ng pag-iingat ng enerhiya, na hindi kayang gumawa ng trabaho sa homogeneity ng temperatura ng mga katawan. Ang lahat ng ito ay nangangailangan ng mas malalim na pagpapatibay ng mga prinsipyo ng thermodynamics. Una sa lahat, ang likas na katangian ng init.

Ang isang pagtatangka sa gayong katwiran ay ginawa ni Ludwig Boltzmann, na, umaasa sa molecular-atomic na konsepto ng kalikasan ng init, ay dumating sa konklusyon na istatistika ang likas na katangian ng pangalawang batas ng thermodynamics, dahil dahil sa malaking bilang ng mga molekula na bumubuo sa mga macroscopic na katawan, at ang matinding bilis at randomness ng kanilang paggalaw, napapansin lamang natin. average na mga halaga. Ang pagpapasiya ng mga average na halaga ay isang problema ng teorya ng posibilidad. Sa pinakamataas na equilibrium ng temperatura, ang kaguluhan ng molecular motion ay pinakamataas din, kung saan ang anumang pagkakasunud-sunod ay nawawala. Ang tanong ay lumitaw: maaari at, kung gayon, paano, mula sa kaguluhan ay maaaring muling bumangon ang kaayusan? Masasagot lamang ito ng pisika sa loob ng isang daang taon, sa pamamagitan ng pagpapakilala ng prinsipyo ng simetrya at ang prinsipyo ng synergy.

Electrodynamics.

Sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo, ang physics ng electrical at magnetic phenomena ay umabot sa isang tiyak na pagkumpleto. Natuklasan ang ilan sa pinakamahahalagang batas ng Coulomb, ang batas ni Ampère, ang batas ng electromagnetic induction, ang mga batas ng direktang agos, atbp. Ang lahat ng mga batas na ito ay batay sa pangmatagalang prinsipyo. Ang pagbubukod ay ang mga pananaw ni Faraday, na naniniwala na ang mga de-koryenteng pagkilos ay ipinapadala sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na daluyan, iyon ay, sa batayan ng prinsipyo ng maikling saklaw. Batay sa mga ideya ni Faraday, ipinakilala ng English physicist na si J. Maxwell ang konsepto electromagnetic field at inilalarawan ang estado ng bagay na "natuklasan" niya sa kanyang mga equation. "... Ang electromagnetic field, - isinulat ni Maxwell, - ay ang bahagi ng espasyo na naglalaman at pumapalibot sa mga katawan na nasa elektrikal o magnetic na estado." Sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga equation ng electromagnetic field, nakuha ni Maxwell ang wave equation, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon mga electromagnetic wave, na ang bilis ng pagpapalaganap sa hangin ay katumbas ng bilis ng liwanag. Ang pagkakaroon ng naturang mga electromagnetic wave ay eksperimento na nakumpirma ng German physicist na si Heinrich Hertz noong 1888.

Upang maipaliwanag ang pakikipag-ugnayan ng mga electromagnetic wave sa bagay, ang German physicist na si Hendrik Anton Lorenz ay naglagay ng hypothesis tungkol sa pagkakaroon. elektron, iyon ay, isang maliit na particle na may kuryente, na naroroon sa napakalaking dami sa lahat ng mabibigat na katawan. Ipinaliwanag ng hypothesis na ito ang phenomenon ng paghahati ng spectral lines sa magnetic field na natuklasan noong 1896 ng German physicist na si Zeeman. Noong 1897, eksperimento na kinumpirma ni Thomson ang pagkakaroon ng pinakamaliit na particle o electron na may negatibong charge.

Kaya, sa loob ng balangkas ng klasikal na pisika, lumitaw ang isang medyo maayos at kumpletong larawan ng mundo, na naglalarawan at nagpapaliwanag ng paggalaw, grabidad, init, kuryente at magnetismo, at liwanag. Nagbigay ito kay Lord Kelvin (Thomson) ng isang dahilan upang sabihin na ang gusali ng pisika ay praktikal na itinayo, ilang mga detalye lamang ang nawawala...

