СОНГОДОГ МЕХАНИК

ЛЕКЦ 1

СОНГОГДОГ МЕХАНИКИЙН ТАНИЛЦУУЛГА

Сонгодог механик гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурдтай хөдөлдөг макроскоп объектуудын механик хөдөлгөөнийг судалдаг ( =3 10 8 м/с). Макроскопийн объектыг хэмжээстэй объект гэж ойлгодог
м (баруун талд ердийн молекулын хэмжээ).

Хөдөлгөөн нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурдтай явагддаг биеийн системийг судалдаг физикийн онолууд харьцангуй бус онолуудын нэг юм. Хэрэв системийн бөөмсийн хурдыг гэрлийн хурдтай харьцуулах боломжтой бол
, тэгвэл ийм системүүд релятивист системд хамаарах бөгөөд тэдгээрийг харьцангуй онолын үндсэн дээр тайлбарлах ёстой. Бүх харьцангуй онолын үндэс нь тусгай онолхарьцангуйн онол (SRT). Хэмжээг нь судалсан бол физик объектууджижиг
м., Дараа нь ийм системүүд хамаарна квант систем, мөн тэдний онолууд нь квант онолуудад хамаарна.

Иймд сонгодог механикийг бөөмийн хөдөлгөөний харьцангуй, квант бус онол гэж үзэх хэрэгтэй.

1.1 Лавлах хүрээ ба өөрчлөгдөөгүй байдлын зарчим

Механик хөдөлгөөнорон зайд цаг хугацааны явцад бусад биетэй харьцуулахад биеийн байрлал өөрчлөгдөхийг хэлнэ.

Сонгодог механик дахь орон зайг Евклидийн геометрийн дагуу (сансарт Пифагорын теорем хүчинтэй) гурван хэмжээст (сансар дахь бөөмийн байрлалыг тодорхойлохын тулд гурван координатыг зааж өгөх шаардлагатай) гэж үздэг. Цаг хугацаа нэг хэмжээст, нэг чиглэлтэй (өнгөрсөнөөс ирээдүй рүү өөрчлөгддөг) бөгөөд үнэмлэхүй юм. Орон зай, цаг хугацааны үнэмлэхүй байдал нь тэдгээрийн шинж чанар нь материйн тархалт, хөдөлгөөнөөс хамаардаггүй гэсэн үг юм. Сонгодог механикт үүнийг шударга гэж хүлээн зөвшөөрдөг дараах мэдэгдэл: Орон зай, цаг хугацаа бие биенээсээ хамааралгүй бөгөөд бие биенээсээ хамааралгүйгээр авч үзэх боломжтой.

Хөдөлгөөн нь харьцангуй бөгөөд үүнийг дүрслэхийн тулд сонгох шаардлагатай лавлагаа байгууллага, өөрөөр хэлбэл хөдөлгөөнийг харгалзан үзсэн бие. Хөдөлгөөн нь орон зай, цаг хугацаанд явагддаг тул түүнийг дүрслэхийн тулд нэг буюу өөр координатын систем, цагийг сонгох хэрэгтэй (орон зай, цаг хугацааг арифметчил). Орон зайн гурван хэмжээст байдлаас шалтгаалан түүний цэг бүр гурван тоо (координат) -тай холбоотой байдаг. Нэг буюу өөр координатын системийг сонгохдоо гол төлөв асуудлын нөхцөл, тэгш хэмээс хамаардаг. IN онолын үндэслэлБид ихэвчлэн тэгш өнцөгт декартын координатын системийг ашиглах болно (Зураг 1.1).

Сонгодог механикийн хувьд цаг хугацааны үнэмлэхүй байдлын улмаас цагийн интервалыг хэмжихийн тулд координатын системийн эхэнд нэг цаг байрлуулахад хангалттай (энэ асуудлыг харьцангуйн онолд нарийвчлан авч үзэх болно). Лавлагааны бие ба энэ биетэй холбоотой цаг, хэмжүүр (координатын систем) хэлбэр лавлагааны систем.

Битүү физик системийн тухай ойлголтыг танилцуулъя. Хаалттай физик системЭнэ нь системийн бүх объектууд хоорондоо харилцан үйлчлэлцдэг боловч системийн нэг хэсэг биш объектуудтай харьцдаггүй материаллаг объектуудын систем юм.

Туршилтаас харахад хэд хэдэн лавлагааны системтэй харьцуулахад өөрчлөгдөөгүй байдлын дараах зарчмууд хүчинтэй болж байна.

Орон зайн шилжилтийн хувьд өөрчлөгдөөгүй байх зарчим(орон зай нь нэгэн төрлийн): Хаалттай физик системийн доторх процессын урсгал нь түүний жишиг биетэй харьцуулахад байрлалд нөлөөлдөггүй.

Орон зайн эргэлтийн үед өөрчлөгдөөгүй байх зарчим(орон зай изотроп): хаалттай физик системийн доторх үйл явцын урсгал нь түүний жишиг биетэй харьцуулахад чиг баримжаагаар нөлөөлдөггүй.

Цагийн шилжилтийн хувьд өөрчлөгдөөгүй байх зарчим(цаг хугацаа жигд байна): хаалттай физик систем дэх үйл явцын явц нь процесс эхлэх хугацаанаас хамаардаггүй.

Толин тусгалын дор өөрчлөгдөөгүй байх зарчим(орон зай нь толин тусгал тэгш хэмтэй): хаалттай толь тэгш хэмтэй физик системд тохиолддог процессууд нь өөрөө толин тусгал тэгш хэмтэй байдаг.

Орон зай нь нэгэн төрлийн, изотроп, толин тусгал - тэгш хэмтэй, цаг хугацаа нь нэгэн төрлийн байдаг лавлах системийг нэрлэдэг. инерцийн лавлагааны системүүд(ISO).

Ньютоны анхны хууль ISO-ууд байдаг гэж мэдэгддэг.

Нэг ч байхгүй, гэхдээ хязгааргүй олонлог ISO. ISO-тай харьцуулахад шулуун, жигд хөдөлдөг лавлах систем нь өөрөө ISO байх болно.

Харьцангуйн онолын зарчимХаалттай физик систем дэх процессын явц нь түүний шугаман нөлөөнд автдаггүй гэж заасан жигд хөдөлгөөнлавлагааны системтэй харьцуулахад; үйл явцыг тодорхойлсон хуулиуд нь өөр өөр ISO-д ижил байдаг; Эхний нөхцөлүүд ижил байвал процессууд өөрсдөө ижил байх болно.

1.2 Сонгодог механикийн үндсэн загвар ба хэсгүүд

Сонгодог механикт бодит физик системийг дүрслэхдээ хэд хэдэн хийсвэр ойлголтууд, үүнд бодитоор хариулдаг физик объектууд. Үндсэн ойлголтуудад: хаалттай физик систем, материаллаг цэг (бөөм), туйлын хатуу бие, тасралтгүй орчин болон бусад хэд хэдэн.

Материалын цэг (бөөм)- бие, хэмжээ ба дотоод бүтэцтүүний хөдөлгөөнийг тайлбарлахдаа үл тоомсорлож болно. Түүнээс гадна бөөмс бүр өөрийн гэсэн тодорхой параметрүүдээр тодорхойлогддог - масс, цахилгаан цэнэг. Материаллаг цэгийн загвар нь бөөмсийн бүтцийн дотоод шинж чанарыг харгалзан үздэггүй: инерцийн момент, диполь момент, дотоод момент (эргэлт) гэх мэт Бөөмийн орон зай дахь байрлал нь гурван тоо (координат) эсвэл радиус вектороор тодорхойлогддог (Зураг 1.1).

Үнэхээр хатуу биетэй

Хөдөлгөөний явцад хоорондын зай өөрчлөгддөггүй материаллаг цэгүүдийн систем;

Деформацийг үл тоомсорлож болох бие.

Бодит физик үйл явцтасралтгүй дараалал гэж үздэг энгийн үйл явдлууд.

Анхан шатны үйл явдалорон зайн хэмжээ тэг, үргэлжлэх хугацаа нь 0 үзэгдэл (жишээ нь сум онох гэх мэт). Үйл явдал нь дөрвөн тоогоор тодорхойлогддог - координат; гурван орон зайн координат (эсвэл радиус - вектор) ба нэг цагийн координат:
. Бөөмийн хөдөлгөөнийг дараах үндсэн үйл явдлуудын тасралтгүй дараалал хэлбэрээр илэрхийлнэ: бөөмс дамжин өнгөрөх энэ цэгтухайн цаг үед орон зай.

Бөөмийн радиус векторын (эсвэл түүний гурван координат) цаг хугацааны хамаарал нь мэдэгдэж байвал бөөмийн хөдөлгөөний хуулийг өгсөн гэж үзнэ.

Судалж буй объектын төрлөөс хамааран сонгодог механикийг бөөмийн механик ба бөөмийн систем, үнэмлэхүй механик гэж хуваадаг. хатуу, механик тасралтгүй(уян биетийн механик, шингэний механик, аэромеханик).

Шийдэж буй асуудлын мөн чанараас хамааран сонгодог механикийг кинематик, динамик, статик гэж хуваадаг. Кинематикшалтгааныг харгалзахгүйгээр бөөмсийн механик хөдөлгөөнийг судлах; өөрчлөлтийг үүсгэж байнабөөмсийн хөдөлгөөний мөн чанар (хүч). Системийн бөөмсийн хөдөлгөөний хуулийг өгөгдсөн гэж үзнэ. Энэ хуулийн дагуу систем дэх бөөмсийн хөдөлгөөний хурд, хурдатгал, траекторийг кинематикт тодорхойлдог. Динамикбөөмсийн хөдөлгөөний шинж чанарыг өөрчлөх шалтгааныг харгалзан бөөмийн механик хөдөлгөөнийг авч үздэг. Системийн хэсгүүдийн хооронд болон системд ороогүй биетүүдийн системийн хэсгүүдэд үйлчлэх хүчийг мэдэгдэж байна. Сонгодог механик дахь хүчний мөн чанарыг авч үздэггүй. Статикнөхцөлийг судалдаг динамикийн онцгой тохиолдол гэж үзэж болно механик тэнцвэрсистемийн хэсгүүд.

Системийг дүрслэх аргын дагуу механикийг Ньютон ба аналитик механик гэж хуваадаг.

1.3 Үйл явдлын координатын хувиргалт

Нэг ISO-аас нөгөө рүү шилжихэд үйл явдлын координат хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг авч үзье.

1. Орон зайн шилжилт. Энэ тохиолдолд өөрчлөлтүүд дараах байдалтай байна.

(1.1)

Хаана
– үйл явдлын дугаараас хамаарахгүй орон зайн шилжилтийн вектор (индекс a).

2. Цагийн өөрчлөлт:

,
, (1.2)

Хаана - цаг шилжих.

3. Орон зайн эргэлт:

,
, (1.3)

Хаана
– хязгааргүй жижиг эргэлтийн вектор (Зураг 1.2).

