Сонгодог механик. Сонгодог механикийн зарчим Сонгодог механикийн үндэс

(1643 оны 1-р сарын 4, Вулстхорп, Грантемийн ойролцоо, Линкольншир, Англи - 1727 оны 3-р сарын 31, Лондон) - Английн математикч, механик, одон орон судлаач, физикч, сонгодог механикийг бүтээгч, Хатан хааны гишүүн (1672), ерөнхийлөгч (1703 оноос хойш) Лондонгийн нийгэмлэг.

Орчин үеийн физикийг үндэслэгчдийн нэг, механикийн үндсэн хуулиудыг томъёолж, механикийн үндсэн дээр бүх физик үзэгдлийг дүрслэх физикийн нэгдсэн хөтөлбөрийг бодитоор бүтээгч; бүх нийтийн таталцлын хуулийг нээж, нар, сарыг тойрон гаригуудын хөдөлгөөн, далай дахь түрлэгийг тайлбарлаж, тасралтгүй механик, акустик, физик оптикийн үндэс суурийг тавьсан.

Хүүхэд нас

Исаак Ньютон хүүгээ төрөхөөс гурван сарын өмнө нас барсан жижиг тариачны гэр бүлд бяцхан тосгонд төржээ. Хүүхэд дутуу төрсөн; Түүнийг маш жижигхэн байсан тул вандан сандал дээр хэвтүүлсэн нэхий бээлийнд суулгаж байгаад нэг өдөр унаж, толгойгоо шалан дээр хүчтэй цохисон гэсэн домог байдаг.

Хүүхдээ гурван настай байхад ээж нь дахин гэрлэж, эмээгийнхээ асрамжинд үлдээжээ. Ньютон өвчтэй, нөхөрсөг бус, зүүд зүүдлэх хандлагатай өссөн. Тэрээр яруу найраг, уран зурагт татагдаж, үе тэнгийнхнээсээ хол цаасан цаасан шувуу хийж, салхин тээрэм, усны цаг, дөрөөтэй тэрэг зохион бүтээжээ.

Сургуулийн амьдралын эхлэл Ньютоны хувьд хэцүү байсан. Тэр муу сурдаг, сул дорой хүү байсан бөгөөд нэг өдөр ангийнхан нь ухаан алдтал нь зодсон. Ийм гутамшигт нөхцөл байдлыг тэвчих нь бардам Ньютоны хувьд тэвчихийн аргагүй байсан бөгөөд сурлагын амжилтаараа бусдаас ялгарах ганц л зүйл үлдсэн байв. Хичээл зүтгэлийн үр дүнд тэрээр ангидаа тэргүүн байр эзэлсэн.

Технологийн сонирхол нь Ньютоныг байгалийн үзэгдлийн талаар бодоход хүргэсэн; Мөн математикийн хичээлийг гүнзгийрүүлсэн. Энэ тухай Жан Батист Биот хожим бичжээ: "Түүний авга ах нар нэг өдөр түүнийг гартаа ном барьчихсан хашааны доороос олж хараад гүн бодолд автан түүнээс номоо аваад математикийн бодлого шийдэх завгүй байгааг олж мэдэв. Ийм залуугийн ийм нухацтай, идэвхтэй удирдамжийг гайхшруулсан тэрээр ээжийгээ хүүгийнхээ хүслийг цаашид эсэргүүцэхгүй байхыг ятгаж, үргэлжлүүлэн суралцахаар явуулсан." Ноцтой бэлтгэл хийснийхээ дараа Ньютон 1660 онд Кембрижид Subsizzfr`a (коллежийн гишүүдэд үйлчлэх үүрэгтэй байсан ядуу оюутнууд гэгддэг байсан бөгөөд энэ нь Ньютонд дарамт учруулахаас өөр аргагүй байсан) нэрээр элсэн орсон.

Бүтээлч байдлын эхлэл. Оптик

Зургаан жилийн дотор Ньютон коллежийн бүх зэргээ төгсөж, цаашдын бүх агуу нээлтүүдийг бэлтгэсэн. 1665 онд Ньютон урлагийн мастер болжээ.

Тэр жил Англид тахлын тахал газар авч байх үед тэрээр Вулстхорп хотод түр суурьшихаар шийджээ. Тэнд тэрээр оптикийн чиглэлээр идэвхтэй ажиллаж эхэлсэн; Линзний дуран дахь өнгөний гажигийг арилгах арга замыг эрэлхийлсэн нь Ньютоныг одоо тархалт гэж нэрлэдэг зүйлийг, өөрөөр хэлбэл хугарлын илтгэгчийн давтамжаас хамаарлыг судлахад хүргэсэн. Түүний хийсэн олон туршилтууд (тэдгээрийн мянга гаруй нь байдаг) сонгодог болсон бөгөөд өнөөдөр сургууль, хүрээлэнгүүдэд давтагдаж байна.

Бүх судалгааны лейтмотив нь гэрлийн физик шинж чанарыг ойлгох хүсэл байв. Эхэндээ Ньютон гэрлийг бүх нийтийг хамарсан эфирийн долгион гэж боддог байсан ч сүүлдээ эфирийн эсэргүүцэл нь селестиел биетүүдийн хөдөлгөөнийг мэдэгдэхүйц удаашруулах ёстой гэж үзэн энэ санаагаа орхисон. Эдгээр аргументууд нь Ньютоныг гэрэл нь эх үүсвэрээс ялгарч, саад тотгортой тулгарах хүртэл шулуун шугамаар хөдөлдөг тусгай бөөмс, корпускулуудын урсгал юм гэсэн санааг бий болгосон. Корпускуляр загвар нь зөвхөн гэрлийн тархалтын шулуун байдлыг тайлбарлаад зогсохгүй тусгалын хуулийг (уян тусгал) тайлбарласан боловч нэмэлт таамаглалгүйгээр хугарлын хуулийг тайлбарлав. Энэ таамаглал нь жишээлбэл, усны гадаргуу дээр ойртож буй гэрлийн биетүүд түүнд татагдаж, улмаар хурдатгалтай байх ёстой гэсэн таамаглал байв. Энэ онолын дагуу усан дахь гэрлийн хурд нь агаараас их байх ёстой (энэ нь хожим туршилтын мэдээлэлтэй зөрчилдсөн).

Механикийн хуулиуд

Гэрлийн тухай корпускуляр санаа үүсэхэд тухайн үед Ньютоны бүтээлийн гол агуу үр дүн болох зорилготой ажил аль хэдийн үндсэндээ дууссан байсан нь тодорхой нөлөөлсөн - хууль тогтоомжид үндэслэн дэлхийн нэгдмэл биет дүр зургийг бүтээх явдал байв. түүний боловсруулсан механикийн .

Энэ зураг нь материаллаг цэгүүд - физикийн хувьд хязгааргүй жижиг материйн тоосонцор ба тэдгээрийн хөдөлгөөнийг зохицуулах хуулиудад үндэслэсэн байв. Эдгээр хуулиудын тодорхой томъёолол нь Ньютоны механикийн бүрэн бүтэн байдал, бүрэн бүтэн байдлыг өгсөн юм. Эдгээр хуулиудын эхнийх нь үнэн хэрэгтээ инерцийн лавлагааны системийн тодорхойлолт байсан: ийм системд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй материаллаг цэгүүд жигд, шулуунаар хөдөлдөг. Механикийн хоёр дахь хууль нь гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь нэгж хугацаанд тоо хэмжээ, хөдөлгөөний өөрчлөлт (масс ба хурдны бүтээгдэхүүн) нь материаллаг цэгт үйлчлэх хүчтэй тэнцүү байна гэж заасан. Эдгээр цэг бүрийн масс нь тогтмол байна; Ерөнхийдөө эдгээр бүх цэгүүд нь Ньютоны хэлснээр "элэгддэггүй" бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь мөнхийн, өөрөөр хэлбэл босох ч үгүй, устах ч боломжгүй юм. Материаллаг цэгүүд харилцан үйлчилдэг бөгөөд тэдгээрт үзүүлэх нөлөөллийн тоон хэмжүүр нь хүч юм. Эдгээр хүч гэж юу болохыг олж мэдэх асуудал бол механикийн үндсэн асуудал юм.

Эцэст нь, гуравдахь хууль - "үйлдэл ба урвалын тэгш байдлын" хууль нь гадны нөлөөнд автдаггүй аливаа биеийн нийт импульс яагаад өөрчлөгдөөгүй хэвээр байдгийг тайлбарлав.

Таталцлын хууль

Янз бүрийн хүчийг судлах асуудлыг тавьж, Ньютон өөрөө бүх нийтийн таталцлын хуулийг томъёолж, түүний шийдлийн анхны гайхалтай жишээг өгсөн: хэмжээс нь тэдгээрийн хоорондох зайнаас хамаагүй бага биетүүдийн хоорондох таталцлын хүч нь тэдгээрийн масстай шууд пропорциональ байна. , тэдгээрийн хоорондох зайны квадраттай урвуу пропорциональ ба холбох шугамын дагуу чиглэсэн.тэдгээрийн шууд. Бүх нийтийн таталцлын хууль нь Ньютонд дэлхийг тойрон нар, сарны эргэн тойрон дахь гаригуудын хөдөлгөөний талаар тоон тайлбар өгөх, далайн түрлэгийн мөн чанарыг ойлгох боломжийг олгосон. Энэ нь судлаачдын оюун санаанд асар их сэтгэгдэл төрүүлэхгүй байж болохгүй. "Дэлхийн" болон "тэнгэрлэг" гэсэн байгалийн бүх үзэгдлийг нэгдмэл механикаар дүрслэх хөтөлбөрийг физикт олон жилийн турш бий болгосон. Түүгээр ч барахгүй хоёр зууны туршид олон физикчдийн хувьд Ньютоны хуулиудын хэрэглээний хязгаарын тухай асуудал үндэслэлгүй мэт санагдаж байв.