Una, lumabas na ang mga equation ni Maxwell ay non-invariant sa ilalim ng Galilean transformations. Pangalawa, ang teorya ng aether, bilang isang absolute coordinate system, kung saan ang mga equation ni Maxwell ay "nakalakip", ay hindi nakatagpo ng eksperimentong kumpirmasyon. Ipinakita ng eksperimento ng Michelson-Morley na walang pagdepende sa bilis ng liwanag sa direksyon sa isang gumagalaw na sistema ng coordinate Hindi. Si Hendrik Lorentz, isang tagasuporta ng pangangalaga ng mga equation ni Maxwell, na "nakalakip" ang mga equation na ito sa eter bilang isang ganap na frame ng sanggunian, isinakripisyo ang prinsipyo ng relativity ni Galileo, ang mga pagbabago nito at nagbalangkas ng kanyang sariling mga pagbabago. Sinundan ito mula sa mga pagbabagong-anyo ni G. Lorentz na ang mga spatial at temporal na pagitan ay hindi nagbabago sa paglipat mula sa isang inertial na frame ng sanggunian patungo sa isa pa. Magiging maayos ang lahat, ngunit ang pagkakaroon ng isang ganap na daluyan - ang eter, ay hindi nakumpirma, tulad ng nabanggit, sa eksperimento. Ito ay isang krisis.

di-klasikal na pisika. Espesyal na teorya ng relativity.

Sa paglalarawan sa lohika ng paglikha ng espesyal na teorya ng relativity, sumulat si Albert Einstein sa isang magkasanib na aklat kasama si L. Infeld: "Ngayon, pagsama-samahin natin ang mga katotohanang iyon na sapat nang napatunayan ng karanasan, hindi na nag-aalala tungkol sa problema ng eter:

1. Ang bilis ng liwanag sa walang laman na espasyo ay palaging pare-pareho, anuman ang paggalaw ng pinagmumulan ng liwanag o receiver.

2. Sa dalawang coordinate system na gumagalaw nang rectilinearly at pare-parehong nauugnay sa isa't isa, ang lahat ng mga batas ng kalikasan ay mahigpit na pareho, at walang paraan ng pag-detect ng ganap na rectilinear at pare-parehong paggalaw ...

Ang unang posisyon ay nagpapahayag ng katatagan ng bilis ng liwanag, ang pangalawa ay nag-generalize ng prinsipyo ng relativity ni Galileo, na binuo para sa mekanikal na mga phenomena, sa lahat ng nangyayari sa kalikasan. Ang pagbabagong-anyo ng Galilea, dahil ito ay sumasalungat sa katatagan ng bilis ng liwanag, at inilagay ang simula ng espesyal na teorya ng relativity. Sa tinanggap na dalawang prinsipyo: ang katatagan ng bilis ng liwanag at ang katumbas ng lahat ng inertial frame ng sanggunian, idinagdag ni Einstein. ang prinsipyo ng invariance ng lahat ng mga batas ng kalikasan na may paggalang sa mga pagbabagong-anyo ni H. Lorentz.Samakatuwid, ang parehong mga batas ay may bisa sa lahat ng mga inertial frame, at ang paglipat mula sa isang sistema patungo sa isa pa ay ibinibigay ng Lorentz transformations, na nangangahulugan na ang ritmo ng isang gumagalaw na orasan at ang haba ng gumagalaw na mga rod ay depende sa bilis: ang baras ay liliit sa zero kung ang bilis nito ay umabot sa bilis ng liwanag, at ang ritmo ng gumagalaw na orasan ay bumagal, ang orasan ay ganap na hihinto kung ito ay makakagalaw. kasama si ck lagablab ng liwanag.