4. Цагийн урвуу (цаг хугацааны урвуу):

,
. (1.4)

5. Орон зайн урвуу (цэг дэх тусгал):

, (1.5)

6. Галилеогийн өөрчлөлтүүд.Нэг ISO-аас нөгөө рүү шилжих явцад үйл явдлын координатын өөрчлөлтийг бид авч үздэг бөгөөд энэ нь эхнийхтэй харьцуулахад шулуун, жигд хурдтай хөдөлдөг. (Зураг 1.3):

, , (1.6)

Хоёр дахь харьцаа хаана байна дэвшүүлсэн(!) бөгөөд цаг хугацааны үнэмлэхүй байдлыг илэрхийлдэг.

Тодорхойлолтыг ашиглан цаг хугацааны үнэмлэхүй шинж чанарыг харгалзан орон зайн координатыг хувиргах баруун ба зүүн хэсгийг цаг хугацаанд нь ялгах. хурд, цаг хугацааны хувьд радиус векторын дериватив болох нөхцөл нь =const, бид олж авна сонгодог хуульхурд нэмэх

. (1.7)

Энд бид сүүлчийн харьцааг гаргахдаа онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй шаардлагатайцаг хугацааны үнэмлэхүй мөн чанарын тухай постулатыг харгалзан үзэх.

Цагаан будаа. 1.2 Зураг. 1.3

Тодорхойлолтыг ашиглан дахин цаг хугацааны хувьд ялгах хурдатгал, цаг хугацааны хувьд хурдны деривативын хувьд бид хурдатгал нь янз бүрийн ISO-ийн хувьд ижил байна (Галилейн хувиргалттай холбоотой инвариант). Энэхүү мэдэгдэл нь сонгодог механик дахь харьцангуйн зарчмыг математикийн хувьд илэрхийлдэг.

ХАМТ математикийн цэгӨөрчлөлтийн хувьд 1-6 нь бүлэг үүсгэдэг. Үнэн хэрэгтээ энэ бүлэг нь нэгжийн хувиргалтыг агуулдаг - таних тэмдгийн хувирал, нэг системээс нөгөөд шилжихгүй байх; 1-6-р хувиргалт бүрийн хувьд системийг анхны байдалд нь шилжүүлэх урвуу хувиргалт байдаг. Үржүүлэх (бүрэлдэхүүн) үйлдлийг харгалзах хувиргалтын дараалсан хэрэглээ болгон нэвтрүүлсэн. Эргэлтийн хувиргалтуудын бүлэг нь шилжих (коммутацийн) хуульд захирагддаггүй гэдгийг онцгой анхаарах хэрэгтэй, өөрөөр хэлбэл. Абелийн бус. Бүтэн бүлэг 1-6 хувиргалтыг Галилейн бүлэг хувиргалт гэж нэрлэдэг.

1.4 Вектор ба скаляр

Вектордуудсан физик хэмжигдэхүүн, энэ нь бөөмийн радиус вектор болж хувирах ба түүний онцлогтой тоон утгаба орон зай дахь чиглэл. Орон зайн урвуу үйл ажиллагааны хувьд векторуудыг хуваана үнэн(туйлт) ба псевдовекторууд(тэнхлэгийн). Орон зайн инверцийн үед жинхэнэ вектор тэмдэгээ өөрчилдөг бол псевдовектор өөрчлөгддөггүй.

Скаляруудзөвхөн тоон утгаараа тодорхойлогддог. Орон зайн урвуу үйл ажиллагааны хувьд скалярууд хуваагдана үнэнТэгээд псевдоскалярууд. Орон зайн урвуу байдлын үед жинхэнэ скаляр өөрчлөгддөггүй, харин псевдоскаляр тэмдэгээ өөрчилдөг.

Жишээ. Бөөмийн радиус вектор, хурд, хурдатгал нь жинхэнэ векторууд юм. Эргэлтийн өнцгийн векторууд, өнцгийн хурд, өнцгийн хурдатгал- псевдовекторууд. Хоёр үнэн векторын хөндлөн үржвэр нь псевдовектор, вектор бүтээгдэхүүнүнэн вектор руу псевдовектор – үнэн вектор. Скаляр бүтээгдэхүүнхоёр үнэн вектор - үнэн скаляр, псевдовектор бүрт үнэн вектор - псевдоскаляр.

Вектор эсвэл скаляр тэгш байдлын хувьд орон зайн инверсицийн үйл ажиллагаатай холбоотой баруун ба зүүн талын нэр томъёо нь ижил шинж чанартай байх ёстой гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй: жинхэнэ скаляр эсвэл псевдоскаляр, үнэн вектор эсвэл псевдовектор.

Эдгээр хоёр эффектийн харилцан үйлчлэл нь Ньютоны механикийн гол сэдэв юм.

Физикийн энэ салбарын бусад чухал ойлголтууд нь харилцан үйлчлэлийн явцад объектуудын хооронд шилжих боломжтой энерги, импульс, өнцгийн импульс юм. Эрчим хүч механик системтүүний кинетик (хөдөлгөөний энерги) болон потенциал (бусад биетэй харьцуулахад биеийн байрлалаас хамаарч) энергиэс бүрдэнэ. Эдгээр физик хэмжигдэхүүнүүдэд хамгаалах үндсэн хуулиуд үйлчилдэг.

1. Түүх

Сонгодог механикийн үндсийг Галилео, түүнчлэн Коперник, Кеплер нар селестиел биетүүдийн хөдөлгөөний хуулиудыг судлахдаа тавьсан бөгөөд урт хугацаандмеханик болон физикийг одон орны үйл явдлыг дүрслэх хүрээнд авч үзсэн.

Санаа гелиоцентрик системҮүнийг Кеплер хөдөлгөөний гурван хуулинд уламжилсан селестиел биетүүд. Тодруулбал, Кеплерийн хоёрдугаар хуульд нарны аймгийн бүх гаригууд зууван тойрог замд хөдөлдөг бөгөөд нар гол анхаарлаа төвлөрүүлдэг гэж заасан байдаг.

Сонгодог механикийн үндэс суурийг тавих дараагийн чухал хувь нэмрийг Галилео хийсэн бөгөөд тэрээр үндсэн хуулиудыг судалжээ. механик хөдөлгөөнбие, ялангуяа таталцлын нөлөөн дор бүх нийтийн хөдөлгөөний таван хуулийг томъёолсон.

Гэсэн хэдий ч сонгодог механикийг үндэслэгчийн амжилт нь Исаак Ньютонд хамаатай бөгөөд тэрээр "Байгалийн философийн математик зарчмууд" хэмээх бүтээлдээ өмнөх үеийнхний томъёолсон механик хөдөлгөөний физикт эдгээр ойлголтуудын нийлэгжилтийг хийжээ. Ньютон өөрийн нэрээр нэрлэгдсэн хөдөлгөөний үндсэн гурван хууль, түүнчлэн чөлөөт уналтын биетүүдийн үзэгдлийн талаар Галилейгийн судалсан шугамыг зурсан бүх нийтийн таталцлын хуулийг томъёолжээ. Ийнхүү хуучирсан Аристотелийн дүр төрхийг орлох дэлхийн шинэ дүр зураг, түүний үндсэн хуулиудыг бий болгосон.

2. Сонгодог механикийн хязгаарлалт

Сонгодог механик нь бидний тулгардаг системүүдийн үнэн зөв үр дүнг өгдөг Өдөр тутмын амьдрал. Гэвч хурд нь гэрлийн хурдтай ойртож, харьцангуй механикаар солигдсон системүүд эсвэл квант механикийн хууль үйлчилдэг маш жижиг системүүдийн хувьд тэдгээр нь буруу болж хувирдаг. Эдгээр хоёр шинж чанарыг хослуулсан системүүдийн хувьд сонгодог механикийн оронд харьцангуй квант талбайн онолыг ашигладаг. Маш олон тооны бүрэлдэхүүн хэсэг буюу эрх чөлөөний зэрэгтэй системүүдийн хувьд сонгодог механик нь бас хангалттай байж болох ч статистик механикийн аргуудыг ашигладаг.

Сонгодог механикийг өргөн ашигладаг, учир нь нэгдүгээрт, дээр дурдсан онолуудаас хамаагүй хялбар бөгөөд хэрэглэхэд хялбар, хоёрдугаарт, агуу боломжуудОрой эсвэл бөмбөлөг гэх мэт танил зүйлээс эхлээд одон орны агуу биетүүд (гаргууд, галактикууд) болон маш микроскопууд (органик молекулууд) хүртэл физик объектуудын маш өргөн ангилалд ойртох, хэрэглэхэд зориулагдсан.

3. Математикийн аппарат

Суурь математик сонгодог механик- Ньютон, Лейбниц нарын тусгайлан боловсруулсан дифференциал ба интеграл тооцоо. Механик нь сонгодог томъёололдоо Ньютоны гурван хуульд суурилдаг.

4. Онолын үндэслэлийн тухай мэдэгдэл

Дараах нь сонгодог механикийн үндсэн ойлголтуудын танилцуулга юм. Энгийн болгохын тулд бид материаллаг цэгийн тухай ойлголтыг хэмжээсийг үл тоомсорлож болох объект болгон ашиглах болно. Материаллаг цэгийн хөдөлгөөн тодорхойлогддог бага хэмжээнийпараметрүүд: байрлал, масс ба түүнд үйлчлэх хүч.

Бодит байдал дээр сонгодог механикийн харьцдаг объект бүрийн хэмжээ нь тэгээс ялгаатай байдаг. Материаллаг цэг, тухайлбал электрон нь хуульд захирагддаг квант механик. Тэг биш хэмжээтэй объектууд нь илүү төвөгтэй зан чанартай байдаг, учир нь тэд дотоод байдалөөрчлөгдөж болно - жишээлбэл, хөдөлгөөнд байгаа бөмбөг мөн эргэлдэж болно. Гэсэн хэдий ч материаллаг цэгүүдийн хувьд олж авсан үр дүнг эдгээр биетүүдийг харилцан үйлчлэлцдэг олон материаллаг цэгүүдийн цуглуулга гэж үзвэл тэдгээрийг хэрэглэж болно. Ийм нарийн төвөгтэй объектууд нь иймэрхүү байдалтай байж болно материаллаг цэгүүд, хэрэв тэдгээрийн хэмжээ нь тодорхой физик асуудлын масштабаар ач холбогдолгүй бол.

4.1. Байрлал, радиус вектор ба түүний уламжлал

Объектын байрлал (материалын цэг) нь орон зайн эх үүсвэр гэж нэрлэгддэг тогтмол цэгтэй харьцуулахад тодорхойлогддог. Үүнийг энэ цэгийн координатаар (жишээлбэл, декартын координатын системд) эсвэл радиус вектороор тодорхойлж болно. r,гарал үүслээс энэ цэг хүртэл зурсан. Бодит байдал дээр материаллаг цэг цаг хугацааны явцад хөдөлж болох тул радиус вектор нь байна ерөнхий тохиолдолцаг хугацааны функц юм. Сонгодог механикт харьцангуй механикаас ялгаатай нь бүх лавлах системд цаг хугацааны урсгал ижил байдаг гэж үздэг.