1668 онд Ньютон Кембрижид буцаж ирээд удалгүй Лукасын математикийн тэнхимийг хүлээн авав. Энэ сандлыг өмнө нь түүний багш И.Барроу эзэлдэг байсан бөгөөд тэрээр өөрийн дуртай шавьдаа санхүүгийн дэмжлэг үзүүлэхийн тулд уг сандлыг шилжүүлэн өгчээ. Тэр үед Ньютон аль хэдийн биномийн зохиогч байсан бөгөөд (Лейбництэй нэгэн зэрэг, гэхдээ түүнээс хамааралгүй) флюцийн аргыг - одоо дифференциал ба интеграл тооцоо гэж нэрлэдэг. Ерөнхийдөө энэ нь Ньютоны ажлын хамгийн үр бүтээлтэй үе байсан: 1660-1667 он хүртэл долоон жилийн хугацаанд түүний үндсэн санаа, түүний дотор бүх нийтийн таталцлын тухай хуулийн санаа бий болсон. Зөвхөн онолын судалгаагаар хязгаарлагдахгүй, тэр жилүүдэд тэрээр тусгах дуран (тусгал) зохион бүтээж, бүтээж эхэлжээ. Энэхүү ажил нь хожим интерференцийн "тэнцүү зузаантай шугам" гэж нэрлэгддэг зүйлийг нээхэд хүргэсэн. (Ньютон корпускуляр загварт тохирохгүй "гэрлийг гэрлээр унтраах" нь энд илэрч байгааг ухаарч, гэрлийн биетүүд долгионоор хөдөлдөг - "түрлэг" гэсэн таамаглал дэвшүүлснээр энд үүссэн бэрхшээлийг даван туулахыг оролдсон) . Хоёр дахь телескоп хийсэн (сайжруулсан) нь Ньютоныг Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгийн гишүүнээр элсүүлэх шалтгаан болсон юм. Ньютон гишүүнчлэлийн татвар төлөх мөнгөгүй гэсэн шалтгаанаар гишүүнчлэлээс татгалзахад шинжлэх ухааны ач тусыг нь харгалзан үзэж, түүнд онцгой тохиолдол гаргаж, түүнийг төлөхөөс чөлөөлөх боломжтой гэж үзсэн.

Байгалиасаа маш болгоомжтой (аймхай гэж хэлэхгүй) хүн байсан Ньютон өөрийн хүслийн эсрэг заримдаа өөрийгөө зовлонтой хэлэлцүүлэг, зөрчилдөөнд автдаг байв. Тиймээс түүний 1675 онд тодорхойлсон гэрэл, өнгөний онол нь ийм дайралт үүсгэж, Ньютон амьд байхдаа оптикийн талаар юу ч нийтлэхгүй байхаар шийджээ. Дэгээ, түүний хамгийн гашуун өрсөлдөгч. Ньютон бас улс төрийн үйл явдалд оролцох ёстой байв. 1688-1694 онд парламентын гишүүн байв. Тэр үед 1687 онд түүний "Байгалийн философийн математикийн зарчмууд" хэмээх гол бүтээл хэвлэгдэн гарсан нь селестиел биетүүдийн хөдөлгөөнөөс эхлээд дуу авианы тархалт хүртэлх бүх физик үзэгдлийн механикийн үндэс болсон юм. Хэдэн зуун жилийн туршид энэ хөтөлбөр нь физикийн хөгжлийг тодорхойлсон бөгөөд түүний ач холбогдол өнөөг хүртэл дуусаагүй байна.

Ньютоны өвчин

Байнгын асар их мэдрэлийн болон сэтгэцийн стресс нь 1692 онд Ньютон сэтгэцийн эмгэгээр өвчлөхөд хүргэсэн. Үүний шууд түлхэц нь түүний бэлтгэсэн бүх гар бичмэлүүд алга болсон гал байв. Зөвхөн 1694 он гэхэд тэрээр гэрчлэлийн дагуу Гюйгенс, “... “Зарчмууд” номоо аль хэдийн ойлгож эхэлж байна.”

Материаллаг аюулгүй байдлын байнгын дарамттай мэдрэмж нь Ньютоны өвчний нэг шалтгаан байсан нь дамжиггүй. Тиймээс Кембрижийн профессор цолыг хадгалахын сацуу гаалийн сангийн захирагчийн байр суурь түүнд чухал байв. Ажилдаа хичээнгүйлэн орж, мэдэгдэхүйц амжилтанд хурдан хүрч, 1699 онд захирлаар томилогдов. Үүнийг багшлахтай хослуулах боломжгүй байсан тул Ньютон Лондон руу нүүжээ. 1703 оны сүүлээр Хааны нийгэмлэгийн ерөнхийлөгчөөр сонгогдов. Тэр үед Ньютон алдар нэрийн оргилд хүрсэн байв. 1705 онд тэрээр баатар цол хүртсэн боловч том орон сууц, зургаан үйлчлэгч, чинээлэг гэр бүлтэй тэрээр ганцаараа үлджээ. Идэвхтэй бүтээлч байдлын үе дуусч, Ньютон зөвхөн "Оптик" хэвлэлийг бэлтгэх, "Зарчмууд" -ыг дахин хэвлэх, Ариун Судрыг тайлбарлах ажлыг хийхээр хязгаарлагдаж байна (Тэрээр Апокалипсисийн тайлбар, бошиглогч Даниелийн тухай эссэ эзэмшдэг) .

Ньютоныг Вестминстерийн сүмд оршуулжээ. Түүний булшин дээрх бичээс нь: "Хүн төрөлхтний ийм гоёл чимэглэл тэдний дунд амьдарч байгаад мөнх бус хүмүүс баясагтун" гэсэн үгээр төгсдөг.

XIX-XX зууны төгсгөлд. сонгодог механикийн хэрэглээний хязгаарыг тодорхойлсон (өгүүллийн төгсгөлд байгаа "Сонгодог механикийн хэрэглээний хязгаарлалт" хэсгийг үзнэ үү). Энэ нь маш нарийвчлалтай үр дүнг өгдөг боловч хурд нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага, хэмжээ нь атом, молекулуудын хэмжээнээс ихээхэн давсан биетүүдэд, мөн зай эсвэл нөхцөлд хэрэглэх тохиолдолд л тодорхой болсон. таталцлын тархалтын хурдыг хязгааргүй гэж үзэж болно (дурын хурдаар хөдөлж буй биетүүдийн сонгодог механикийн ерөнхий дүгнэлт нь харьцангуй механик, хэмжээсүүд нь атомын хэмжээтэй харьцуулах боломжтой биетүүдэд - квант механик; квант харьцангуй нөлөөг квант талбайн онолоор авч үздэг) .

Гэсэн хэдий ч сонгодог механик нь ач холбогдлоо хадгалсаар байна, учир нь:

1. Бусад онолыг бодвол ойлгох, ашиглахад хамаагүй хялбар.
2. Өргөн хүрээний хувьд энэ нь бодит байдлыг маш сайн дүрсэлдэг.

Сонгодог механикийг маш өргөн хүрээний физик объектуудын хөдөлгөөнийг тодорхойлоход ашиглаж болно: өдөр тутмын макроскопийн объектууд (дээд ба бейсбол гэх мэт), одон орон судлалын объектууд (гараг, од гэх мэт), олон микроскопийн объектууд.

Нэвтэрхий толь бичиг YouTube

1 / 5

✪ Лекц 1. | 8.01 Физик I: Сонгодог механик, 1999 оны намар

✪ Квантын механик 1 - Сонгодог физикийн бүтэлгүйтэл

✪ Физик - Ньютоны нэг ба хоёрдугаар хуулиуд

✪ Механик - Механикийн үндсэн ойлголтууд

✪ Механик. Ньютоны хуулиуд. Эрх мэдэл

Хадмал орчуулга

Үндсэн ойлголтууд

Сонгодог механик нь хэд хэдэн үндсэн ойлголт, загвар дээр ажилладаг. Тэдгээрийн дотор:

• Орон зай. Биеийн хөдөлгөөн нь Евклидийн, үнэмлэхүй (ажиглагчаас хараат бус), нэгэн төрлийн (сансарын аль ч хоёр цэгийг ялгах боломжгүй), изотроп (сансар огторгуйн аль ч хоёр чиглэлийг ялгах боломжгүй) орон зайд явагддаг гэж үздэг.
• Цаг бол сонгодог механикийн үндсэн ойлголт юм. Цаг хугацаа нь үнэмлэхүй, нэгэн төрлийн, изотроп (сонгодог механикийн тэгшитгэл нь цаг хугацааны урсгалын чиглэлээс хамаардаггүй) гэж үздэг.
• Лавлагаа систем нь лавлагаа бие (механик системийн хөдөлгөөнийг харгалзах бодит эсвэл төсөөлөлтэй тодорхой бие), цагийг хэмжих төхөөрөмж, координатын системээс бүрдэнэ.
• Масс нь биеийн инерцийн хэмжүүр юм.
• Материаллаг цэг гэдэг нь шийдэж буй асуудалд хэмжээсийг үл тоомсорлодог масстай объектын загвар юм. Тэг биш хэмжээтэй биетүүд нь нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнийг мэдэрч чаддаг, учир нь тэдгээрийн дотоод тохиргоо өөрчлөгдөж байдаг (жишээлбэл, бие нь эргэлдэж, гажигтай байдаг). Гэсэн хэдий ч зарим тохиолдолд материаллаг цэгүүдийн олж авсан үр дүн нь ийм биетүүдэд хамааралтай байдаг, хэрэв бид ийм биетүүдийг олон тооны харилцан үйлчлэлцдэг материаллаг цэгүүдийн нэгдэл гэж үзвэл. Кинематик ба динамик дахь материаллаг цэгүүдийг ихэвчлэн дараах хэмжигдэхүүнээр тодорхойлдог.
  • Радиус вектор r → (\displaystyle (\vec (r)))- материаллаг цэгийн одоогийн байрлал болох координатын эх үүсвэрээс орон зайн тухайн цэг хүртэл зурсан вектор.
  • Хурд гэдэг нь материаллаг цэгийн байрлалын цаг хугацааны өөрчлөлтийг тодорхойлдог вектор бөгөөд цаг хугацааны хувьд радиус векторын деривативаар тодорхойлогддог. v → = d r → d t (\displaystyle (\vec (v))=(\frac (d(\vec (r)))(dt)))
  • Хурдатгал гэдэг нь материаллаг цэгийн хурдны цаг хугацааны өөрчлөлтийг тодорхойлдог вектор бөгөөд цаг хугацааны хувьд хурдны деривативаар тодорхойлогддог. a → = d v → d t = d 2 r → d t 2 (\displaystyle (\vec (a))=(\frac (d(\vec (v)))(dt))=(\frac (d^(2)) )(\vec (r)))(dt^(2))))
  • Масс нь материаллаг цэгийн инерцийн хэмжүүр юм; цаг хугацааны хувьд тогтмол байх ба материаллаг цэгийн хөдөлгөөн болон бусад биетэй харилцах үйл ажиллагааны ямар ч шинж чанараас хамааралгүй гэж үздэг.
  • Момент (өөр нэр нь импульс) нь материаллаг цэгийн масс ба түүний хурдны үржвэртэй тэнцүү вектор физик хэмжигдэхүүн юм. p → = m v → . (\ displaystyle (\ vec (p)) = m (\ vec (v)).)
  • Кинетик энерги нь биеийн масс ба түүний хурдны квадратын хагас үржвэрээр тодорхойлогддог материаллаг цэгийн хөдөлгөөний энерги юм. T = m v 2 2 . (\ displaystyle T = (\ frac (mv ^ (2)) (2)).)эсвэл T = p 2 2 м. (\ displaystyle T = (\ frac (p ^ (2)) (2 м)).)
  • Хүч гэдэг нь вектор физик хэмжигдэхүүн бөгөөд бусад биетүүдийн тухайн биед үзүүлэх нөлөөллийн эрчмийг хэмждэг физик талбар юм. Энэ нь материаллаг цэгийн координат ба хурдны функц бөгөөд цаг хугацааны хувьд түүний импульсийн деривативыг тодорхойлдог.
  • Хэрэв хүчний ажил нь биеийн хөдөлж буй траекторийн төрлөөс хамаардаггүй, зөвхөн түүний эхний болон эцсийн байрлалаар тодорхойлогддог бол ийм хүчийг потенциал гэж нэрлэдэг. Болзошгүй хүчнүүдээр дамжин үүсэх харилцан үйлчлэлийг боломжит эрчим хүчээр дүрсэлж болно. Тодорхойлолтоор бол боломжит энерги нь биеийн координатын функц юм U (r →) (\displaystyle U((\vec (r))))биед үйлчлэх хүч нь эсрэг тэмдгээр авсан энэ функцийн градиенттэй тэнцүү байна. F → = − ∇ U (r →) . (\displaystyle (\vec (F))=-\nabla U((\vec (r))).)

Үндсэн хуулиуд

Галилейгийн харьцангуйн онолын зарчим

Сонгодог механикийн үндэслэсэн гол зарчим бол Г. Галилейгийн эмпирик ажиглалтын үндсэн дээр томъёолсон харьцангуйн зарчим юм. Энэ зарчмын дагуу чөлөөт бие амарч эсвэл хурд, чиглэлийн тогтмол хөдөлгөөнтэй байдаг хязгааргүй олон лавлах системүүд байдаг. Эдгээр лавлагаа системийг инерциал гэж нэрлэдэг бөгөөд бие биенээсээ харьцангуй жигд, шулуун шугамаар хөдөлдөг. Бүх инерцийн лавлагааны системд орон зай, цаг хугацааны шинж чанарууд ижил бөгөөд механик систем дэх бүх процессууд ижил хуульд захирагддаг. Энэ зарчмыг үнэмлэхүй лавлагааны систем, өөрөөр хэлбэл бусадтай харьцуулахад ямар нэгэн байдлаар ялгагдах лавлах систем байхгүй гэж томъёолж болно.

Ньютоны хуулиуд

Сонгодог механикийн үндэс нь Ньютоны гурван хууль (эдгээр хуулиудыг боловсруулахдаа Ньютон "бие" гэсэн нэр томъёог ашигласан боловч үнэндээ тэдгээр нь материаллаг цэгүүдийн тухай ярьж байна).

Ньютоны хоёр дахь хууль нь бөөмийн хөдөлгөөнийг тодорхойлоход хангалтгүй юм. Нэмж дурдахад хүчний тодорхойлолт шаардлагатай F → (\displaystyle (\vec (F))), бие махбодийн оролцож буй бие махбодийн харилцан үйлчлэлийн мөн чанарыг харгалзан үзсэний үндсэн дээр олж авсан.

Эрчим хүч хэмнэх хууль

Эрчим хүчийг хадгалах хууль нь хаалттай консерватив системүүдийн хувьд Ньютоны хуулиудын үр дагавар юм (өөрөөр хэлбэл зөвхөн консерватив хүчнүүд ажилладаг системүүд). Энэ хуулийн үндсэн суурь нь өмч юм цаг хугацааны нэгэн төрлийн байдал, мөн энерги хадгалагдах хууль ба энэ өмчийн хоорондын хамаарлыг Ноетерийн теоремоор дахин илэрхийлнэ.

Өргөтгөсөн биед өргөтгөл хийх

Сонгодог механик нь өргөтгөсөн цэгийн бус объектуудын нарийн төвөгтэй хөдөлгөөнүүдийн тайлбарыг агуулдаг. Ньютоны механикийн хуулиудыг ийм объектуудад өргөтгөсөн нь голчлон Эйлертэй холбоотой байв. Эйлерийн хуулиудын орчин үеийн томъёололд мөн гурван хэмжээст векторын аппаратыг ашигладаг.

Дээр дурдсан импульс ба кинетик энергийн илэрхийлэл нь цахилгаан соронзон нөлөөлөл байхгүй тохиолдолд л хүчинтэй. Цахилгаан соронзон орны хувьд системийн импульс дахь цахилгаан соронзон орны хувь нэмрийг тооцохгүй бол гүйдэл дамжуулах утсанд зориулсан Ньютоны хоёр дахь хууль зөрчигддөг; ийм хувь нэмрийг Пойнтингийн вектороор хуваах замаар илэрхийлнэ в 2 хаана внь чөлөөт орон зай дахь гэрлийн хурд юм.

Өгүүллэг

Эртний үе

Сонгодог механик нь ихэвчлэн барилгын явцад үүссэн асуудлуудтай холбоотойгоор эртний үед үүссэн. Механикийн хамгийн анхны хөгжсөн салбар бол статик бөгөөд түүний үндэс нь МЭӨ 3-р зуунд Архимедийн бүтээлүүдэд тавигдсан. д. Тэрээр хөшүүргийн дүрэм, зэрэгцээ хүчийг нэмэх теоремыг томъёолж, хүндийн төвийн тухай ойлголтыг гаргаж, гидростатикийн (Архимедийн хүч) үндсийг тавьсан.

Дунд насны

Шинэ цаг

17-р зуун

Механикийн хуулиудыг хамгийн ерөнхий хэлбэрээр томъёолж, бүх нийтийн таталцлын хуулийг нээсэн Исаак Ньютоны бүтээлээр сонгодог механикийн үндэс тавигдсан юм. 1684 онд тэрээр шингэн ба хий дэх наалдамхай үрэлтийн хуулийг бий болгосон.

Мөн 17-р зуунд, 1660 онд уян харимхай хэв гажилтын хуулийг нээсэн Роберт Хукийн нэрээр томъёолжээ.