Kaya, ang Newtonian absolute time, space, motion, na kung saan ay, kung baga, independiyente sa mga gumagalaw na katawan at kanilang estado, ay inalis mula sa pisika.

Pangkalahatang teorya ng relativity.

Sa aklat na nabanggit na, nagtanong si Einstein: "Maaari ba tayong bumalangkas ng mga pisikal na batas sa paraang wasto ang mga ito para sa lahat ng mga sistema ng coordinate, hindi lamang para sa mga sistemang gumagalaw nang patuwid at pare-pareho, kundi pati na rin para sa mga sistemang ganap na gumagalaw nang may paggalang sa isa't isa? " . At siya ay sumagot: "Ito ay lumalabas na posible."

Ang pagkawala ng kanilang "kalayaan" mula sa mga gumagalaw na katawan at mula sa isa't isa sa espesyal na teorya ng relativity, espasyo at oras, kumbaga, "natagpuan" ang isa't isa sa isang solong space-time na apat na dimensional na continuum. Ang may-akda ng continuum, ang mathematician na si Hermann Minkowski, ay inilathala noong 1908 ang akdang "Foundations of the Theory of Electromagnetic Processes", kung saan siya ay nagtalo na simula ngayon ang espasyo mismo at ang oras mismo ay dapat na bawasan sa papel ng mga anino, at ilang uri lamang. ng koneksyon ng pareho ay dapat pa ring mapanatili ang kalayaan. A. Ang ideya ni Einstein ay kumakatawan sa lahat ng pisikal na batas bilang mga pag-aari ang continuum na ito panukat. Mula sa bagong posisyong ito, isinasaalang-alang ni Einstein ang batas ng grabidad ni Newton. sa halip na puwersa ng grabidad nagsimula na siyang mag-opera larangan ng gravitational. Ang mga gravitational field ay kasama sa space-time continuum bilang "curvature" nito. Ang continuum metric ay naging isang non-Euclidean, "Riemannian" na sukatan. Ang "curvature" ng continuum ay nagsimulang ituring bilang resulta ng distribusyon ng mga masa na gumagalaw dito. Ipinaliwanag ng bagong teorya ang tilapon ng pag-ikot ng Mercury sa Araw, na hindi naaayon sa batas ng grabidad ng Newtonian, gayundin ang pagpapalihis ng sinag ng liwanag ng bituin na dumadaan malapit sa Araw.

Kaya, ang konsepto ng "inertial coordinate system" ay inalis mula sa pisika at ang pahayag ng pangkalahatan prinsipyo ng relativity: anumang coordinate system ay pantay na angkop para sa paglalarawan ng mga natural na phenomena.

Quantum mechanics.

Ang pangalawa, ayon kay Lord Kelvin (Thomson), ang nawawalang elemento upang makumpleto ang pagtatayo ng physics sa pagliko ng ika-19-20 na siglo ay isang seryosong pagkakaiba sa pagitan ng teorya at eksperimento sa pag-aaral ng mga batas ng thermal radiation ng isang ganap na itim katawan. Ayon sa umiiral na teorya, dapat itong tuluy-tuloy, tuloy-tuloy. Gayunpaman, humantong ito sa mga paradoxical na konklusyon, tulad ng katotohanan na ang kabuuang enerhiya na ibinubuga ng isang itim na katawan sa isang naibigay na temperatura ay katumbas ng infinity (ang Rayleigh-Gene formula). Upang malutas ang problema, ang German physicist na si Max Planck ay naglagay ng hypothesis noong 1900 na ang matter ay hindi maaaring maglabas o sumipsip ng enerhiya maliban sa may hangganan na mga bahagi (quanta) na proporsyonal sa ibinubuga (o hinihigop) na dalas. Ang enerhiya ng isang bahagi (quantum) E=hn, kung saan ang n ay ang dalas ng radiation, at ang h ay isang unibersal na pare-pareho. Ang hypothesis ni Planck ay ginamit ni Einstein upang ipaliwanag ang photoelectric effect. Ipinakilala ni Einstein ang konsepto ng light quantum o photon. Siya rin ang nagsuggest niyan liwanag, ayon sa formula ni Planck, ay may parehong wave at quantum properties. Sa komunidad ng mga physicist, nagsimula silang mag-usap tungkol sa wave-particle duality, lalo na noong 1923 isa pang phenomenon ang natuklasan na nagpapatunay sa pagkakaroon ng mga photon - ang Compton effect.