4.1.1. Замын чиглэл

Траектор гэдэг нь хөдөлж буй материалын цэгийн бүх байрлалын нийлбэр бөгөөд ерөнхий тохиолдолд энэ нь муруй шугам бөгөөд харагдах байдал нь цэгийн хөдөлгөөний шинж чанар, сонгосон лавлах системээс хамаардаг.

4.1.2. Хөдөлж байна

Хэрэв бөөм дээр үйлчилж байгаа бүх хүч нь консерватив бол, ба Внэмснээр олж авсан нийт потенциал энерги юм боломжит энергитэгвэл бүх хүчээрээ


	.

Тэдгээр. нийт эрчим хүч E = T + Vцаг хугацааны явцад хадгалагдана. Энэ бол хамгааллын физикийн үндсэн хуулиудын нэг илрэл юм. Сонгодог механикт энэ нь практикт ашигтай байж болох юм, учир нь байгальд олон төрлийн хүчнүүд консерватив байдаг.

Энэ бүлгийн гол зорилго нь оюутан сонгодог механикийн үзэл баримтлалын бүтцийг ойлгоход оршино. Энэ бүлгийн материалыг судалсны үр дүнд оюутан дараахь зүйлийг хийх ёстой.

мэдэх

сонгодог механикийн үндсэн ойлголт, тэдгээрийг удирдах арга;
зарчим хамгийн бага үйлдэлба инварианц, Ньютоны хуулиуд, хүчний тухай ойлголт, детерминизм, масс, өргөтгөл, үргэлжлэх хугацаа, цаг хугацаа, орон зай;

боломжтой байх

сонгодог механик дахь аливаа ойлголтын байр суурийг тодорхойлох;
аливаа механик үзэгдэлд ойлголтын тайлбар өгөх;
механик үзэгдлийг динамикаар тайлбарлах;

эзэмшдэг

одоогийн тухай ойлголт асуудалтай нөхцөл байдалфизик ойлголтуудын тайлбартай холбоотой;
янз бүрийн зохиолчдын үзэл бодолд шүүмжлэлтэй хандах;
үзэл баримтлалын дамжуулалтын онол.

Түлхүүр үг: хамгийн бага үйл ажиллагааны зарчим, Ньютоны хууль, орон зай, цаг хугацаа, динамик, кинематик.

Сонгодог механикийг бий болгох

Ньютон сонгодог механикийг бүтээснээрээ шинжлэх ухааны амжилт гаргасан гэдэгт эргэлзэх хүн цөөн. Энэ нь анх танилцуулсантай холбоотой юм дифференциал хуульфизик объектуудын хөдөлгөөн. Ньютоны ажлын ачаар бие бялдрын мэдлэг урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй өндөрт өргөгдсөн. Тэрээр наад зах нь хоёр зуун гаруй физикийн хөгжлийн гол чиглэлийг тодорхойлсон онолын шилдэг бүтээлийг бүтээж чадсан. Эхлэлийг холбодог эрдэмтэдтэй санал нийлэх нь хэцүү байдаг шинжлэх ухааны физикяг Ньютонтой хамт. Ирээдүйд сонгодог механикийн үндсэн агуулгыг тодорхойлох төдийгүй, боломжтой бол түүний үзэл баримтлалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ойлгох, Ньютоны дүгнэлтэд шүүмжлэлтэй хандахад бэлэн байх шаардлагатай. Түүний дараа физик гурван зууны аялалыг туулсан. Гайхалтай авъяастай Ньютон хүртэл түүний бүх шинэлэг зүйлийг урьдчилан харж чадахгүй байсан нь ойлгомжтой.

Ньютоны сонгосон ойлголтуудын багц нь ихээхэн сонирхол татдаг. Энэ нь нэгдүгээрт, үндсэн ойлголтуудын багц юм: масс, хүч, өргөтгөл, тодорхой үйл явцын үргэлжлэх хугацаа. Хоёрдугаарт, үүссэн ойлголтууд: ялангуяа хурд ба хурдатгал. Гуравдугаарт, хоёр хууль. Ньютоны 2-р хууль нь объектод үйлчлэх хүч, түүний масс, олж авсан хурдатгалын хоорондын хамаарлыг илэрхийлдэг. Ньютоны 3-р хуулийн дагуу биетүүдийн бие биендээ үйлчлэх хүч нь тэнцүү хэмжээтэй, эсрэг чиглэлтэй, өөр өөр биед үйлчилдэг.

Харин Ньютоны онолын зарчмуудын талаар юу хэлэх вэ? Олонхи орчин үеийн судлаачидНьютоны механик дахь зарчмын үүргийг түүний анхны гэж нэрлэсэн хууль гүйцэтгэдэг гэдэгт би итгэлтэй байна. Энэ нь ихэвчлэн дараах томъёогоор өгөгддөг: бие бүр нь амарч, эсвэл жигд, шулуун хөдөлгөөнд орсон хэвээр байгаа бөгөөд энэ төлөвийг өөрчлөхөд хэрэглэсэн хүчээр албадах хүртэл хэвээр байна. Нөхцөл байдлын хурцадмал байдал нь эхлээд харахад энэ байр суурь Ньютоны хоёр дахь хуулиас шууд дагаж мөрддөгт оршино. Хэрэв объектод хэрэглэсэн хүчний нийлбэр тэг бол биетэй тогтмол масс() хурдатгал () нь мөн тэгтэй тэнцүү бөгөөд энэ нь Ньютоны нэгдүгээр хуулийн агуулгатай яг таарч байна. Гэсэн хэдий ч физикчид эхний хуулийг авч үзэхгүй байх нь үндэслэлтэй юм

Ньютон бол түүний хоёр дахь хуулийн онцгой тохиолдол юм. Ньютон анхны хуулийг сонгодог механикийн үндсэн ойлголт гэж үзэх хангалттай үндэслэлтэй гэж тэд үзэж байна, өөрөөр хэлбэл тэрээр түүнд зарчмын статус өгсөн. Орчин үеийн физикт эхний хуулийг ихэвчлэн ийм байдлаар томъёолдог: чөлөөт материаллаг цэг нь өөрийн хурдны хэмжээ, чиглэлийг хязгааргүй хадгалж байдаг инерциал гэж нэрлэгддэг ийм лавлах системүүд байдаг. Ньютон энэ нөхцөл байдлыг эвгүй ч гэсэн анхны хуулиараа илэрхийлсэн гэж үздэг. Ньютоны хоёрдахь хууль нь зөвхөн эхний хууль хүчинтэй байх хүрээнд л хангагддаг.

Тиймээс Ньютоны эхний хууль нь Ньютоны хоёр ба гурав дахь хуулиудын инвариант байдлын санааг нэвтрүүлэхэд зайлшгүй шаардлагатай юм. Тиймээс энэ нь өөрчлөгдөөгүй байдлын зарчмын үүрэг гүйцэтгэдэг. Зохиогчийн үзэж байгаагаар Ньютоны анхны хуулийг томъёолохын оронд инвариант байдлын зарчмыг нэвтрүүлэх боломжтой: Ньютоны хоёр ба гурав дахь хуулиуд өөрчлөгддөггүй жишиг системүүд байдаг.

Тэгэхээр бүх зүйл байрандаа байх шиг байна. Ньютоны санаа бодлын дагуу түүний бүтээсэн механикыг дэмжигч нь энгийн болон дериватив ойлголтууд, түүнчлэн хууль тогтоомж, өөрчлөгдөөгүй байдлын зарчмуудыг эзэмшдэг. Гэхдээ энэ мэдэгдлийн дараа ч гэсэн Ньютоны механикийн үзэл баримтлалын агуулгыг үргэлжлүүлэн судлах шаардлагатайг бидэнд итгүүлэх олон маргаантай цэгүүд илчлэв. Үүнээс зайлсхийх нь сонгодог механикийн жинхэнэ агуулгыг ойлгох боломжгүй юм.

дүгнэлт

1. Хүчний нөлөөгөөр физик биетүүдийн хөдөлгөөний дифференциал хуулийг бичсэн нь Ньютоны шинжлэх ухааны гавъяа юм.
2. Ньютоны анхны хууль бол хувиршгүй байдлын зарчим юм.

Хатуухан хэлэхэд Ньютоны анхны хууль бол зарчим юм. Тиймээс бид гурав биш, харин Ньютоны хоёр хуулийн тухай ярьж байна. ( Анхаарна уу авто.)

Сонгодог механик (Ньютоны механик)

Физик шинжлэх ухаан болон мэндэлсэн нь Г.Галилей, И.Ньютон нарын нээлттэй холбоотой. Ялангуяа механикийн хуулиудыг математикийн хэлээр бичсэн И.Ньютоны оруулсан хувь нэмэр онцгой юм. И.Ньютон “Байгалийн философийн математик зарчмууд” (1687) бүтээлдээ сонгодог механик гэж нэрлэгдэх онолоо тодорхойлсон байдаг.

Сонгодог механикийн үндэс нь орон зай, цаг хугацааны талаархи гурван хууль, хоёр заалтаас бүрддэг.

И.Ньютоны хуулиудыг авч үзэхийн өмнө И.Ньютоны хуулиуд бүх лавлагааны системд биелдэггүй, зөвхөн инерцийн лавлагааны системд биелдэг тул жишиг систем, инерциал жишиг систем гэж юу болохыг эргэн санацгаая.

Лавлах систем нь координатын систем, жишээлбэл тэгш өнцөгт юм Декарт координат, геометрийн хувьд хатуу орчны цэг бүрт байрлах цагаар нэмэгддэг. Геометрийн хатуу орчин гэдэг нь хязгааргүй цэгүүдийн багц бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зай нь тогтмол байдаг. И.Ньютоны механикт цаг нь цагийн байрлалаас үл хамааран урсдаг гэж үздэг, өөрөөр хэлбэл. Цагууд нь синхрончлогдсон тул бүх лавлах хүрээнүүдэд цаг ижил урсдаг.

Сонгодог механикт орон зайг Евклидийн гэж үздэг бөгөөд цаг хугацааг Евклидийн шулуун шугамаар илэрхийлдэг. Өөрөөр хэлбэл, I. Ньютон орон зайг үнэмлэхүй гэж үзсэн, i.e. хаа сайгүй адилхан. Энэ нь хэв гажилтгүй саваа дээр тэмдэглэсэн хуваагдлыг уртыг хэмжихэд ашиглаж болно гэсэн үг юм. Лавлагаа системүүдийн дотроос бид хэд хэдэн тусгай динамик шинж чанарыг харгалзан бусад системээс ялгаатай системийг ялгаж салгаж болно.