XVIII зуун

19-р зуун

Сонгодог механик бол бие даасан онол бөгөөд өөрөөр хэлбэл түүний хүрээнд бие биентэйгээ зөрчилдсөн мэдэгдэл байдаггүй. Ерөнхийдөө энэ нь бусад "сонгодог" онолуудтай (сонгодог электродинамик ба сонгодог термодинамик гэх мэт) нийцдэг боловч 19-р зууны төгсгөлд эдгээр онолуудын хооронд зарим нэг үл нийцэх байдал гарч ирэв; Эдгээр үл нийцэлийг даван туулах нь орчин үеийн физикийн үүссэнийг тэмдэглэв. Тухайлбал:

• Сонгодог электродинамикийн тэгшитгэлүүд нь Галилийн хувиргалттай холбоотой өөрчлөгддөггүй: эдгээр тэгшитгэлүүд нь гэрлийн хурдыг (бүх ажиглагчдын хувьд физик тогтмол, тогтмол) агуулдаг тул сонгодог электродинамик ба сонгодог механик нь зөвхөн нэг сонгосон хувилбарт нийцдэг. лавлагааны систем - эфиртэй холбоотой. Гэвч туршилтын туршилт нь эфирийн оршин тогтнолыг илрүүлээгүй бөгөөд энэ нь харьцангуйн тусгай онолыг бий болгоход хүргэсэн (түүний дотор механикийн тэгшитгэлийг өөрчилсөн).
• Сонгодог термодинамикийн зарим мэдэгдлүүд нь сонгодог механиктай нийцдэггүй: тэдгээрийг сонгодог механикийн хуулиудтай хамт хэрэглэх нь Гиббсийн парадокс (түүний дагуу энтропийн утгыг нарийн тодорхойлох боломжгүй) ба хэт ягаан туяаны сүйрэлд хүргэдэг (сүүлийнх нь гэсэн үг). тэр

"Сайн үлгэр жишээ бидэнд ямар ашиг тус авчирдаг талаар бод, тэгвэл агуу хүмүүсийн дурсамж нь тэдний оршихуйгаас дутахааргүй ач тустай гэдгийг та ойлгох болно."

Механик бол хамгийн чухал зүйлийн нэг юм эртнийШинжлэх ухаан. Энэ нь нөлөөн дор үүсч, хөгжсөн олон нийтийн дадлага хийх хүсэлт, мөн баярлалаа хүний ​​сэтгэлгээний хийсвэр үйл ажиллагаа. Эрт дээр үеэс хүмүүс барилга байгууламж барьж, янз бүрийн биетүүдийн хөдөлгөөнийг ажиглаж байсан. Олон механик хөдөлгөөн ба материаллаг биеийн тэнцвэрт байдлын хуулиудхүн төрөлхтөн олон дахин давтагдах замаар сурсан туршилтаар. Энэ нийгэм-түүхийн туршлага,үеэс үед уламжлагдан ирсэн бөгөөд нэг байсан шинжлэх ухааны хувьд аль механикийг хөгжүүлсэн талаарх шинжилгээний эх сурвалж. Механикийн үүсэл хөгжил-тэй нягт холбоотой байсан үйлдвэрлэл, Хамт хэрэгцээхүний ​​нийгэм. "Хөдөө аж ахуйн хөгжлийн тодорхой үе шатанд" гэж Энгельс бичжээ, "мөн зарим улс орнуудад (Египтэд усалгааны зориулалтаар ус өргөх), ялангуяа хотууд, томоохон барилга байгууламжууд үүсч, гар урлал хөгжихийн хэрээр Механик. Удалгүй энэ нь усан тээвэр, цэргийн ажилд шаардлагатай болно."

ЭхлээдӨнөөдрийг хүртэл хадгалагдан үлдсэн механикийн салбарын гар бичмэлүүд, шинжлэх ухааны тайлангууд хамаарна Египет, Грекийн эртний эрдэмтэд. Механикийн хамгийн энгийн асуудлуудын судалгаа хадгалагдан үлдсэн хамгийн эртний папирус, номууд нь ихэвчлэн янз бүрийн асуудалтай холбоотой байдаг. статик, өөрөөр хэлбэл тэнцвэрийн тухай сургаал. Юуны өмнө бид энэ нэрийг шинжлэх ухааны нэр томъёонд оруулсан эртний Грекийн (МЭӨ 384-322) нэрт гүн ухаантны бүтээлүүдийг нэрлэх хэрэгтэй. МеханикХүний үйл ажиллагааны явцад байгальд ажиглагдаж, бий болгосон материаллаг биетүүдийн хамгийн энгийн хөдөлгөөнийг судалдаг хүний ​​өргөн хүрээний мэдлэгийн хүрээнд.

АристотельФракийн Стагира хэмээх Грекийн колонид төрсөн. Түүний аав Македонийн хааны эмч байсан. 367 онд Аристотель Афинд суурьшиж, Грекийн алдарт идеалист философийн академид гүн ухааны боловсрол эзэмшжээ. Платон. 343 онд Аристотель хаан ширээнд суув Македонский Александрын багш(Македонский Александр хэлэхдээ: "Би Аристотелийг эцгийнхээ хамт адил хүндэтгэдэг, учир нь би аавдаа амьдралаа өртэй бол түүнд үнэ цэнийг өгдөг бүх зүйл Аристотельд өртэй.") Хожим нь эртний ертөнцийн алдартай командлагч. Сургууль гэж нэрлэгддэг өөрийн философийн сургууль Перипатетик, Аристотель 335 онд Афинд байгуулагдсан. Аристотелийн зарим философийн байр суурь өнөөг хүртэл ач холбогдлоо алдаагүй байна. Ф.Энгельс бичсэн; "Эртний Грекийн гүн ухаантнууд бүгд аяндаа диалектикч болж төрсөн бөгөөд тэдний дундаас хамгийн түгээмэл тэргүүн Аристотель диалектик сэтгэлгээний бүх чухал хэлбэрийг аль хэдийн судалсан байдаг." Гэвч механикийн салбарт хүний ​​сэтгэлгээний эдгээр өргөн хүрээний хууль тогтоомжууд Аристотелийн бүтээлүүдэд үр дүнтэй тусгагдаагүй байв.

Архимед маш олон тооны эзэмшдэг техникийн шинэ бүтээлүүд, үүнд хамгийн энгийн ус өргөх машин (Архимед шураг),Усанд автсан соёлын газар нутгийг шавхах хэрэглээг Египетэд олсон. Тэр өөрийгөө, яаж харуулсан цэргийн инженертөрөлх хот Сиракузыг (Сицили) хамгаалж байхдаа. Архимед хүн төрөлхтний хувьд үнэн зөв, системтэй шинжлэх ухааны судалгааны хүч, чухал ач холбогдлыг ойлгосон бөгөөд түүнд: " Надад зогсох газар өг, тэгвэл би дэлхийг хөдөлгөе."

Архимед Сиракузыг эзлэн авах үеэр Ромчуудын хийсэн аллагын үеэр Ромын цэргийн сэлэмд өртөж нас баржээ. Домогт өгүүлснээр Архимед геометрийн дүрсийг судалж байхдаа өөрт нь ойртон ирсэн цэрэгт хандан: "Миний зурсан зургуудад бүү хүр" гэж хэлсэн байдаг. Цэрэг эдгээр үгсээс ялагчдын хүчийг доромжилж байгааг олж хараад толгойгоо тасдаж, Архимедийн цус түүний шинжлэх ухааны ажлыг будав.

Эртний алдартай одон орон судлаач Птолемей(МЭ 2-р зуун - Птолемей (Клавдий Птолемей) 127-141 буюу 151 онд Александрид ажиллаж амьдарч байсан тухай мэдээлэл байдаг. Арабын домогт өгүүлснээр тэрээр 78 насандаа нас барсан.) бүтээлдээ “ 13 номонд одон орон судлалын агуу математикийн бүтээн байгуулалт"Дэлхийн геоцентрик системийг боловсруулсан бөгөөд үүнд огторгуй болон гаригуудын харагдахуйц хөдөлгөөнийг дэлхий хөдөлгөөнгүй бөгөөд орчлон ертөнцийн төвд байрладаг гэсэн таамаглалаар тайлбарласан болно. Бүхэл бүтэн огторгуй 24 цагийн дотор дэлхийг бүрэн тойрон эргэдэг бөгөөд одод зөвхөн өдөр тутмын хөдөлгөөнд оролцож, харьцангуй байрлалаа өөрчлөөгүй; Үүнээс гадна гаригууд селестиел бөмбөрцөгтэй харьцангуй хөдөлж, ододтой харьцуулахад байрлалаа өөрчилдөг. Гаригуудын харагдахуйц хөдөлгөөний хуулиудыг Птолемей тогтоосон бөгөөд ингэснээр тогтсон оддын бөмбөрцөгтэй харьцуулахад тэдний байрлалыг урьдчилан тооцоолох боломжтой болсон.

Гэвч орчлон ертөнцийн бүтцийн тухай Птолемейгийн онол алдаатай байсан; Энэ нь гаригийн хөдөлгөөний ер бусын нарийн төвөгтэй, зохиомол хэв маягт хүргэсэн бөгөөд зарим тохиолдолд ододтой харьцуулахад тэдний илэрхий хөдөлгөөнийг бүрэн тайлбарлаж чадахгүй байв. Ялангуяа олон жилийн өмнө нар, сарны хиртэлтийг урьдчилан таамаглах үед тооцоолол, ажиглалтын хооронд ихээхэн зөрүү гарсан.

Птолемей Аристотелийн арга зүйг чанд баримталдаггүй бөгөөд гэрлийн хугарлын талаар системчилсэн туршилт хийжээ. Физиологи-оптик ажиглалтПтолемей өнөөг хүртэл сонирхолоо алдаагүй байна. Агаараас ус руу, агаараас шил рүү, уснаас шилэнд шилжихдээ гэрлийн хугарлын өнцөг нь маш нарийнцаг хугацааны хувьд. Птолемей өөрөө гайхалтай хослуулсан хатуу математикч, хурц туршилтчин.