Noong 1924, pinalawak ni Louis de Broglie ang ideya ng dual corpuscular-wave na kalikasan ng liwanag sa lahat ng mga particle ng bagay, na ipinakilala ang konsepto ng mga alon ng bagay. Samakatuwid, maaari ding magsalita tungkol sa mga katangian ng alon ng elektron, halimbawa, tungkol sa diffraction ng elektron, na itinatag sa eksperimento. Gayunpaman, ang mga eksperimento ni R. Feynman na may mga electron ay "nagbomba" sa isang kalasag na may dalawang butas ay nagpakita na imposible, sa isang banda, na sabihin sa pamamagitan ng kung aling butas ang isang electron ay lilipad, iyon ay, upang tumpak na matukoy ang coordinate nito, at sa kabilang banda. , hindi upang i-distort ang pattern ng pamamahagi ng mga nakarehistrong electron, nang hindi nilalabag ang likas na katangian ng interference. Nangangahulugan ito na maaari nating malaman ang alinman sa posisyon ng elektron o ang momentum, ngunit hindi pareho.

Tinanong ng eksperimentong ito ang mismong konsepto ng isang particle sa klasikal na kahulugan ng tumpak na lokalisasyon sa espasyo at oras.

Ang paliwanag ng "hindi klasikal" na pag-uugali ng microparticle ay unang ibinigay ng German physicist na si Werner Heisenberg. Ang huli ay bumalangkas ng batas ng paggalaw ng isang microparticle, ayon sa kung saan ang kaalaman sa eksaktong coordinate ng particle ay humahantong sa kumpletong kawalan ng katiyakan ng momentum nito, at vice versa, ang eksaktong kaalaman sa momentum ng particle ay humahantong sa kumpletong kawalan ng katiyakan ng nito. mga coordinate. Itinatag ni W. Heisenberg ang ratio ng mga kawalan ng katiyakan sa mga halaga ng coordinate at momentum ng isang microparticle:

Dx * DP x ³ h, kung saan ang Dx ay ang kawalan ng katiyakan sa halaga ng coordinate; DP x - kawalan ng katiyakan sa halaga ng salpok; h ay ang pare-pareho ni Planck. Ang batas na ito at ang ugnayang walang katiyakan ay tinatawag prinsipyo ng kawalan ng katiyakan Heisenberg.

Sa pagsusuri sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, ipinakita ng Danish physicist na si Niels Bohr na, depende sa setting ng eksperimento, ang isang microparticle ay nagpapakita ng alinman sa kanyang corpuscular nature o isang wave nature. ngunit hindi pareho nang sabay-sabay. Dahil dito, ang dalawang likas na katangian ng microparticle na ito ay kapwa nagbubukod sa isa't isa, at sa parehong oras ay dapat isaalang-alang bilang pantulong, at ang kanilang paglalarawan batay sa dalawang klase ng mga eksperimentong sitwasyon (corpuscular at wave) - isang mahalagang paglalarawan ng microparticle. Walang isang maliit na butil "sa kanyang sarili", ngunit isang sistema na "particle - device". Ang mga konklusyong ito ni N. Bora ay tinawag prinsipyo ng complementarity.