Биеийн жигд, шулуун хөдөлгөөнтэй холбоотой лавлах системийг инерцийн буюу Галилейн гэж нэрлэдэг.

Инерцийн лавлагааны систем байгаа эсэхийг туршилтаар баталгаажуулах боломжгүй, учир нь бодит нөхцөлМатерийн энэ хэсгийн хөдөлгөөнд бусад материаллаг объектууд нөлөөлөхгүйн тулд материйн нэг хэсгийг тусгаарлах, түүнийг дэлхийн бусад хэсгээс тусгаарлах боломжгүй юм. Тодорхой тохиолдол бүрт лавлагаа системийг инерциал болгон авч болох эсэхийг тодорхойлохын тулд биеийн хурдыг хадгалж байгаа эсэхийг шалгана. Энэ ойролцоо байдлын зэрэг нь асуудлын идеализацийн түвшинг тодорхойлдог.

Жишээлбэл, одон орон судлалд селестиел биетүүдийн хөдөлгөөнийг судлахдаа декартын ординатын системийг ихэвчлэн инерцийн лавлагааны систем болгон авдаг бөгөөд түүний гарал үүсэл нь зарим "тогтмол" оддын массын төвд байдаг бөгөөд координатын тэнхлэгүүд нь чиглэгддэг. бусад "тогтмол" одод руу. Үнэн хэрэгтээ одод бусад селестиел биеттэй харьцуулахад өндөр хурдтай хөдөлдөг тул "тогтмол" од гэсэн ойлголт харьцангуй юм. Гэвч учир нь хол зайдОддын хооронд бидний өгсөн байрлал нь практик зорилгоор хангалттай юм.

Жишээлбэл, Нарны аймгийн хамгийн сайн инерцийн лавлах систем нь манай массын 99% -иас илүү нь нарны төвд төвлөрдөг тул гарал үүсэл нь нарны төвд байдаг Нарны аймгийн массын төвтэй давхцдаг систем байх болно. нар гаригийн систем. Лавлах системийн координатын тэнхлэгүүд нь хөдөлгөөнгүй гэж тооцогддог алс холын одод руу чиглэнэ. Ийм системийг нэрлэдэг гелиоцентрик.

И.Ньютон инерцийн жишиг систем байдаг тухай мэдэгдлийг Ньютоны анхны хууль гэж нэрлэдэг инерцийн хуулийн хэлбэрээр томъёолсон. Энэ хуульд: Бие бүр бусад биетүүдийн нөлөөгөөр энэ байдлыг өөрчлөх хүртэл тайван буюу жигд шулуун хөдөлгөөнд байдаг.

Ньютоны анхны хууль нь тодорхой биш юм. Г.Галилейгээс өмнө энэ нөлөө нь хурдны өөрчлөлтийг (хурдатгал) тодорхойлдоггүй, харин хурдыг өөрөө тодорхойлдог гэж үздэг байв. Хөдөлгөөнийг нь удаашруулахгүйн тулд хэвтээ, тэгш замаар явж буй тэргийг тасралтгүй түлхэж байх шаардлагатай гэх мэт өдөр тутмын амьдралаас мэддэг баримтууд дээр үндэслэсэн. Бид одоо тэргэнцрийг түлхэх замаар түүнд үзүүлэх хүчийг үрэлтийн хүчээр тэнцвэржүүлдэг гэдгийг мэддэг болсон. Гэхдээ үүнийг мэдэлгүйгээр хөдөлгөөнийг өөрчлөхгүй байхын тулд нөлөөлөл шаардлагатай гэсэн дүгнэлтэд амархан хүрч болно.

Ньютоны хоёр дахь хуульд дараахь зүйлийг заасан байдаг. бөөмийн импульсийн өөрчлөлтийн хурд бөөмс дээр үйлчлэх хүчтэй тэнцүү байна:

эсвэл

Хаана Т- жин; т-цаг хугацаа; А- хурдатгал; v- хурдны вектор; p = mv- импульс; Ф- хүч.

Хүчээрдуудсан вектор хэмжигдэхүүн, бусад биеэс тухайн биед үзүүлэх нөлөөллийг тодорхойлдог. Энэ утгын модуль нь нөлөөллийн эрчмийг тодорхойлдог бөгөөд чиглэл нь энэ цохилтоор бие махбодид өгөх хурдатгалын чиглэлтэй давхцдаг.

Жиннь биеийн инерцийн хэмжүүр юм. Доод инерцибиеийн хүчний үйлчлэлд тэсвэргүй байдлыг ойлгох, i.e. хүчний нөлөөгөөр хурдны өөрчлөлтийг эсэргүүцэх биеийн шинж чанар. Тодорхой биеийн массыг тоогоор илэрхийлэхийн тулд масстай харьцуулах шаардлагатай лавлагаа байгууллага, нэг болгон авсан.

(3.1) томъёог бөөмийн хөдөлгөөний тэгшитгэл гэж нэрлэдэг. Илэрхийлэл (3.2) нь Ньютоны хоёрдугаар хуулийн хоёр дахь томъёолол юм: бөөмийн масс ба түүний хурдатгалын үржвэр нь бөөмд үйлчлэх хүчтэй тэнцүү байна.

Формула (3.2) нь хөрвүүлэх байдлаар хөдөлж байгаа тохиолдолд өргөтгөсөн биетүүдэд мөн хүчинтэй байна. Хэрэв биед хэд хэдэн хүч үйлчилдэг бол хүчний дор Ф(3.1) ба (3.2) томъёонд тэдгээрийн үр дүнг илэрхийлнэ, өөрөөр хэлбэл. хүчний нийлбэр.

(3.2)-аас хэзээ гэж гарч байна F= 0 (өөрөөр хэлбэл бие нь бусад бие махбодид нөлөөлдөггүй) хурдатгал Атэгтэй тэнцүү тул бие нь шулуун, жигд хөдөлдөг. Ийнхүү Ньютоны нэгдүгээр хуулийг хоёр дахь хуульд тусгай хэрэг болгон оруулсан юм шиг байна. Гэхдээ Ньютоны эхний хууль нь байгальд инерцийн лавлагааны систем оршин тогтнох тухай мэдэгдлийг агуулдаг тул хоёр дахь хууль нь бие даасан байдлаар үүсдэг.

Тэгшитгэл (3.2) нь зөвхөн хүч, масс, хурдатгал хэмжих нэгжийн тууштай сонголттой ийм энгийн хэлбэртэй байна. At бие даасан сонголтхэмжлийн нэгж Ньютоны хоёрдугаар хуулийг дараах байдлаар бичнэ.

Хаана -пропорциональ хүчин зүйл.

Биеийн бие биедээ үзүүлэх нөлөө нь харилцан үйлчлэлийн шинж чанартай байдаг. Тухайн тохиолдолд бие Абиед нөлөөлдөг INхүчээр FBAдараа нь бие INбиед нөлөөлдөг Мөн хамтхүчээр F AB.

Ньютоны гурав дахь хуульд ингэж заасан байдаг Хоёр биетэй харьцах хүч нь тэнцүү хэмжээтэй, эсрэг чиглэлтэй,тэдгээр.

Тиймээс хүч үргэлж хосоороо үүсдэг. Томъёо (3.4)-ийн хүчнүүд өөр өөр биед үйлчилдэг тул бие биенээ тэнцвэржүүлж чадахгүй гэдгийг анхаарна уу.

Ньютоны гуравдахь хууль нь эхний хоёртой адил зөвхөн инерциал тооллын системд л хангагддаг. Инерцийн бус лавлагааны системд энэ нь хүчинтэй биш юм. Түүнчлэн гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай хөдөлж буй биед Ньютоны гуравдугаар хуулиас хазайх нь ажиглагдах болно.

Ньютоны гурван хууль бүгд өгөгдлийг нэгтгэсний үр дүнд бий болсон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй их тоотуршилт, ажиглалт зэрэг нь эмпирик хууль юм.

Ньютоны механикт инерцийн болон инерциал бус лавлагааны системүүд бие биенээсээ ялгаатай байдаг тул бүх лавлагаа системүүд тэнцүү байдаггүй. Энэхүү тэгш бус байдал нь сонгодог механикийн төлөвшил дутмаг байгааг харуулж байна. Нөгөөтэйгүүр, бүх инерциал тооллын системүүд тэнцүү бөгөөд тэдгээрт Ньютоны хуулиуд ижил байна.

Г.Галилей 1636 онд инерциал тооллын системд байхгүй гэдгийг тогтоосон механик туршилтуудамарч байгаа эсэх, жигд, шулуун замаар явж байгаа эсэхийг тодорхойлох боломжгүй.

Хоёр инерциал лавлагааны системийг авч үзье НТэгээд N",ба систем jV" нь системтэй харьцуулахад хөдөлдөг Нтэнхлэгийн дагуу Xтогтмол хурдтай v(Зураг 3.1).

Цагаан будаа. 3.1.

Бид координат үүссэн мөчөөс эхлэн цагийг тоолж эхэлнэ Оба о" давхцаж байна. Энэ тохиолдолд координатууд XТэгээд X"дур мэдэн авсан цэг Милэрхийллээр холбогдох болно x = x" + vt.Бидний сонгосон координатын тэнхлэгээр y - y z~ Z- Ньютоны механикт цаг хугацаа бүх лавлах системд ижилхэн урсдаг гэж үздэг, жишээлбэл. t = t".Үүний үр дүнд бид дөрвөн тэгшитгэлийн багцыг хүлээн авлаа.

(3.5) тэгшитгэлийг дуудна Галилейн өөрчлөлтүүд.Эдгээр нь координат, цаг хугацаанаас нэг рүү шилжих боломжийг олгодог инерцийн системөөр инерцийн лавлагааны системийн координат ба цаг хугацааны лавлагаа. Үүнийг санаж цаг хугацааны хувьд / эхний тэгшитгэл (3.5)-аар ялгаж үзье t = tтиймээс дериватив нь хамааралтай т-ын хувьд деривативтай давхцах болно Г.Бид авах:

Дериватив нь бөөмийн хурдны проекц юм Тэгээдсистемд Н

тэнхлэг бүрт XЭнэ системийн ба дериватив нь бөөмийн хурдны проекц юм О"системд Н"тэнхлэг дээр X"энэ системийн. Тиймээс бид авах

Хаана v = v x =v X "- тэнхлэг дээрх векторын проекц Xижил векторын тэнхлэг дээрх проекцтой давхцаж байна*".