Дундад зууны үед бүх шинжлэх ухаан, түүнчлэн механик хөгжсөн саарсан. Түүгээр ч барахгүй эдгээр жилүүдэд эртний хүмүүсийн шинжлэх ухаан, техник, урлагийн хамгийн үнэ цэнэтэй дурсгалуудыг устгаж, устгасан. Шашны фанатууд шинжлэх ухаан, соёлын бүх ололтыг газрын хөрснөөс арчиж хаяв. Энэ үеийн ихэнх эрдэмтэд механикийн салбарт Аристотелийн схоластик аргыг сохроор дагаж мөрдөж, энэ эрдэмтний бүтээлүүдэд агуулагдах бүх заалтыг болзолгүй зөв гэж үзжээ. Птолемейгийн геоцентрик ертөнцийн системийг канонжуулсан. Дэлхийн энэ тогтолцоог эсэргүүцэж, Аристотелийн гүн ухааны үндсэн зарчмуудыг эсэргүүцсэн нь Ариун Судрын үндэс суурийг зөрчсөн гэж үзэж, үүнийг хийхээр шийдсэн судлаачдыг тунхаглав. тэрс үзэлтнүүд. "Поповщина Аристотелийн амьд хүмүүсийг алж, үхэгсдийг мөнхөлсөн" гэж Ленин бичжээ. Үхсэн, утга учиргүй схоластикизм олон зохиолын хуудсыг дүүргэв. Утгагүй асуудлууд тавигдаж, үнэн зөв мэдлэг хавчигдаж, хатсан. Дундад зууны үеийн механикийн талаархи олон тооны бүтээлүүд " үүрд гар утас", өөрөөр хэлбэл. байнгын хөдөлгөөнт машин, гаднаас эрчим хүч авахгүйгээр ажиллах. Эдгээр бүтээлүүд нь ихэвчлэн механикийн хөгжилд бага хувь нэмэр оруулсан (Дундад зууны үеийн үзэл суртлыг Мохаммед маш сайн илэрхийлж, "Хэрэв шинжлэх ухаан Коран сударт бичигдсэн зүйлийг заадаг бол тэдгээр нь шаардлагагүй, хэрэв тэд өөр зүйл заадаг бол тэдгээр нь шаардлагагүй болно. , тэд бурхангүй, гэмт хэрэгтэн"). “Христийн дундад зуун шинжлэх ухаанд юу ч үлдээгээгүй” гэж Ф.Энгельс “Байгалийн диалектик” номдоо өгүүлсэн байдаг.

Механикийн эрчимтэй хөгжил эхэлсэн Сэргэн мандалт 15-р зууны эхэн үеэс Италид, дараа нь бусад орнуудад. Энэ эрин үед ажлын ачаар механикийн хөгжилд онцгой ахиц дэвшил гарсан (1452-1519), (1473-1543), Галилей (1564-1642).

Италийн алдарт зураач, математикч, механикч, инженер, Леонардо да Винчимеханизмын онолын чиглэлээр судалгаа хийж (тэр зууван токарь барьсан), машинуудын үрэлтийг судалж, хоолой дахь усны хөдөлгөөн, налуу хавтгай дээрх биеийн хөдөлгөөнийг судалжээ. Тэрээр механикийн шинэ үзэл баримтлалын туйлын ач холбогдлыг хамгийн түрүүнд хүлээн зөвшөөрсөн - цэгтэй харьцуулахад хүчний агшин юм. Блок дээр ажиллаж буй хүчний тэнцвэрийг судалж үзээд тэрээр блокийн тогтсон цэгээс ачааг зөөвөрлөх олсны чиглэл хүртэл буулгасан перпендикулярын урт нь хүчний гарны үүрэг гүйцэтгэдэг болохыг тогтоожээ. Хүчний бүтээгдэхүүн ба харгалзах перпендикулярын урт тэнцүү байвал блокийн тэнцвэрт байдал боломжтой болно; өөрөөр хэлбэл блокийн жингийн цэгт хамаарах хүчний статик моментуудын нийлбэр тэгтэй тэнцүү байх нөхцөлд л блокийн тэнцвэрт байдал боломжтой болно.

Орчлон ертөнцийн бүтцийн талаархи үзэл бодлын хувьсгалт хувьсгалыг Варшав дахь хөшөөн дээрээ дүрсэлсэн ёсоор "нарыг зогсоож, дэлхийг хөдөлгөсөн" Польшийн эрдэмтэн хийсэн. Шинэ, дэлхийн гелиоцентрик системНар бол бүх гаригууд тойрон эргэлддэг тогтмол төв байдаг тул гаригуудын хөдөлгөөнийг тайлбарлав. Коперникийн үхэшгүй мөнхийн бүтээлээс авсан анхны үгс нь энд байна: "Нарны хөдөлгөөн нь түүний хөдөлгөөнөөс биш, харин бид нарыг тойрон эргэдэг дэлхий ба түүний бөмбөрцгийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг. , бусад гаригуудын нэгэн адил. Тэгэхээр Дэлхий нэгээс олон хөдөлгөөнтэй. Гаригуудын харагдах энгийн бөгөөд буцах хөдөлгөөн нь тэдний хөдөлгөөнөөс биш, харин дэлхийн хөдөлгөөнөөс болж үүсдэг. Тиймээс тэнгэрт харагдахуйц олон тэгш бус байдлыг тайлбарлахад зөвхөн дэлхийн хөдөлгөөн хангалттай юм."

Коперникийн бүтээлд гаригуудын хөдөлгөөний гол онцлогийг нээн илрүүлж, нар, сарны хиртэлтийг урьдчилан таамаглахтай холбоотой тооцооллыг өгсөн. Тогтмол оддын бөмбөрцөгтэй харьцуулахад Буд, Сугар, Ангараг, Бархасбадь, Санчир гаригийн давтагдах хөдөлгөөнүүдийн тайлбар нь тодорхой, тод, энгийн байдлыг олж авсан. Коперник орон зай дахь биетүүдийн харьцангуй хөдөлгөөний кинематикийг тодорхой ойлгосон. Тэрээр бичихдээ: “Ойлгож буй байрлалын өөрчлөлт бүр нь ажиглагдаж буй объект эсвэл ажиглагчийн аль нэгийн хөдөлгөөний үр дүнд, эсвэл хоёулангийнх нь хөдөлгөөний үр дүнд бий болдог, хэрэв тэдгээр нь мэдээжийн хэрэг бие биенээсээ ялгаатай бол; Учир нь ажиглагдсан биет болон ажиглагч хоёр ижил аргаар, нэг чиглэлд хөдөлж байх үед ажиглагдсан объект болон ажиглагчийн хооронд ямар ч хөдөлгөөн ажиглагдахгүй."

Үнэхээр шинжлэх ухаанчКоперникийн онол нь одон орны хүснэгтийн нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх, хуанли шинэчлэх (шинэ хэв маягийг нэвтрүүлэх), жилийн уртыг илүү хатуу тодорхойлох зэрэг хэд хэдэн чухал практик үр дүнд хүрэх боломжийг олгосон.

Италийн гайхалтай эрдэмтний бүтээлүүд Галилейхөгжлийн үндэс суурь болсон чанга яригч.
Динамикийг шинжлэх ухаан болгон Галилео үүсгэн байгуулсан жигд хурдассан, жигд удааширсан хөдөлгөөний маш чухал олон шинж чанарыг олж илрүүлсэн.Энэхүү шинэ шинжлэх ухааны үндэс суурийг Галилео "Механик ба орон нутгийн хөдөлгөөнтэй холбоотой шинжлэх ухааны хоёр шинэ салбарын талаархи яриа ба математикийн нотолгоо" нэртэй номондоо тавьсан. Галилео динамикийн тухай III бүлэгт: "Бид шинэ шинжлэх ухааныг бий болгож байна, түүний сэдэв нь маш эртний юм. Байгальд хөдөлгөөнөөс илүү эртний зүйл байдаггүй, гэхдээ философичид энэ талаар маш бага зүйл бичсэн байдаг. Тиймээс би түүний зохих шинж чанаруудыг туршилтаар олон удаа судалж үзсэн боловч өнөөг хүртэл үл мэдэгдэх эсвэл нотлогдоогүй байна. Жишээлбэл, унаж буй биеийн байгалийн хөдөлгөөнийг хурдасгасан хөдөлгөөн гэж тэд хэлдэг. Гэсэн хэдий ч хурдатгал хэр хэмжээгээр нэмэгдэж байгааг хараахан заагаагүй байна; Миний мэдэж байгаагаар унасан биетийн ижил хугацаанд туулсан орон зай нь дараалсан сондгой тоогоор бие биетэйгээ холбоотой байдгийг хэн ч нотлоогүй байна. Шидсэн бие эсвэл сум нь тодорхой муруй шугамыг дүрсэлдэг нь анзаарагдсан боловч энэ шугамыг парабол гэж хэн ч заагаагүй."