Sa balangkas ng pamamaraang ito, ang kawalan ng katiyakan at pagkakatugma ay lumalabas na hindi isang sukatan ng ating kamangmangan, ngunit layunin ng mga katangian ng microparticle, ang microcosm sa kabuuan. Mula dito ay sumusunod na ang istatistikal, probabilistikong mga batas ay nasa kailaliman ng pisikal na katotohanan, at ang mga dinamikong batas ng hindi malabo na sanhi ng pag-asa ay ilang partikular at idealisadong kaso ng pagpapahayag ng mga regular na istatistika.

Relativistic quantum mechanics.

Noong 1927, binigyang pansin ng Ingles na pisiko na si Paul Dirac ang katotohanan na upang ilarawan ang paggalaw ng mga microparticle na natuklasan noong panahong iyon: electron, proton at photon, dahil gumagalaw sila sa bilis na malapit sa bilis ng liwanag, kinakailangan ang paggamit ng espesyal na relativity. . Nag-compile si Dirac ng isang equation na naglalarawan sa paggalaw ng isang electron, na isinasaalang-alang ang mga batas ng parehong quantum mechanics at theory of relativity ni Einstein. Ang equation na ito ay nasiyahan ng dalawang solusyon: ang isang solusyon ay nagbigay ng isang kilalang elektron na may positibong enerhiya, ang isa pa - isang hindi kilalang kambal na elektron, ngunit may negatibong enerhiya. Ito ay kung paano lumitaw ang konsepto ng mga particle at antiparticle na simetriko sa kanila. Nagbunga ito ng tanong: walang laman ba ang vacuum? Matapos ang "pagpapaalis" ni Einstein sa eter, tila walang alinlangan itong walang laman.

Sinasabi ng mga modernong ideya na ang vacuum ay "walang laman" lamang sa karaniwan. Ang isang malaking bilang ng mga virtual na particle at antiparticle ay patuloy na ipinanganak at nawawala sa loob nito. Hindi ito sumasalungat sa prinsipyo ng kawalan ng katiyakan, na mayroon ding ekspresyong DE * Dt ³ h. Ang vacuum sa quantum field theory ay tinukoy bilang ang pinakamababang estado ng enerhiya ng isang quantum field, ang enerhiya nito ay zero lamang sa karaniwan. Kaya ang vacuum ay "isang bagay" na tinatawag na "wala".

Sa paraan sa pagbuo ng isang pinag-isang teorya ng larangan.

Noong 1918, pinatunayan ni Emmy Noether na kung ang isang sistema ay invariant sa ilalim ng ilang pandaigdigang pagbabago, mayroong isang tiyak na halaga ng konserbasyon para dito. Ito ay sumusunod mula dito na ang batas ng konserbasyon (ng enerhiya) ay bunga ng mga simetriko umiiral sa real space-time.

Ang simetrya bilang isang konseptong pilosopikal ay nangangahulugang ang proseso ng pagkakaroon at pagbuo ng magkaparehong mga sandali sa pagitan ng magkaibang at magkasalungat na estado ng mga phenomena sa mundo. Nangangahulugan ito na, kapag pinag-aaralan ang simetrya ng anumang mga sistema, kinakailangang isaalang-alang ang kanilang pag-uugali sa ilalim ng iba't ibang mga pagbabagong-anyo at iisa-isa sa buong hanay ng mga pagbabagong-anyo ang mga umalis. hindi nababago, hindi nagbabago ilang mga function na naaayon sa isinasaalang-alang na mga sistema.