Одоо бид хоёр ба гурав дахь тэгшитгэлийг (3.5) ялгаж аваад:

(3.6) ба (3.7) тэгшитгэлийг нэг вектор тэгшитгэлээр сольж болно

Тэгшитгэл (3.8) нь бөөмийн хурдыг системээс хувиргах томьёо гэж үзэж болно. Н"систем рүү Н,эсвэл хурдыг нэмэх хууль: Y системтэй харьцуулахад бөөмийн хурд нь системтэй харьцуулахад бөөмийн хурдны нийлбэртэй тэнцүү байна. Н"болон системийн хурд Н"системтэй харьцуулахад Н.(3.8) тэгшитгэлийг цаг хугацааны хувьд ялгаж аваад:

тиймээс системтэй харьцуулахад бөөмийн хурдатгал Нболон UU ижил байна. Хүч F, Н,хүчтэй тэнцүү F",систем дэх бөөмс дээр үйлчилдэг N",тэдгээр.

Хүч нь өгөгдсөн бөөм ба түүнтэй харьцаж буй бөөмсийн хоорондох зайнаас хамаардаг тул (3.10) харьцаа хангагдсан байх болно. харьцангуй хурдбөөмс) ба эдгээр зай (ба хурд) нь сонгодог механикийн бүх инерцийн сануулгын системд ижил байна гэж үздэг. Масс нь мөн адил байна тоон утгабүх инерцийн лавлагааны системд.

Дээрх үндэслэлээс үзэхэд хэрэв харилцаа хангагдсан бол ta = F,тэгвэл тэгш байдал хангагдана ta = F".Лавлах системүүд НТэгээд Н"дур мэдэн авсан тул үр дүн нь тийм гэсэн үг сонгодог механикийн хуулиуд нь бүх инерциал тооллын системд адилхан байдаг.Энэ мэдэгдлийг Галилейгийн харьцангуйн зарчим гэж нэрлэдэг. Бид үүнийг өөрөөр хэлж болно: Ньютоны механикийн хуулиуд Галилейгийн өөрчлөлтийн дагуу өөрчлөгддөггүй.

Бүх лавлагааны системд ижил тоон утгатай хэмжигдэхүүнийг инвариант гэж нэрлэдэг (лат. invariantis- өөрчлөгдөөгүй). Ийм хэмжигдэхүүний жишээ нь цахилгаан цэнэг, масс гэх мэт.

Ийм шилжилтийн үед хэлбэр нь өөрчлөгддөггүй тэгшитгэлийг нэг инерцийн лавлагааны системээс нөгөөд шилжих үед координат болон цаг хугацааны өөрчлөлтийн хувьд инвариант гэж нэрлэдэг. Эдгээр тэгшитгэлд орох хэмжигдэхүүнүүд нь нэг лавлагааны системээс нөгөөд шилжих үед өөрчлөгдөж болох боловч эдгээр хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондын хамаарлыг илэрхийлдэг томъёо өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Ийм тэгшитгэлийн жишээ бол сонгодог механикийн хуулиуд юм.

Бөөмөөр бид материаллаг цэгийг хэлнэ, өөрөөр хэлбэл. бусад бие хүртэлх зайтай харьцуулахад хэмжээсийг нь үл тоомсорлож болох бие.

Улсын менежментийн их сургууль

Институт алсын зайн сургалт

Мэргэжил - менежмент

мэргэжлээр: KSE

“Ньютоны механик бол байгалийн сонгодог дүрслэлийн үндэс юм. Механикийн үндсэн үүрэг, түүний хэрэглээний хязгаар."

Дууссан

Оюутны үнэмлэх №1211

Бүлгийн дугаар UP4-1-98/2

1. Оршил.________________________________________________________________ 3

2. Ньютоны механик.__________________________________________ 5

2.1. Ньютоны хөдөлгөөний хуулиуд._________________________________________________ 5

2.1.1. Ньютоны анхны хууль.________________________________________________ 6

2.1.2. Ньютоны хоёрдугаар хууль.________________________________________________ 7

2.1.3. Ньютоны гуравдугаар хууль._________________________________________________ 8

2.2. Бүх нийтийн таталцлын хууль._________________________________________________ 11

2.3. Механикийн үндсэн үүрэг._________________________________________________ 13

2.4. Хэрэглэх хязгаар.________________________________________________________________ 15

3. Дүгнэлт.________________________________________________ 18

4. Ашигласан материалын жагсаалт.______________________________________ 20

Ньютон (1643-1727)

Энэ ертөнц байсан гүн харанхуйбүрхэгдсэн

Гэрэл байх болтугай! Тэгээд Ньютон гарч ирэв.

1. Танилцуулга.

"Физик" гэсэн ойлголт нь эртний эртний үеэс эхтэй бөгөөд Грек хэлнээс орчуулбал "байгаль" гэсэн утгатай. Энэхүү шинжлэх ухааны гол ажил бол хүрээлэн буй ертөнцийн "хууль" -ыг тогтоох явдал юм. Аристотелийн шавь Платоны гол бүтээлүүдийн нэг нь "Физик" нэртэй байв.

Тэр үеийн шинжлэх ухаан нь байгалийн-философийн шинж чанартай байсан, өөрөөр хэлбэл. шууд ажиглагдаж болох хөдөлгөөнүүдээс үүдэлтэй тэнгэрийн биетүүдтэдний бодит хөдөлгөөнүүд байдаг. Эндээс ингэж дүгнэсэн төв байрлалОрчлон ертөнц дэх дэлхий. Энэхүү систем нь дэлхийн селестиел биетийн зарим шинж чанарыг зөв тусгасан: Дэлхий бол бөмбөг, бүх зүйл түүний төв рүү таталцдаг. Тиймээс энэ сургаал нь үнэндээ дэлхийн тухай байсан юм. Тухайн үеийнхээ түвшинд шинжлэх ухааны мэдлэгт тавигдах үндсэн шаардлагыг хангасан. Нэгдүгээрт, селестиел биетүүдийн ажиглагдсан хөдөлгөөнийг нэг талаас нь тайлбарлаж, хоёрдугаарт, тэдний ирээдүйн байрлалыг тооцоолох боломжтой болгосон. Үүний зэрэгцээ эртний Грекчүүдийн онолын бүтээн байгуулалтууд нь зөвхөн таамаглалын шинж чанартай байсан - туршилтаас бүрэн салсан.

Ийм систем нь 16-р зуун хүртэл, Коперникийн сургаал гарч ирэх хүртэл оршин тогтнож байсан бөгөөд энэ нь цаашид үндэслэлээ олсон. туршилтын физикТэнгэрийн биет болон хуурай газрын биетүүдийн хөдөлгөөнийг хөдөлгөөний нэгдсэн хуулиар нэгтгэсэн Ньютоны механикийг бий болгосноор оргилдоо хүрсэн Галилео. Энэ бол байгалийн шинжлэх ухааны хамгийн том хувьсгал бөгөөд орчин үеийн ойлголтод шинжлэх ухааны хөгжлийн эхлэлийг тавьсан юм.

Галилео Галилей ертөнц хязгааргүй, матери мөнх гэж үздэг. Бүх үйл явцад юу ч устгагдахгүй, үүсдэггүй - зөвхөн өөрчлөлт гардаг харьцангуй байрлалбие эсвэл тэдгээрийн хэсгүүд. Матери нь туйлын хуваагдашгүй атомуудаас бүрддэг бөгөөд түүний хөдөлгөөн нь цорын ганц, бүх нийтийнх юм механик хөдөлгөөн. Тэнгэрийн биетүүд Дэлхийтэй төстэй бөгөөд механикийн ижил хуулиудад захирагддаг.

Ньютоны хувьд туршилт, ажиглалтаар судалж буй объектын шинж чанарыг хоёрдмол утгагүй олж мэдэх, таамаглал ашиглахгүйгээр индукц дээр суурилсан онолыг бий болгох нь чухал байв. Тэрээр физикт туршилтын шинжлэх ухаан болохын хувьд таамаглал дэвшүүлэх газар байдаггүй гэсэн үндэслэлээс үндэслэсэн. Индуктив аргын төгс бус байдлыг хүлээн зөвшөөрч тэрээр үүнийг бусад хүмүүсийн дунд хамгийн тохиромжтой гэж үзсэн.

Эрт дээр үед ч, 17-р зуунд ч селестиел биетүүдийн хөдөлгөөнийг судлахын ач холбогдлыг хүлээн зөвшөөрсөн. Гэхдээ эртний Грекчүүдийн хувьд бол энэ асуудалилүү байсан философийн утга, дараа нь 17-р зууны хувьд практик тал давамгайлж байв. Навигацийн хөгжил нь зурхайн зорилгод шаардагдахтай харьцуулахад навигацийн зорилгоор илүү нарийвчлалтай одон орны хүснэгтүүдийг боловсруулах шаардлагатай болсон. Гол ажил бол одон орон судлаачид, далайчдад шаардлагатай уртрагыг тодорхойлох явдал байв. Үүнийг шийдвэрлэхийн тулд чухал практик асуудаланхны улсын ажиглалтын газрууд (1672 онд Парис, 1675 онд Гринвич) байгуулагдсан. Үндсэндээ энэ нь үнэмлэхүй цагийг тодорхойлох ажил байсан бөгөөд үүнийг харьцуулах юм орон нутгийн цагааруртраг болгон хувиргах боломжтой хугацааны интервал. Энэ цагийг оддын дундах сарны хөдөлгөөнийг ажиглахаас гадна тодорхойлж болно үнэн зөв цаг, үнэмлэхүй хугацаанд тохируулж, ажиглагч барьж байна. Эхний тохиолдолд селестиел биетүүдийн байрлалыг урьдчилан таамаглахад маш нарийн хүснэгтүүд шаардлагатай байсан бол хоёр дахь тохиолдолд туйлын үнэн зөв, найдвартай цагны механизмууд шаардлагатай байв. Эдгээр чиглэлийн ажил амжилтгүй болсон. Зөвхөн Ньютон л бүх нийтийн таталцлын хууль, механикийн гурван үндсэн хууль, түүнчлэн дифференциал болон интеграл тооцоо, механикт шинжлэх ухааны нэгдмэл онолын шинж чанарыг өгсөн.

2. Ньютоны механик.

Шилдэг шинжлэх ухааны бүтээлч байдалИ.Ньютон бол түүний 1687 онд анх хэвлэгдсэн “Байгалийн философийн математик зарчмууд” хэмээх үхэшгүй мөнхийн бүтээл юм. Үүнд тэрээр өмнөх болон өөрийнх нь олж авсан үр дүнг нэгтгэв өөрийн судалгаамөн анх удаа дэлхийн болон эв нэгдэлтэй нэгдсэн системийг бий болгосон селестиел механик, бүхний үндэс болсон сонгодог физик. Энд Ньютон анхны ойлголтуудын тодорхойлолтыг өгсөн - масс, нягттай тэнцэх бодисын хэмжээ; импульстэй эквивалент импульс ба янз бүрийн төрөлхүч чадал. Бодисын хэмжээний тухай ойлголтыг томъёолохдоо тэрээр атомууд нь зарим нэг анхдагч бодисоос тогтдог гэсэн санаанаас үндэслэсэн; нягтыг биеийн нэгж эзэлхүүнийг анхдагч бодисоор дүүргэх зэрэг гэж ойлгодог. Энэхүү бүтээл нь Ньютоны бүх нийтийн таталцлын тухай сургаалыг тодорхойлсон бөгөөд үүний үндсэн дээр тэрээр гаригууд, дагуулууд, сүүлт одуудын хөдөлгөөний онолыг боловсруулсан болно. нарны систем. Энэ хуулинд үндэслэн тэрээр далайн түрлэг, Бархасбадийн шахалтын үзэгдлийг тайлбарлав.