Галилео Галилей (1564-1642)

Галилеогийн өмнө биед үйлчилж буй хүчийг ихэвчлэн тэнцвэрт байдалд тооцдог байсан бөгөөд хүчний үйлдлийг зөвхөн статик аргаар (хөшүүрэг, масштаб) хэмждэг байв. Галилео хүч бол хурдны өөрчлөлтийн шалтгаан гэдгийг онцлон тэмдэглэж, улмаар үүнийг тогтоосон динамик аргахүчний харьцуулалт. Галилейгийн механикийн чиглэлээр хийсэн судалгаа нь түүний олж авсан үр дүнд төдийгүй механикийг тууштай нэвтрүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. туршилтынхөдөлгөөний судалгааны арга.

Жишээлбэл, хазайлтын жижиг өнцгөөр дүүжин хэлбэлзлийн изохронизмын хууль, налуу хавтгай дагуух цэгийн хөдөлгөөний хуулийг Галилео нарийн шаталсан туршилтаар судалжээ.

Галилеогийн ажлын ачаар механикийн хөгжил нь эрэлт хэрэгцээтэй нягт холбоотой юм технологи,Тэгээд шинжлэх ухааны туршилтүр ашигтай гэж системтэйгээр нэвтрүүлсэн судалгааны аргамеханик хөдөлгөөний үзэгдэл. Галилео яриандаа Венецийн арсенал дахь "анхны" мастеруудын ажлыг ажиглаж, тэдэнтэй хийсэн яриа нь "гайхалтай төдийгүй эхэндээ үнэхээр итгэмээргүй мэт санагдсан үзэгдлийн шалтгааныг" ойлгоход тусалсан гэж шууд хэлэв. Аристотелийн механикийн олон заалтыг Галилео тодруулсан (хөдөлгөөн нэмэх тухай хууль гэх мэт) эсвэл цэвэр логик үндэслэлээр маш ухаалаг няцаасан (туршилт хийх замаар няцаах нь тухайн үед хангалтгүй гэж үздэг). Энэ хэв маягийг тодорхойлох Галилеогийн нотолгоог бид энд толилуулж байна. няцаахАристотелийн байр суурь нь дэлхийн гадаргуу дээрх хүнд биетүүд илүү хурдан, хөнгөн бие нь удаан унадаг. Үндэслэлийг Галилео (Салвиати) ба Аристотель (Симпликио) хоёрын дагалдагч хоёрын ярианы хэлбэрээр өгсөн болно.

« Салвиати: ... Цаашид туршилт хийлгүйгээр, товч боловч үнэмшилтэй үндэслэлээр бид хүнд биетүүд хөнгөн биетүүдээс илүү хурдан хөдөлдөг, өөрөөр хэлбэл Аристотелийн ярьдаг ижил бодисын биетүүд гэсэн үгийн бурууг тодорхой харуулж чадна. Үнэн хэрэгтээ надад хэлээч, ахмад Симплисио, унаж буй бие болгонд байгалиас заяасан тодорхой хурд байдаг бөгөөд үүнийг зөвхөн шинэ хүч, саадыг бий болгосноор л нэмэгдүүлж, багасгаж болдог гэдгийг та ойлгож байна уу?
Энгийн:Ижил орчинд байгаа ижил бие нь байгалиас тогтоосон тогтмол хурдтай байдаг бөгөөд энэ хурд нь шинэ хүч хэрэглэхээс бусад тохиолдолд өсөх эсвэл хөдөлгөөнийг удаашруулж буй саад тотгороос бусад тохиолдолд буурдаг гэдэгт би эргэлзэхгүй байна.
Салвиати: Иймээс, хэрэв бид байгалийн хурд нь өөр өөр унадаг хоёр биетэй бол илүү хурдан хөдөлж буй биеийг удаашруулж байгаа биетэй холбовол илүү хурдан унах биеийн хөдөлгөөн тодорхой хэмжээгээр хойшлох нь тодорхой бөгөөд нөгөөгийнх нь хөдөлгөөн бага зэрэг хурдасна. Энэ байдлыг эсэргүүцэх зүйл байна уу?
Энгийн:Би үүнийг нэлээд зөв гэж бодож байна.
Салвиати: Гэхдээ хэрэв тийм бол, хэрэв тэр үед том чулуу найман тохой хурдтай, нөгөө нь жижиг нь дөрвөн тохой хурдтай хөдөлж байгаа нь үнэн бол тэдгээрийг хооронд нь холбоно. , бид найман тохойноос бага хурдыг олж авах ёстой; гэвч хоёр чулуу нийлсэн нь найман тохой хурдтай анхныхаас том биеийг үүсгэдэг; тиймээс хүнд бие нь хөнгөнөөс бага хурдтай хөдөлдөг нь таны таамаглалтай зөрчилддөг. Хүнд биетүүд хөнгөн биетүүдээс илүү хурдан хөдөлдөг гэсэн саналаас би хүнд биетүүд бага хурдтай хөдөлдөг гэсэн дүгнэлтийг хийж болохыг та одоо харж байна."

Дэлхий дээр бие махбодын жигд хурдассан уналтын үзэгдлийг Галилеогаас өмнө олон эрдэмтэд ажиглаж байсан боловч тэдний хэн нь ч эдгээр өдөр тутмын үзэгдлийг тайлбарлах жинхэнэ шалтгаан, зөв ​​хуулиудыг олж илрүүлж чадаагүй юм. Лагранж үүнтэй холбогдуулан "нүдний өмнө үргэлж байдаг ийм үзэгдлүүдийн байгалийн хуулийг олж илрүүлэхийн тулд ер бусын суут ухаан шаардагддаг байсан ч тайлбар нь философичдын судалгаанаас үргэлж хол байдаг" гэж тэмдэглэжээ.

Тэгэхээр, Галилео бол орчин үеийн динамикийг үндэслэгч юм. Галилео инерцийн хууль ба хүчний бие даасан үйлдлийг орчин үеийн хэлбэрээр нь тодорхой ойлгосон.

Галилео бол гайхалтай ажиглагч одон орон судлаач, гелиоцентрик ертөнцийг үзэх үзлийг тууштай дэмжигч байсан. Телескопыг эрс сайжруулсны дараа Галилео Сугар гаригийн үе шатууд, Бархасбадийн хиймэл дагуулууд, наран дээрх толбуудыг нээсэн. Тэрээр Аристотелийн схоластик үзэл, Птолемейгийн сүйрсэн тогтолцоо, католик сүмийн шинжлэх ухааны эсрэг хууль тогтоомжийн эсрэг тууштай, тууштай материалист тэмцэл явуулж байв. Галилео бол "ямар ч саад тотгорыг үл хайхран, хуучин зүйлийг устгаж, шинийг бүтээхийг мэддэг байсан" шинжлэх ухааны агуу хүмүүсийн нэг юм.
Галилеогийн ажлыг үргэлжлүүлж, хөгжүүлсэн (1629-1695), түүнийг хөгжүүлсэн физик савлуурын хэлбэлзлийн онолболон суурилуулсан төвөөс зугтах хүчний үйл ажиллагааны хууль.Гюйгенс нэг цэгийн хурдасгасан ба удаашруулсан хөдөлгөөний онолыг (биеийн хөрвүүлэх хөдөлгөөн) цэгүүдийн механик системийн тохиолдол болгон өргөжүүлсэн. Энэ нь хатуу биетийн эргэлтийн хөдөлгөөнийг судлах боломжтой болсон тул урагш ахисан чухал алхам байв. Гюйгенс гэдэг ойлголтыг механикт нэвтрүүлсэн тэнхлэгтэй харьцуулахад биеийн инерцийн моментмөн "гэж нэрлэгддэг зүйлийг тодорхойлсон. дүүжин төв"физик дүүжин. Физик дүүжин дүүжингийн төвийг тодорхойлохдоо Гюйгенс "Таталцлын нөлөөн дор хөдөлж буй жинтэй биетүүдийн систем хөдөлж чадахгүй тул биеийн хүндийн нийтлэг төв нь анхны байрлалаасаа дээш гарах болно" гэсэн зарчмыг баримталсан. Гюйгенс мөн өөрийгөө зохион бүтээгч гэдгээ нотолсон. Тэрээр дүүжин цагны загварыг бүтээж, халаасны цагны тэнцвэржүүлэгч-зохицуулагчийг зохион бүтээж, тухайн үеийн хамгийн шилдэг одон орны гуурсыг бүтээж, Санчир гаригийн цагирагыг хамгийн анх тод харсан хүн юм.

Гэрлийн хурдтай харьцуулахад бага биш хурдыг тодорхойлохын тулд харьцангуйн онолын тусгай онол шаардлагатай. Объектууд асар их масстай болсон тохиолдолд харьцангуйн ерөнхий онол хэрэгжинэ. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн хэд хэдэн эх сурвалжид харьцангуй механикийг сонгодог физикт оруулсан байдаг бөгөөд энэ нь сонгодог механикийг хамгийн боловсронгуй, үнэн зөв хэлбэрээр илэрхийлдэг гэж үздэг.

Онолын тайлбар

Доор бид сонгодог механикийн үндсэн ойлголтуудыг танилцуулж байна. Энгийн байхын тулд бид ихэвчлэн бодит объектуудыг цэгэн хэсгүүд (жижиг хэмжээтэй объектууд) хэлбэрээр загварчлдаг. Цэгийн бөөмийн хөдөлгөөн нь түүний байрлал, масс, түүнд үйлчлэх хүч гэсэн цөөн тооны параметрээр тодорхойлогддог. Эдгээр параметрүүдийг тус бүрээр нь авч үздэг.