Sa modernong pisika, ginamit ang konsepto sukat ng simetrya. Naiintindihan ng mga manggagawa sa tren ang paglipat mula sa isang makitid na gauge patungo sa isang malawak sa pamamagitan ng pagkakalibrate. Sa pisika, ang pagkakalibrate ay orihinal ding naunawaan bilang pagbabago sa antas o sukat. Sa espesyal na relativity, ang mga batas ng pisika ay hindi nagbabago kaugnay ng pagsasalin o paglilipat kapag nag-calibrate ng distansya. Sa gauge symmetry, ang pangangailangan ng invariance ay nagbibigay ng isang partikular na uri ng pakikipag-ugnayan. Samakatuwid, ang gauge invariance ay nagbibigay-daan sa pagsagot sa tanong na: "Bakit at bakit umiiral ang gayong mga pakikipag-ugnayan sa kalikasan?". Sa kasalukuyan, ang pagkakaroon ng apat na uri ng pisikal na pakikipag-ugnayan ay tinutukoy sa pisika: gravitational, strong, electromagnetic at weak. Lahat ng mga ito ay may likas na sukat at inilalarawan sa pamamagitan ng mga sukat ng sukat, na iba't ibang representasyon ng mga pangkat ng Lie. Ito ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang pangunahing supersymmetric na patlang, na hindi pa nakikilala sa pagitan ng mga uri ng pakikipag-ugnayan. Ang mga pagkakaiba, mga uri ng pakikipag-ugnayan ay resulta ng kusang, kusang paglabag sa simetrya ng orihinal na vacuum. Lumilitaw ang ebolusyon ng uniberso bilang synergistic na proseso ng pag-aayos sa sarili: sa proseso ng pagpapalawak mula sa vacuum supersymmetric state, ang Uniberso ay nagpainit hanggang sa "big bang". Ang karagdagang kurso ng kasaysayan nito ay dumaan sa mga kritikal na punto - mga punto ng bifurcation, kung saan naganap ang mga kusang paglabag sa simetrya ng paunang vacuum. Pahayag mga sistema ng sariling organisasyon sa pamamagitan ng kusang pagkasira ng orihinal na uri ng simetrya sa mga punto ng bifurcation at kumain prinsipyo ng synergy.

Ang pagpili ng direksyon ng self-organization sa mga punto ng bifurcation, iyon ay, sa mga punto ng kusang paglabag sa paunang simetrya, ay hindi sinasadya. Ito ay tinukoy na parang naroroon na sa antas ng vacuum supersymmetry ng "proyekto" ng isang tao, iyon ay, ang "proyekto" ng isang nilalang na nagtatanong kung bakit ganito ang mundo. Ito ay anthropic na prinsipyo, na binuo sa pisika noong 1962 ni D. Dicke.

Ang mga prinsipyo ng relativity, kawalan ng katiyakan, complementarity, symmetry, synergy, ang anthropic na prinsipyo, pati na rin ang paggigiit ng malalim-basic na katangian ng probabilistic causal dependencies na may kaugnayan sa dynamic, hindi malabo na mga dependency na sanhi, ay bumubuo ng kategorya-konseptong istruktura ng modernong gestalt, ang imahe ng pisikal na katotohanan.

Panitikan

1. Akhiezer A.I., Rekalo M.P. Modernong pisikal na larawan ng mundo. M., 1980.

2. Bohr N. Atomic physics at kaalaman ng tao. M., 1961.

3. Bor N. Causality and complementarity// Bor N. Napiling mga akdang siyentipiko sa 2 tomo V.2. M., 1971.

4. Ipinanganak ang M. Physics sa buhay ng aking henerasyon, M., 1061.

5. Broglie L. De. Rebolusyon sa pisika. M., 1963

6. Heisenberg V. Physics and Philosophy. Bahagi at buo. M. 1989.

8. Einstein A., Infeld L. Ang ebolusyon ng pisika. M., 1965.

Ang tugatog ng gawaing siyentipiko ni I. Newton ay ang kanyang walang kamatayang akdang "The Mathematical Principles of Natural Philosophy", na unang inilathala noong 1687. Sa loob nito, ibinuod niya ang mga resulta na nakuha ng kanyang mga nauna at ang kanyang sariling pananaliksik at nilikha sa unang pagkakataon ang isang solong magkatugmang sistema ng terrestrial at celestial na mekanika, na naging batayan ng lahat ng klasikal na pisika.