Ньютоны үзэл баримтлал нь цаг хугацааны явцад технологийн олон дэвшлийн үндэс суурь болсон. Түүний суурин дээр олон арга бий болсон Шинжлэх ухааны судалгааВ янз бүрийн бүс нутагбайгалийн шинжлэх ухаан.

2.1. Ньютоны хөдөлгөөний хуулиуд.

Хэрэв кинематик хөдөлгөөнийг судалдаг бол геометрийн бие, ямар ч шинж чанаргүй материаллаг бие, орон зайд тодорхой байр эзэлдэг, цаг хугацааны явцад энэ байрлалыг өөрчлөх шинж чанараас гадна динамик нь хөдөлгөөнийг судалдаг. бодит биетэдэнд хэрэглэсэн хүчний нөлөөн дор. Ньютоны тогтоосон механикийн гурван хууль нь динамикийн үндэс болж, сонгодог механикийн үндсэн салбарыг бүрдүүлдэг.

Хөдөлгөөнт биеийг материаллаг цэг гэж үзэх үед тэдгээрийг хөдөлгөөний хамгийн энгийн тохиолдолд шууд хэрэглэж болно, өөрөөр хэлбэл. биеийн хэмжээ, хэлбэрийг тооцохгүй ба биеийн хөдөлгөөнийг масстай цэгийн хөдөлгөөн гэж үзэх үед. Буцалж буй усанд цэгийн хөдөлгөөнийг дүрслэхийн тулд та энэ хөдөлгөөнийг тодорхойлдог хэмжигдэхүүнтэй харьцуулахад ямар ч координатын системийг сонгож болно. Бусад биетэй харьцуулахад хөдөлж буй аливаа биеийг лавлагаа болгон авч болно. Динамикийн хувьд бид инерцийн координатын системтэй харьцдаг бөгөөд тэдгээртэй харьцуулахад чөлөөт материаллаг цэг тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөг гэдгээрээ онцлог юм.

2.1.1. Ньютоны анхны хууль.

Инерцийн хуулийг анх Галилео уг хэрэгт зориулан тогтоожээ хэвтээ хөдөлгөөн: бие хөдөлж байх үед хэвтээ хавтгай, дараа нь түүний хөдөлгөөн жигд байх бөгөөд хэрэв онгоц огторгуйд төгсгөлгүй сунах юм бол байнга үргэлжлэх болно. Ньютон хөдөлгөөний анхны хууль болох инерцийн хуулийн талаар илүү ерөнхий томъёоллыг өгсөн: бие махбодид нөлөөлж буй хүчнүүд энэ төлөвийг өөрчлөх хүртэл бүх бие тайван эсвэл жигд шугаман хөдөлгөөнд үлддэг.

Амьдралд, хэрэв та хөдөлж буй биеийг татах эсвэл түлхэхээ больсон бол тэр зогсонги байдалд орж, тогтмол хурдтайгаар хөдөлдөггүй тохиолдол гардаг. Хөдөлгүүр нь унтарсан машин ингэж зогсдог. Ньютоны хуулийн дагуу инерцээр эргэлдэж буй машинд тоормосны хүч үйлчлэх ёстой бөгөөд энэ нь практикт агаарын эсэргүүцэл, хурдны замын гадаргуу дээрх машины дугуйны үрэлт юм. Тэд машинд хэлдэг сөрөг хурдатгалтэр зогсох хүртэл.

Хуулийн энэ томъёоллын сул тал нь хөдөлгөөнийг инерцийн координатын системтэй холбох шаардлагатай гэсэн ямар ч заалт агуулаагүй явдал юм. Баримт нь Ньютон инерцийн координатын системийн тухай ойлголтыг ашиглаагүй бөгөөд үүний оронд тэрээр үнэмлэхүй орон зай - нэгэн төрлийн ба хөдөлгөөнгүй гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь бие махбодийн хурдыг тодорхойлсон үнэмлэхүй координатын тодорхой системийг холбосон юм. . Үнэмлэхүй орон зайн хоосон чанарыг үнэмлэхүй лавлагааны систем болгон илрүүлэхэд инерцийн хуулийг өөрөөр томъёолж эхлэв: инерцийн координатын системтэй харьцуулахад чөлөөт бие нь тайван байдал эсвэл жигд шулуун хөдөлгөөнийг хадгалж байдаг.

2.1.2. Ньютоны хоёр дахь хууль.

Хоёрдахь хуулийг боловсруулахдаа Ньютон дараахь ойлголтуудыг танилцуулав.

Хурдатгал гэдэг нь биеийн хурдны өөрчлөлтийн хурдыг тодорхойлдог вектор хэмжигдэхүүн (Ньютон үүнийг импульс гэж нэрлэж, хурдны параллелограммын дүрмийг боловсруулахдаа үүнийг харгалзан үзсэн) юм.

Хүч гэдэг нь вектор хэмжигдэхүүн бөгөөд бусад бие эсвэл талбайн биед үзүүлэх механик нөлөөллийн хэмжүүр гэж ойлгогддог бөгөөд үүний үр дүнд бие нь хурдатгал авах эсвэл хэлбэр, хэмжээгээ өөрчилдөг.

Биеийн масс нь материйн үндсэн шинж чанаруудын нэг бөгөөд түүний инерцийн болон таталцлын шинж чанарыг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн юм.

Механикийн хоёрдахь хуулинд: биед үйлчилж буй хүч нь биеийн масс ба энэ хүчнээс үүссэн хурдатгалын үржвэртэй тэнцүү байна. Энэ бол түүнийх орчин үеийн томъёолол. Ньютон үүнийг өөрөөр томъёолсон: импульсийн өөрчлөлт нь хэрэглэсэн хүчинтэй пропорциональ бөгөөд энэ хүч үйлчлэх шулуун шугамын чиглэлд, биеийн масстай урвуу пропорциональ буюу математикийн хувьд:

Хэрэв та пүршний төгсгөлд тэргэнцэрийг хавсаргаж, хаварыг цаг тухайд нь гаргавал энэ хуулийг туршилтаар батлахад хялбар байдаг ттэрэг замаар явах болно s 1(Зураг 1), дараа нь хоёр троллейбусыг нэг хавар хавсаргана, өөрөөр хэлбэл. биеийн жингээ хоёр дахин нэмэгдүүлж, пүршийг суллаж, дараа нь ижил хугацаанд ттэд хол явах болно с 2, хоёр дахин бага s 1 .

Энэ хууль нь зөвхөн инерциал тооллын системд ч хүчинтэй. Математикийн үүднээс авч үзвэл эхний хууль нь хоёр дахь хуулийн онцгой тохиолдол юм, учир нь үр дүнгийн хүч нь тэг байвал хурдатгал нь мөн тэг болно. Гэсэн хэдий ч Ньютоны анхны хуулийг гэж үздэг бие даасан хууль, учир нь Тэр бол инерцийн систем байдаг гэж үздэг.

2.1.3. Ньютоны гурав дахь хууль.

Ньютоны гуравдахь хуульд: Үйлдэл нь үргэлж тэнцүү бөгөөд эсрэг хариу үйлдэлтэй байдаг, эс тэгвээс бие бие биендээ ижил шулуун шугамын дагуу чиглэсэн, хэмжээ нь тэнцүү ба эсрэг чиглэлтэй эсвэл математикийн хувьд бие биендээ үйлчилдэг.

Ньютон энэ хуулийн үйлчлэлийг биетүүдийн мөргөлдөөн болон тэдгээрийн харилцан таталцлын тохиолдолд хоёуланг нь өргөжүүлсэн. Энэ хуулийн хамгийн энгийн жишээ бол таталцлын хүчинд өртдөг хэвтээ хавтгай дээр байрладаг бие юм. Ф тболон газрын урвалын хүч Ф о, ижил шулуун шугам дээр хэвтэж, үнэ цэнэ нь тэнцүү, эсрэг чиглэлд чиглэсэн, эдгээр хүчний тэгш байдал нь биеийг тайван байлгах боломжийг олгодог (Зураг 2).

Ньютоны хөдөлгөөний үндсэн гурван хуулиас үр дүн гардаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь параллелограммын дүрмийн дагуу импульсийн нэмэгдэл юм. Биеийн хурдатгал нь тухайн биед үзүүлэх бусад биетүүдийн үйл ажиллагааг тодорхойлдог хэмжигдэхүүнүүдээс гадна энэ биеийн шинж чанарыг тодорхойлдог хэмжигдэхүүнүүдээс хамаарна. Тухайн биеийн хөдөлгөөний хурдыг өөрчилдөг бусад биетүүдийн биед үзүүлэх механик үйлдлийг хүч гэж нэрлэдэг. Энэ нь өөр шинж чанартай (таталцал, уян харимхай хүч гэх мэт) байж болно. Биеийн хурдны өөрчлөлт нь хүчний шинж чанараас хамаардаггүй, харин тэдгээрийн хэмжээнээс хамаардаг. Хурд ба хүч нь вектор учраас хэд хэдэн хүчний үйлчлэл параллелограммын дүрмийн дагуу нэмэгддэг. Биеийн олж авсан хурдатгал нь массаар хэмжигддэг инерци юм. Гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хурдыг авч үздэг сонгодог механикийн хувьд масс нь бие махбодь нь хөдөлж байгаа эсэхээс үл хамааран өөрийн онцлог шинж юм. Сонгодог механик дахь биеийн масс нь бусад биетэй бие махбодийн харилцан үйлчлэлээс хамаардаггүй. Массын энэхүү шинж чанар нь Ньютоныг массыг материйн хэмжүүр болгон авч, түүний хэмжээ нь бие дэх бодисын хэмжээг тодорхойлдог гэж үзэхэд хүргэсэн. Тиймээс массыг материйн хэмжээ гэж ойлгох болсон.

Бодисын хэмжээг биеийн жинтэй пропорциональ хэмжиж болно. Жин гэдэг нь биеийг чөлөөтэй унахаас сэргийлдэг тулгуур дээр үйлчлэх хүч юм. Тоон жин бүтээгдэхүүнтэй тэнцүү байнабиеийн жинг таталцлын хурдатгал хүртэл. Дэлхий болон түүний шахалтын улмаас өдөр тутмын эргэлтбиеийн жин нь өргөрөгөөс хамаарч өөр өөр байдаг ба экваторт туйлтай харьцуулахад 0.5% бага байдаг. Масс ба жин нь хатуу пропорциональ байдаг тул энэ нь боломжтой болсон практик хэмжилтмасс эсвэл бодисын хэмжээ. Жин нь бие махбодид нөлөөлдөг хувьсах хүч гэдгийг ойлгосноор Ньютон үүнийг бий болгоход хүргэсэн дотоод шинж чанарбие - инерци нь түүний бие махбодийн жигд байдлыг хадгалах чадвар гэж үздэг шулуун хөдөлгөөн, масстай пропорциональ. Инерцийн хэмжүүр болох массыг Ньютоны адил масштаб ашиглан хэмжиж болно.