Үнэн хэрэгтээ сонгодог механикийн дүрсэлж чадах объектууд үргэлж тэгээс өөр хэмжээтэй байдаг. (Физик Машэлектрон гэх мэт жижиг хэсгүүдийг квант механикаар илүү нарийвчлалтай дүрсэлсэн байдаг.) ​​Тэг биш хэмжээтэй биетүүд нь нэмэлт эрх чөлөөний зэрэгтэй байдаг тул жишээлбэл, бейсбол хөдөлж байх үед эргэлдэж чаддаг тул таамагласан цэгийн хэсгүүдээс илүү нарийн төвөгтэй үйлдэлтэй байдаг. . Гэсэн хэдий ч цэгэн бөөмсийн үр дүнг олон тооны цэгэн хэсгүүдээс бүрдсэн нийлмэл объект гэж үзэх замаар ийм объектыг судлахад ашиглаж болно. Нийлмэл объектын массын төв нь цэгэн бөөмс шиг ажилладаг.

Албан тушаал ба түүний деривативууд

Байрлалцэгийн бөөмийн тухай эх үүсвэр гэж нэрлэгддэг орон зайн дурын тогтмол лавлах цэг дээр төвлөрсөн координатын системтэй холбоотой тодорхойлогддог. дүгнэлт. Энгийн координатын систем нь бөөмийн байрлалыг тодорхойлж чадна Рбичээстэй вектор бичигтэй сумтай Г, энэ нь гарал үүслийг харуулж байна Оцэг хүртэл П. Ерөнхийдөө бөөмийн цэг нь харьцангуй хөдөлгөөнгүй байх ёсгүй О. Ямар тохиолдолд Р-тай харьцуулахад хөдөлдөг О , Р-ийн функцээр тодорхойлогддог Т, цаг. Эйнштейний өмнөх харьцангуйн онолд (Галилийн харьцангуйн онол гэж нэрлэдэг) цагийг үнэмлэхүй гэж үздэг, өөрөөр хэлбэл аливаа хос үйл явдлын хооронд ажиглагдах хугацааны интервал нь бүх ажиглагчдын хувьд ижил байдаг. Сонгодог механик нь үнэмлэхүй цаг хугацаанд тулгуурлахаас гадна орон зайн бүтцийн хувьд Евклидийн геометрийг авч үздэг.

Хурд ба хурд

Өмнөх хэлэлцүүлгийн эхний объектын хурдыг вектороор тэмдэглэсэн бол математикийн хувьд У = Уг , ба векторын дагуух хоёр дахь объектын хурд тухай = тухайд , Хаана цагтэхний объектын хурд, vнь хоёр дахь объектын хурд, ба гТэгээд дЭдгээр нь объект бүрийн хөдөлгөөний чиглэл дэх нэгж векторууд, дараа нь хоёр дахь объектын харуулсан анхны объектын хурд юм.

Үүний нэгэн адил эхний объект хоёр дахь объектын хурдыг дараах байдлаар хардаг

Хоёр объект ижил чиглэлд хөдөлж байвал энэ тэгшитгэлийг хялбаршуулж болно

Эсвэл чиглэлийг үл тоомсорлож, ялгааг зөвхөн хурдны хувьд өгч болно.

хурдатгал

Инерцийн хүрээ нь объект ямар ч хүчгүйгээр харилцан үйлчилдэг (идеалжуулсан нөхцөл байдал) бөгөөд тайван байх эсвэл шулуун шугамд жигд хөдөлдөг жишиг хүрээ юм. Энэ бол инерцийн лавлагааны системийн үндсэн тодорхойлолт юм. Эдгээр нь физик хуулиудыг ажиглагч руу орж буй бүх хүч нь цахилгаан статик орон (статик цахилгаан цэнэгийн улмаас үүсдэг), цахилгаан соронзон орон (цэнэгүүдийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг), таталцлын орон (төлбөрийн хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй) гэх мэт талбаруудаас үүдэлтэй тодорхой эх үүсвэрээс үүсдэг гэсэн шаардлагаар тодорхойлогддог. массаас үүдэлтэй) гэх мэт.

Инерцийн гол ойлголт бол тэдгээрийг тодорхойлох арга юм. Практик зорилгоор харьцангуй алслагдсан оддыг хурдасгадаггүй (маш алслагдсан цэгүүд) жишиг хүрээг инерцийн сайн ойролцоолсон гэж үздэг. Одоо байгаа инерцийн хүрээтэй харьцуулахад инерцийн бус хурдатгалын хүрээ. Эдгээр нь Эйнштейний харьцангуйн онолын үндэс суурь болдог. Харьцангуй хөдөлгөөний улмаас инерциал бус бөөмс нь жишиг хүрээн дэх одоо байгаа талбайн хүчээр тайлбарлагдаагүй байдлаар хөдөлдөг мэт санагддаг. Тиймээс зөвхөн харьцангуй хурдатгалын үр дүнд хөдөлгөөний тэгшитгэлд ордог бусад хүчнүүд байдаг. Эдгээр хүчийг зохиомол хүч, инерцийн хүч, псевдо хүч гэж нэрлэдэг.

Өөрчлөлт нь дараахь үр дагаварт хүргэдэг.

• v "= v - У(хурд v"Үзэл бодлоор бөөмс С"удаан байна Утүүний хурдаас илүү Вүүднээс С)
• "= (бөөмийн хурдатгал нь ямар ч инерцийн лавлах системд ижил байна)
• Ф "= Ф(бөөмд үйлчлэх хүч нь ямар ч инерциал сануулгын системд ижил байна)
• Гэрлийн хурд нь сонгодог механикт тогтмол утга биш бөгөөд харьцангуй механик дахь гэрлийн өгөгдсөн хурдны тусгай бус байрлал нь сонгодог механикт ижил төстэй байдаг.

Зарим даалгаврын хувьд эргэдэг координат (лавлагаа хүрээ) ашиглах нь тохиромжтой байдаг. Тиймээс дэлгэцийг тохиромжтой инерцийн хүрээнд хадгалах, эсвэл нэмэлт зохиомол төвөөс зугтах болон Кориолис хүчийг оруулах боломжтой.

хүч чадал; Ньютоны хоёр дахь хууль

Хэрэв ажил нь бөөмсийг хөдөлгөх замаар Г 1-ээс Г 2 нь аль ч замаар явсан ижил биш, хүчийг консерватив гэж нэрлэдэг. Таталцал нь Хукийн хуулиар өгөгдсөн идеалжуулсан пүршний хүч шиг консерватив хүч юм. Үрэлтийн улмаас үүссэн хүч нь консерватив биш юм.

цаг хугацааны явцад тогтмол. Ихэнх түгээмэл тохиолддог хүчнүүд нь консерватив байдаг тул ихэвчлэн ашигтай байдаг.

Ньютоны хуулиас гадна

Сонгодог механик нь мөн цэгийн дагуу биш харин өргөтгөсөн объектуудын илүү төвөгтэй хөдөлгөөнийг дүрсэлдэг. Эйлерийн хуулиуд нь Ньютоны хуулиудыг энэ чиглэлээр өргөжүүлэх боломжийг олгодог. Өнцгийн импульсийн тухай ойлголтууд нь нэг хэмжээст хөдөлгөөнийг тодорхойлоход ашигладаг ижил тооцоонд тулгуурладаг. Пуужингийн тэгшитгэл нь объектын импульсийн өөрчлөлтийн хурдны тухай ойлголтыг өргөжүүлж, объектын "масс алдах" нөлөөг багтаасан болно.

Сонгодог механикийн хоёр чухал хувилбар байдаг: Лагранж механик ба Гамильтон механик. Эдгээр болон бусад орчин үеийн бэлтгэлүүд нь ерөнхий координат дахь механик системийг дүрслэхийн тулд эрчим хүч, хурд, импульс гэх мэт бусад физик хэмжигдэхүүнүүдийг дурдахын оронд "хүч" гэсэн ойлголтыг тойрон гарах хандлагатай байдаг.

Дээр дурдсан импульс ба кинетик энергийн илэрхийлэл нь цахилгаан соронзон нөлөөлөл байхгүй тохиолдолд л хүчинтэй байна. Цахилгаан соронзонд Ньютоны дамжуулагч утаснуудын хоёр дахь хууль нь Пойнтингийн вектороор хуваагдсан системийн цахилгаан соронзон импульсийн талбайн хувь нэмрийг оруулаагүй тохиолдолд бүтэлгүйтдэг. -тай 2 хаана -тайнь чөлөөт орон зай дахь гэрлийн хурд юм.

Хэрэглэх боломжийн хязгаар

Сонгодог механикийн олон салбарууд илүү нарийн хэлбэрийг хялбарчлах буюу ойртуулах; Хамгийн оновчтой хоёр нь харьцангуйн ерөнхий ба харьцангуй статистик механик юм. Геометрийн оптик нь гэрлийн квант онолын ойролцоох бөгөөд дээд зэргийн "сонгодог" хэлбэргүй.