Dito nagbigay si Newton ng mga kahulugan ng mga unang konsepto - ang dami ng bagay, katumbas ng masa, densidad; dami ng paggalaw na katumbas ng momentum, at iba't ibang uri ng puwersa. Sa pagbabalangkas ng konsepto ng dami ng bagay, nagpatuloy siya sa ideya na ang mga atomo ay binubuo ng ilang nag-iisang pangunahing bagay; Ang density ay naunawaan bilang ang antas kung saan ang isang yunit ng dami ng isang katawan ay napuno ng pangunahing bagay.

Binabalangkas ng gawaing ito ang teorya ng unibersal na grabitasyon ni Newton, kung saan binuo niya ang teorya ng paggalaw ng mga planeta, satellite at kometa na bumubuo sa solar system. Batay sa batas na ito, ipinaliwanag niya ang phenomenon ng tides at ang compression ng Jupiter. Ang konsepto ni Newton ay ang batayan para sa maraming mga teknikal na pagsulong sa loob ng mahabang panahon. Maraming mga pamamaraan ng siyentipikong pananaliksik sa iba't ibang larangan ng natural na agham ang nabuo sa pundasyon nito.

Ang resulta ng pag-unlad ng mga klasikal na mekanika ay ang paglikha ng isang pinag-isang mekanikal na larawan ng mundo, kung saan ang buong pagkakaiba-iba ng husay ng mundo ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga pagkakaiba sa paggalaw ng mga katawan, na napapailalim sa mga batas ng Newtonian mechanics.

Ang mga mekanika ni Newton, sa kaibahan sa mga nakaraang mekanikal na konsepto, ay naging posible upang malutas ang problema ng anumang yugto ng paggalaw, parehong nauna at kasunod, at sa anumang punto sa kalawakan na may mga kilalang katotohanan na tumutukoy sa paggalaw na ito, pati na rin ang kabaligtaran na problema ng pagtukoy ang laki at direksyon ng mga salik na ito.sa anumang puntong may alam na mga pangunahing elemento ng paggalaw. Dahil dito, maaaring gamitin ang Newtonian mechanics bilang isang paraan para sa quantitative analysis ng mechanical motion.

Ang batas ng unibersal na grabitasyon.

Ang batas ng unibersal na grabitasyon ay natuklasan ni I. Newton noong 1682. Ayon sa kanyang hypothesis, kumikilos ang mga kaakit-akit na pwersa sa pagitan ng lahat ng mga katawan ng Uniberso, na nakadirekta sa linya na nagkokonekta sa mga sentro ng masa. Para sa isang katawan sa anyo ng isang homogenous na bola, ang sentro ng masa ay tumutugma sa gitna ng bola.

Sa mga sumunod na taon, sinubukan ni Newton na humanap ng pisikal na paliwanag para sa mga batas ng planetary motion na natuklasan ni I. Kepler sa simula ng ika-17 siglo, at magbigay ng quantitative expression para sa gravitational forces. Kaya, alam kung paano gumagalaw ang mga planeta, nais ni Newton na matukoy kung anong mga puwersa ang kumikilos sa kanila. Ang landas na ito ay tinatawag na kabaligtaran na problema ng mekanika.

Kung ang pangunahing gawain ng mekanika ay upang matukoy ang mga coordinate ng isang katawan ng kilalang masa at ang bilis nito sa anumang sandali ng oras mula sa mga kilalang pwersa na kumikilos sa katawan, kung gayon kapag nilutas ang kabaligtaran na problema, kinakailangan upang matukoy ang mga puwersa na kumikilos sa ang katawan kung alam kung paano ito gumagalaw.

Ang solusyon sa problemang ito ay humantong kay Newton sa pagtuklas ng batas ng unibersal na grabitasyon: "Ang lahat ng mga katawan ay naaakit sa isa't isa na may puwersa na direktang proporsyonal sa kanilang mga masa at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila."

Mayroong ilang mahahalagang puna na dapat gawin tungkol sa batas na ito.