Жингүйдлийн үед массыг инерцээр хэмжиж болно. Инерцийн хэмжилт нь ерөнхий байдлаармассын хэмжилт. Гэхдээ инерци ба жин нь өөр юм физик ойлголтууд. Тэдний бие биетэйгээ пропорциональ байдал нь практикийн хувьд маш тохиромжтой - жинг ашиглан массыг хэмжихэд тохиромжтой. Ийнхүү хүч ба массын тухай ойлголт, тэдгээрийг хэмжих аргачлалыг бий болгосон нь Ньютонд механикийн хоёр дахь хуулийг боловсруулах боломжийг олгосон.

Механикийн нэг ба хоёрдугаар хуулиуд нь материаллаг цэг эсвэл нэг биеийн хөдөлгөөнтэй холбоотой байдаг. Энэ тохиолдолд зөвхөн тухайн биед үзүүлэх бусад байгууллагуудын үйл ажиллагааг харгалзан үзнэ. Гэсэн хэдий ч аливаа үйлдэл нь харилцан үйлчлэл юм. Механикийн хувьд үйлдэл нь хүчээр тодорхойлогддог тул нэг бие нь нөгөө бие дээр тодорхой хүчээр үйлчилдэг бол хоёр дахь нь механикийн гурав дахь хуулиар тогтоогдсон ижил хүчээр эхнийх нь үйлчилдэг. Ньютоны томъёололд механикийн гуравдахь хууль нь зөвхөн хүчний шууд харилцан үйлчлэл эсвэл нэг биений үйлдэл нөгөө рүү шууд шилжих үед л хүчинтэй. Үйлдлийг хязгаарлагдмал хугацаанд шилжүүлэх тохиолдолд тухайн үйлдлийг шилжүүлэх хугацааг үл тоомсорлож болох тохиолдолд энэ хуулийг хэрэглэнэ.

2.2. Бүх нийтийн таталцлын хууль.

Ньютоны динамикийн гол цөм нь хүчний тухай ойлголт бөгөөд динамикийн гол үүрэг бол хууль тогтоох явдал юм гэж үздэг. энэ хөдөлгөөниймөн эсрэгээр, өгөгдсөн хүчний дагуу биеийн хөдөлгөөний хуулийг тодорхойлоход. Кеплерийн хуулиудаас Ньютон нар руу чиглэсэн хүч байгаа бөгөөд энэ нь гарагуудын нарнаас алслагдсан зайн квадраттай урвуу пропорциональ байна гэсэн дүгнэлтийг гаргажээ. Кеплер, Гюйгенс, Декарт, Борелли, Хук нарын илэрхийлсэн санааг ерөнхийд нь нэгтгэж, Ньютон тэдэнд тодорхой хэлбэрийг өгсөн. математикийн хууль, үүний дагуу биетүүдийн таталцлыг тодорхойлдог бүх нийтийн таталцлын хүч мөн чанарт байдаг гэдгийг баталсан. Таталцлын хүч нь таталцлын биетүүдийн массын үржвэртэй шууд пропорциональ ба тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ буюу математикийн хувьд:

Энд G нь таталцлын тогтмол юм.

Энэ хуульаливаа биетүүдийн харилцан үйлчлэлийг дүрсэлдэг - цорын ганц чухал зүйл бол биетүүдийн хоорондох зай нь тэдгээрийн хэмжээтэй харьцуулахад хангалттай том бөгөөд энэ нь биеийг материаллаг цэг болгон хүлээн зөвшөөрөх боломжийг олгодог. Ньютоны таталцлын онолд таталцлын хүчийг нэг таталцагч биеэс нөгөө бие рүү шууд дамжуулж, ямар ч мэдээллийн хэрэгслийн зуучлалгүйгээр хүлээн зөвшөөрдөг. Бүх нийтийн таталцлын хууль нь урт удаан, ширүүн маргаан үүсгэсэн. Энэ хууль нь философийн чухал ач холбогдолтой байсан тул энэ нь санамсаргүй зүйл биш юм. Гол нь Ньютоноос өмнө бүтээх зорилго тавьсан физикийн онолуудфизик үзэгдлийн механизмыг бүх нарийн ширийнээр нь тодорхойлж, танилцуулах явдал байв. Үүнийг хийх боломжгүй тохиолдолд "гэж нэрлэгдсэн зүйлийн талаар маргаан гаргасан. далд чанарууд", энэ нь нарийвчилсан тайлбар өгөх боломжгүй юм. Бэкон, Декарт нар "далд чанарууд" гэсэн ишлэлийг шинжлэх ухааны үндэслэлгүй гэж тунхагласан. Декарт байгалийн үзэгдлийн мөн чанарыг тодорхой төсөөлж байж л ойлгох боломжтой гэж үздэг. Тиймээс тэрээр үзэгдлүүдийг төлөөлдөг. Эфирийн эргүүлгүүдийн тусламжтайгаар таталцлын тухай Энэ мэт санаанууд өргөн тархсантай холбогдуулан Ньютоны бүх нийтийн таталцлын хууль нь түүний үндсэн дээр хийсэн одон орны ажиглалтын нийцтэй байдлыг урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй нарийвчлалтайгаар харуулсан ч гэсэн үндэслэлээр эргэлзэж байв. харилцан татахбие махбодь нь "далд чанарууд" гэсэн перипатетик сургаалыг маш их санагдуулдаг байв. Хэдийгээр Ньютон түүний оршин тогтнох баримтыг үндэслэн тогтоосон математик шинжилгээболон туршилтын өгөгдөл, математик шинжилгээ нь хангалттай найдвартай арга гэж судлаачдын ухамсарт бат бөх ороогүй байна. Гэхдээ хязгаарлах хүсэл биеийн үзлэгҮнэмлэхүй үнэн гэж үздэггүй баримтууд нь Ньютонд физикийг бие даасан шинжлэх ухаан болгон төлөвшүүлж, үнэмлэхүй мэдлэгтэй гэж үзэн байгалийн философиос салгах боломжийг олгосон.

Бүх нийтийн таталцлын хуульд шинжлэх ухаан нь байгалийн хуулийн загварыг туйлын нарийвчлалтай, хаа сайгүй, үл хамаарах зүйлгүй, тодорхой үр дагавартай дүрэм болгон хүлээн авсан. Энэ хуулийг Кант философидоо оруулсан бөгөөд байгаль нь ёс суртахууны эсрэг шаардлагатай байдлын хаант улс буюу эрх чөлөөний хаант улс гэж дүрсэлсэн байдаг.

Ньютоны физикийн үзэл баримтлал нь 17-р зууны физикийн нэгэн төрлийн титэм ололт байв. Орчлон ертөнцөд статик хандлагыг динамик байдлаар сольсон. Туршилтын- математик арга 17-р зууны физикийн олон асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой болсон судалгаа нь шийдвэрлэхэд тохиромжтой болсон. бие махбодийн асуудалдахиад хоёр зууны турш.

2.3. Механикийн гол үүрэг.

Сонгодог механикийн хөгжлийн үр дүн нь дэлхийн бүх чанарын олон янз байдлыг Ньютоны механикийн хуулиудын дагуу бие махбодийн хөдөлгөөний ялгаагаар тайлбарласан дэлхийн нэгдмэл механик дүр төрхийг бий болгосон явдал байв. Дэлхийн механик дүр төрхөөр бол дэлхийн физик үзэгдлийг механикийн хуулиудын үндсэн дээр тайлбарлаж болох юм бол ийм тайлбарыг шинжлэх ухааны үндэслэлтэй гэж хүлээн зөвшөөрсөн. Ийнхүү Ньютоны механик нь тэр үе хүртэл ноёрхож байсан дэлхийн механик зургийн үндэс болсон юм шинжлэх ухааны хувьсгал 19-20-р зууны зааг дээр.

Ньютоны механик нь өмнөх механик ухагдахуунуудаас ялгаатай нь хөдөлгөөний өмнөх болон дараагийн үе шат, мөн сансар огторгуйн аль ч цэгийн асуудлыг шийдвэрлэх боломжтой болгосон. мэдэгдэж байгаа баримтууд, энэ хөдөлгөөнийг үүсгэж, түүнчлэн урвуу асуудалХөдөлгөөний мэдэгдэж буй үндсэн элементүүдтэй аль ч цэгт эдгээр хүчин зүйлийн үйл ажиллагааны хэмжээ, чиглэлийг тодорхойлох. Үүний ачаар Ньютоны механикийг арга болгон ашиглаж болно тоон шинжилгээмеханик хөдөлгөөн. Ямар ч физик үзэгдлүүдтэдгээрийг үүсгэгч хүчин зүйлээс үл хамааран судалж болно. Жишээлбэл, та дэлхийн хиймэл дагуулын хурдыг тооцоолж болно: Энгийн болгохын тулд дэлхийн радиустай тэнцүү тойрог замтай хиймэл дагуулын хурдыг олъё (Зураг 3). Хангалттай нарийвчлалтайгаар бид хиймэл дагуулын хурдатгалыг дэлхийн гадаргуу дээрх таталцлын хурдатгалтай адилтгаж болно.

Нөгөө талаар төв рүү чиглэсэн хурдатгалхиймэл дагуул

хаана . – Энэ хурдыг хамгийн түрүүнд нэрлэдэг зугтах хурд. Ийм хурдтай ямар ч масстай бие нь дэлхийн хиймэл дагуул болно.

Ньютоны механикийн хуулиуд нь хүчийг хөдөлгөөнтэй биш харин хөдөлгөөний өөрчлөлттэй холбоотой байдаг. Энэ нь хөдөлгөөнийг хадгалахын тулд хүч шаардлагатай гэсэн уламжлалт санаануудыг орхиж, одоо байгаа механизмуудад хүчийг хоёрдогч үүрэг болгох шаардлагатай болсон үрэлтийг тогтоох боломжтой болсон. Уламжлалт статикийн оронд ертөнцийг динамик үзэл баримтлалыг бий болгосноор Ньютон өөрийн динамикийг үндэс болгосон. онолын физик. Хэдийгээр Ньютон механик тайлбартаа болгоомжтой байсан байгалийн үзэгдлүүд, байгалийн бусад үзэгдлийг механикийн зарчмаас гаргаж авах нь зүйтэй гэж үзсэн хэвээр байна. Цаашдын хөгжилшийдэлтэй холбоотой механикийн аппаратыг цаашид хөгжүүлэх чиглэлд физикийг хийж эхэлсэн. тодорхой ажлууд, тэдгээрийг шийдэхийн хэрээр дэлхийн механик дүр зураг илүү хүчтэй болсон.

2.4. Хэрэглэх боломжийн хязгаар.

20-р зууны эхэн үед физикийн хөгжлийн үр дүнд сонгодог механикийн хэрэглээний хамрах хүрээг тодорхойлсон: түүний хуулиуд нь хурд нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага хөдөлгөөнүүдэд хүчинтэй байдаг. Хурд нэмэгдэх тусам биеийн жин нэмэгддэг болохыг тогтоожээ. Ерөнхийдөө Ньютоны сонгодог механикийн хуулиуд инерцийн жишиг системийн хувьд хүчинтэй байдаг. Инерцийн бус лавлагааны системийн хувьд нөхцөл байдал өөр байна. Инерцийн бус координатын системийн инерцийн системтэй харьцуулахад хурдатгалтай хөдөлгөөнд Ньютоны нэгдүгээр хууль (инерцийн хууль) энэ системд үйлчлэхгүй. чөлөөт биеЭнэ нь цаг хугацааны явцад хөдөлгөөний хурдаа өөрчлөх болно.

Сонгодог механик дахь анхны зөрүү нь бичил ертөнцийг нээх үед илэрсэн. Сонгодог механикийн хувьд эдгээр хөдөлгөөнүүд хэрхэн хэрэгжсэнээс үл хамааран орон зай дахь хөдөлгөөн, хурдыг тодорхойлох асуудлыг судалдаг байв. Бичил ертөнцийн үзэгдэлтэй холбоотой ижил төстэй нөхцөл байдал, энэ нь болсон шиг, зарчмын хувьд боломжгүй юм. Энд кинематикийн суурь орон зайн цаг хугацааны локалчлал нь хөдөлгөөний тодорхой динамик нөхцлөөс хамаардаг зарим онцгой тохиолдлуудад л боломжтой байдаг. Макро масштабаар кинематик ашиглах нь нэлээд зөвшөөрөгдөхүйц юм. Микро масштабын хувьд, хаана гол үүрэгквантад хамаарах бөгөөд динамик нөхцөлөөс үл хамааран хөдөлгөөнийг судалдаг кинематик утгаа алддаг.

Бичил ертөнцийн цар хүрээний хувьд Ньютоны хоёр дахь хууль бас боломжгүй болсон - энэ нь зөвхөн том хэмжээний үзэгдлийн хувьд хүчинтэй. Судалгаанд хамрагдаж буй системийг тодорхойлдог аливаа хэмжигдэхүүнийг хэмжих оролдлого нь энэ системийг тодорхойлдог бусад хэмжигдэхүүнүүдэд хяналтгүй өөрчлөлт оруулахад хүргэдэг нь тогтоогдсон: хэрэв орон зай, цаг хугацаанд байр сууриа тогтоох оролдлого хийвэл энэ нь холбогдох коньюгат хэмжигдэхүүнийг хяналтгүй өөрчлөхөд хүргэдэг. , энэ нь динамик төлөвийн системийг тодорхойлдог. Тиймээс хоёр харилцан уялдаатай хэмжигдэхүүнийг нэгэн зэрэг нарийн хэмжих боломжгүй юм. Системийг тодорхойлогч нэг хэмжигдэхүүний утгыг илүү нарийвчлалтай тодорхойлох тусам түүнтэй холбоотой хэмжигдэхүүний утга нь тодорхойгүй байх болно. Энэ нөхцөл байдал нь юмсын мөн чанарыг ойлгох үзэл бодлыг эрс өөрчлөхөд хүргэсэн.

Сонгодог механик дахь үл нийцэх байдал нь ирээдүйд бий болсон явдалд үндэслэсэн байв тодорхой утгаараань одоогийн байдлаар бүрэн агуулагддаг - энэ нь ирээдүйн аль ч үед системийн үйл ажиллагааг нарийн урьдчилан таамаглах боломжийг тодорхойлдог. Энэ боломж нь харилцан уялдаатай хэмжигдэхүүнийг нэгэн зэрэг тодорхойлох боломжийг олгодог. Бичил ертөнцийн хувьд энэ нь боломжгүй зүйл болж хувирсан бөгөөд энэ нь байгалийн үзэгдлийн урьдчилан таамаглах боломж, харилцан уялдаа холбоог ойлгоход ихээхэн өөрчлөлт оруулсан: учир нь тодорхой цэг дэх системийн төлөв байдлыг тодорхойлдог хэмжигдэхүүнүүдийн үнэ цэнэ. цаг хугацааны хувьд зөвхөн тодорхой бус байдлын хэмжээгээр тогтоож болно, дараа нь боломжийг хасна үнэн зөв таамаглалэдгээр хэмжигдэхүүнүүдийн дараагийн үеийн утгууд, жишээлбэл. зөвхөн тодорхой утгыг олж авах магадлалыг урьдчилан таамаглах боломжтой.

Сонгодог механикийн үндсийг сэгсэрсэн өөр нэг нээлт бол талбайн онолыг бий болгосон явдал юм. Сонгодог механикууд байгалийн бүх үзэгдлийг материйн хэсгүүдийн хооронд үйлчилж буй хүч болгон багасгахыг оролдсон - цахилгаан шингэний тухай ойлголт үүн дээр үндэслэсэн байв. Энэхүү үзэл баримтлалын хүрээнд зөвхөн бодис, түүний өөрчлөлтүүд бодитой байсан - энд хамгийн чухал нь хоёр хүний үйл ажиллагааны тайлбар байв. цахилгаан цэнэгхолбогдох ойлголтуудын тусламжтайгаар. Эдгээр хураамжийн хоорондох талбайн тодорхойлолт нь хураамжийн үйлдлийг ойлгоход маш чухал байсан. Ийм нөхцөлд Ньютоны гурав дахь хуулийг зөрчсөн энгийн жишээ энд байна: хэрэв цэнэгтэй бөөм нь гүйдэл гүйж буй дамжуулагчаас холдож, үүний дагуу түүний эргэн тойронд соронзон орон үүссэн бол цэнэгтэй бөөмийн үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн хүч. гүйдэл дамжуулагч дээр яг тэг байна.

Үүсгэсэн шинэ бодит байдалдэлхийн механик зурагт ямар ч газар байгаагүй. Үүний үр дүнд физик нь матери ба талбай гэсэн хоёр бодит байдалтай харьцаж эхлэв. Хэрэв сонгодог физик нь материйн үзэл баримтлал дээр суурилдаг байсан бол шинэ бодит байдлыг олж мэдсэнээр дэлхийн физик дүр төрхийг өөрчлөх шаардлагатай байв. Тайлбарлах оролдлого цахилгаан соронзон үзэгдлүүдэфирийн тусламжтайгаар тэсвэрлэх боломжгүй болсон. Эфирийг туршилтаар илрүүлж чадсангүй. Энэ нь харьцангуйн онолыг бий болгоход хүргэсэн бөгөөд энэ нь биднийг сонгодог физикийн шинж чанартай орон зай, цаг хугацааны үзэл баримтлалыг эргэн харахыг шаардав. Ийнхүү квантын онол ба харьцангуйн онол гэсэн хоёр ухагдахуун нь шинэ физик ухагдахууны үндэс суурь болсон юм.

3. Дүгнэлт.

Ньютоны байгалийн шинжлэх ухааны хөгжилд оруулсан хувь нэмэр нь физикийн хуулиудыг ажиглалтаар баталгаажуулж болох тоон үзүүлэлт болгон хувиргах, мөн эсрэгээр ийм ажиглалтаас физикийн хуулиудыг гаргах математикийн аргыг гаргаж өгсөн явдал юм. Тэрээр өөрөө “Зарчмууд” номын оршилд “...бид энэ ажлыг физикийн математикийн үндэс болгон санал болгож байна... Физикийн бүх бэрхшээл нь ... хөдөлгөөний үзэгдлээс байгалийн хүчийг таних явдал юм. Үлдсэн үзэгдлүүдийг тайлбарлахын тулд эдгээр хүчийг ашиглах нь ... Механикийн зарчмуудаас байгалийн бусад үзэгдлүүдийг үүнтэй төстэй байдлаар дүгнэх нь зүйтэй байх болно, учир нь эдгээр бүх үзэгдлийг тодорхой хүчээр тодорхойлогддог гэж таамаглахад хүргэдэг. Биеийн хэсгүүд тодорхойгүй шалтгааны улмаас бие биендээ ханддаг бөгөөд хоорондоо холбогддог тогтмол тоо, эсвэл тэд харилцан няцааж, бие биенээсээ холддог. Эдгээр хүч нь тодорхойгүй байгаа тул өнөөг хүртэл философичдын байгалийн үзэгдлийг тайлбарлах оролдлого үр дүнгүй хэвээр байна. Гэсэн хэдий ч энэ үндэслэл, эсвэл өөр илүү зөв арга нь энд дурдсан шалтгаануудын талаар тодорхой ойлголт өгөх болно гэж найдаж байна."

Ньютоны арга нь байгалийг танин мэдэх гол хэрэгсэл болсон. Сонгодог механикийн хуулиуд, математик шинжилгээний аргууд нь тэдний үр нөлөөг харуулсан. Физик туршилт, хэмжих технологид тулгуурлан урьд өмнө байгаагүй нарийвчлалыг хангасан. Биеийн мэдлэг бүх зүйлд байдаг илүү их хэмжээгээраж үйлдвэрийн технологи, инженерийн үндэс суурь болж, бусдын хөгжлийг өдөөсөн байгалийн шинжлэх ухаан. Физикийн хувьд өмнө нь тусгаарлагдсан гэрэл, цахилгаан, соронзон, дулааныг нэгтгэдэг. цахилгаан соронзон онол. Хэдийгээр таталцлын мөн чанар нь тодорхойгүй байсан ч түүний үйлдлийг тооцоолох боломжтой байв. Хэрэв анхны нөхцөл нь мэдэгдэж байгаа бол цаг хугацааны аль ч үед системийн зан төлөвийг хоёрдмол утгагүй тодорхойлох боломж дээр үндэслэн Лапласын механик детерминизмын үзэл баримтлалыг бий болгосон. Шинжлэх ухааны хувьд механикийн бүтэц нь хатуу, найдвартай, бараг бүрэн гүйцэд мэт санагдсан - өөрөөр хэлбэл. Одоо байгаа сонгодог хуулиудад нийцэхгүй байгаа үзэгдлүүд нь сонгодог механикийн үүднээс илүү боловсронгуй оюун ухаанд ирээдүйд нэлээд тайлбарлах боломжтой мэт санагдаж байв. Физикийн тухай мэдлэг бүрэн дуусах дөхөж байна гэсэн сэтгэгдэл төрсөн хүчирхэг хүчсонгодог физикийн үндэс суурийг харуулсан.