1, ang pagkilos nito ay tahasang umaabot sa lahat ng pisikal na materyal na katawan sa Uniberso nang walang pagbubukod.

2 ang puwersa ng gravity ng Earth sa ibabaw nito ay pantay na nakakaapekto sa lahat ng materyal na katawan na matatagpuan saanman sa mundo. Sa ngayon, ang puwersa ng grabidad ay kumikilos sa atin, at talagang nararamdaman natin ito bilang ating sariling timbang. Kung maghulog tayo ng isang bagay, ito, sa ilalim ng impluwensya ng parehong puwersa, ay dadagsa sa lupa na may pare-parehong pagbilis.

Maraming mga phenomena ang ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkilos ng mga puwersa ng unibersal na grabitasyon sa kalikasan: ang paggalaw ng mga planeta sa solar system, mga artipisyal na satellite ng Earth - lahat ng mga ito ay ipinaliwanag sa batayan ng batas ng unibersal na grabitasyon at ang mga batas ng dinamika. .

Si Newton ang unang nagmungkahi na ang mga puwersa ng gravitational ay tumutukoy hindi lamang sa paggalaw ng mga planeta ng solar system; kumikilos sila sa pagitan ng anumang katawan ng Uniberso. Ang isa sa mga pagpapakita ng puwersa ng unibersal na grabitasyon ay ang puwersa ng grabidad - ganito ang kaugalian na tawagan ang puwersa ng pagkahumaling ng mga katawan sa Earth malapit sa ibabaw nito.

Ang puwersa ng grabidad ay nakadirekta patungo sa gitna ng mundo. Sa kawalan ng iba pang pwersa, ang katawan ay malayang nahuhulog sa Earth na may libreng pagbagsak ng acceleration.

Tatlong prinsipyo ng mekanika.

Ang mga batas ng mekanika ni Newton, ang tatlong batas na pinagbabatayan ng tinatawag na. klasikal na mekanika. Binuo ni I. Newton (1687).

Unang batas: "Ang bawat katawan ay patuloy na gaganapin sa kanyang estado ng pahinga o pare-pareho at rectilinear motion, hanggang at hangga't ito ay pinilit ng mga puwersang inilapat upang baguhin ang estado na ito."

Ang pangalawang batas: "Ang pagbabago sa momentum ay proporsyonal sa inilapat na puwersa sa pagmamaneho at nangyayari sa direksyon ng tuwid na linya kung saan kumikilos ang puwersang ito."

Ang ikatlong batas: "Palaging may pantay at kabaligtaran na reaksyon sa isang aksyon, kung hindi, ang mga pakikipag-ugnayan ng dalawang katawan laban sa isa't isa ay pantay at nakadirekta sa magkasalungat na direksyon." N. h. m. lumitaw bilang isang resulta ng generalization ng maraming mga obserbasyon, eksperimento at teoretikal na pag-aaral ni G. Galileo, H. Huygens, Newton mismo, at iba pa.

Ayon sa modernong mga ideya at terminolohiya, sa una at pangalawang batas, ang isang katawan ay dapat na maunawaan bilang isang materyal na punto, at sa ilalim ng paggalaw - paggalaw na nauugnay sa isang inertial na frame ng sanggunian. Ang mathematical expression ng pangalawang batas sa klasikal na mekanika ay may anyo o mw = F, kung saan ang m ay ang masa ng punto, u ang bilis nito, a w ang acceleration, F ang kumikilos na puwersa.

N. h. m titigil na maging wasto para sa paggalaw ng mga bagay na may napakaliit na sukat (elementarya na mga particle) at para sa mga paggalaw na may bilis na malapit sa bilis ng liwanag

©2015-2019 site
Lahat ng karapatan ay pagmamay-ari ng kanilang mga may-akda. Hindi inaangkin ng site na ito ang pagiging may-akda, ngunit nagbibigay ng libreng paggamit.
Petsa ng paggawa ng page: 2017-04-04