Квантын механик болон сонгодог механикийн аль алиныг нь ашиглах боломжгүй үед, жишээлбэл, олон түвшний эрх чөлөө бүхий квант түвшинд квант талбайн онол (QFT) ашигладаг. QFT нь олон тооны эрх чөлөөний зэрэгтэй жижиг зай, том хурд, түүнчлэн харилцан үйлчлэлийн явцад бөөмсийн тоо өөрчлөгдөх боломжийг авч үздэг. Их хэмжээний эрх чөлөөг макроскопийн түвшинд авч үзэхэд статистикийн механик хэрэг болно. Статистикийн механик нь их хэмжээний (гэхдээ тоолж болохуйц) тооны бөөмс, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг макроскопийн түвшинд бүхэлд нь тодорхойлдог. Статистик механикийг термодинамикийн хувьд сонгодог термодинамикийн таамаглалаас гадуур байгаа системүүдэд голчлон ашигладаг. Гэрлийн хурдтай ойртож буй өндөр хурдтай объектуудын хувьд сонгодог механикийг бэхжүүлдэг. Объектууд маш хүнд болсон тохиолдолд (жишээ нь, тэдгээрийн Шварцшильд радиус нь өгөгдсөн хэрэглээнд үл тоомсорлодог) Ньютоны механикаас хазайх нь тодорхой болж, Ньютоны дараах формализмыг ашиглан хэмжигдэхүүнийг тодорхойлж болно. Энэ тохиолдолд харьцангуйн ерөнхий онол (GTR) хэрэгжинэ. Гэсэн хэдий ч объектууд хэт жижиг, хүнд болсон үед үүнийг ашиглаж болно гэсэн утгаараа харьцангуйн ерөнхий онол ба QFT-ийг нэгтгэсэн квант таталцлын онол одоог хүртэл байдаггүй.

Тусгай харьцангуйн онолд Ньютоны ойртсон байдал

Харьцангуйн тусгай онолд бөөмийн импульс нь өгөгддөг

Хаана Тнь бөөмийн үлдсэн масс, Втүүний хурд, vмодуль юм В, А -тайгэрлийн хурд юм.

Хэрэв Вхарьцуулахад маш бага -тай , v 2 / -тай 2 нь ойролцоогоор тэгтэй тэнцүү гэх мэт

Тиймээс Ньютоны тэгшитгэл Р = Тv нь гэрлийн хурдтай харьцуулахад бага хурдтай хөдөлж буй биетүүдийн харьцангуйн тэгшитгэлийн ойролцоолсон үзүүлэлт юм.

Жишээлбэл, циклотрон, гиротрон эсвэл өндөр хүчдэлийн магнетроны харьцангуй циклотроны давтамжийг дараах байдлаар тодорхойлно.

Хаана д c нь кинетик энергитэй электрон (эсвэл бусад цэнэгтэй бөөмс)-ийн сонгодог давтамж юм Тболон (амралт) олон нийтийн м 0 соронзон орон дотор эргэлдэж байна. (Үлдсэн) электрон масс 511 кВ. Тиймээс давтамжийн залруулга нь 5.11 кВ хурдасгах хүчдэлтэй тогтмол гүйдэлтэй соронзон вакуум хоолойн хувьд 1% байна.

Квант механикийн сонгодог ойртолт

Де Бройль долгионы урт нь системийн бусад хэмжээсүүдээс тийм ч бага биш байх үед сонгодог механикийн цацрагийн ойролцоололт задардаг. Харьцангуй бус бөөмсийн хувьд энэ долгионы урт

Сонгодог механик нь геометрийн оптикийн адил өндөр давтамжийн хэт ойролцоо ойлголт юм. Энэ нь бөөмс болон тайван масстай биеийг дүрсэлсэн тул илүү нарийвчлалтай байдаг. Тэд ижил кинетик энергитэй гэрэл гэх мэт массгүй бөөмсөөс илүү их импульстэй, тиймээс де Бройлийн долгионы урт богино байдаг.

түүх

Биеийн хөдөлгөөнийг судлах нь эртний шинжлэх ухаан бөгөөд сонгодог механикийг шинжлэх ухаан, инженерчлэл, технологийн хамгийн эртний бөгөөд хамгийн том сэдвүүдийн нэг болгодог.

Ньютоны дараа сонгодог механик нь математик төдийгүй физикийн судалгааны гол салбар болжээ. Хэд хэдэн дахин эм нь аажмаар илүү олон тооны асуудлын шийдлийг олох боломжтой болгосон. Анхны гайхалтай өөрчлөлтийг 1788 онд Жозеф Луис Лагранж хийсэн. Лагранжийн механикийг 1833 онд Уильям Роуэн Хамилтон дахин боловсруулжээ.

Зарим бэрхшээлийг 19-р зууны төгсгөлд илрүүлсэн бөгөөд үүнийг зөвхөн орчин үеийн физикийн тусламжтайгаар шийдвэрлэх боломжтой байв. Эдгээр бэрхшээлүүдийн зарим нь цахилгаан соронзон онол, алдарт Мишельсон-Морлигийн туршилттай нийцэж байсан. Эдгээр асуудлын шийдэл нь харьцангуйн тусгай онолыг бий болгосон бөгөөд энэ нь ихэвчлэн сонгодог механикийн нэг хэсэг гэж тооцогддог.

Термодинамиктай холбоотой хоёр дахь бэрхшээл. Термодинамиктай хослуулан сонгодог механик нь сонгодог статистик механикийн Гиббс парадокс руу хөтөлдөг бөгөөд энтропи нь сайн тодорхойлогдоогүй хэмжигдэхүүн биш юм. Хар биеийн цацрагийг танилцуулахгүйгээр тайлбарлаагүй болно

Википедиагийн материал - үнэгүй нэвтэрхий толь

Сонгодог механик- Ньютоны хуулиуд болон Галилейгийн харьцангуйн зарчимд үндэслэсэн механикийн нэг төрөл (биеийн орон зай дахь байрлалын өөрчлөлтийн хуулиуд, түүнийг үүсгэсэн шалтгааныг судалдаг физикийн салбар). Тиймээс үүнийг ихэвчлэн " гэж нэрлэдэг. Ньютоны механик».

Сонгодог механикийг дараахь байдлаар хуваадаг.

статик (биеийн тэнцвэрийг харгалзан үздэг)

кинематик (хөдөлгөөний геометрийн шинж чанарыг түүний шалтгааныг харгалзахгүйгээр судалдаг)

динамик (биеийн хөдөлгөөнийг харгалзан үздэг).

Сонгодог механик нь хурд нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага, хэмжээ нь атом, молекулын хэмжээсээс ихээхэн давсан биетүүдэд хязгаарлагдмал тохиолдолд маш нарийн үр дүнг өгдөг. Дурын хурдаар хөдөлж буй биетүүдийн тухай сонгодог механикийн ерөнхий дүгнэлт бол харьцангуйн механик, хэмжээс нь атомынхтай харьцуулахуйц биетүүдийн хувьд квант механик юм.Квантын талбайн онол нь квант харьцангуйн нөлөөг судалдаг.

Гэсэн хэдий ч сонгодог механик нь ач холбогдлоо хадгалсаар байгаа тул:

бусад онолыг бодвол ойлгох, ашиглахад илүү хялбар байдаг

өргөн хүрээнд энэ нь бодит байдлыг маш сайн дүрсэлдэг.

Сонгодог механикийг орой, бейсбол зэрэг биетийн хөдөлгөөнийг, одон орны олон объект (гараг, галактик гэх мэт), заримдаа бүр молекул гэх мэт олон бичил биетийн хөдөлгөөнийг тодорхойлоход ашиглаж болно.

Сонгодог механик бол бие даасан онол бөгөөд өөрөөр хэлбэл түүний хүрээнд бие биентэйгээ зөрчилдсөн мэдэгдэл байдаггүй. Гэсэн хэдий ч түүний бусад сонгодог онолуудтай, жишээлбэл, сонгодог электродинамик ба термодинамиктай хослуулах нь уусдаггүй зөрчилдөөн үүсэхэд хүргэдэг. Ялангуяа сонгодог электродинамик нь гэрлийн хурд нь бүх ажиглагчдын хувьд тогтмол байдаг гэж таамаглаж байгаа нь сонгодог механикт үл нийцдэг. 20-р зууны эхэн үед энэ нь харьцангуйн тусгай онолыг бий болгох хэрэгцээг бий болгосон. Термодинамиктай хамт авч үзвэл сонгодог механик нь энтропийн утгыг нарийн тодорхойлох боломжгүй Гиббсийн парадокс, бүрэн хар бие нь хязгааргүй их энерги ялгаруулах ёстой хэт ягаан туяаны сүйрэлд хүргэдэг. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэх оролдлого нь квант механик үүсч, хөгжихөд хүргэсэн.

10 тасалбар ДЭЛХИЙН МЕХАНИК ЗУРАГ.ТЕРМОДИНАМИК

Термодинамик(Грек θέρμη - "дулаан", δύναμις - "хүч") - дулаан болон бусад хэлбэрийн энергийн хамаарал, хувирлыг судалдаг физикийн салбар. Химийн термодинамик нь дулаан ялгаруулах эсвэл шингээхтэй холбоотой физик, химийн хувиргалтыг судалдаг дулааны инженерчлэл, түүнчлэн дулааны инженерчлэл нь тусдаа салбар болсон.

Термодинамикийн хувьд бид бие даасан молекулууд биш, харин асар олон тооны бөөмсөөс бүрдэх макроскоп биетүүдтэй харьцдаг. Эдгээр биетүүдийг термодинамик систем гэж нэрлэдэг. Термодинамикийн хувьд дулааны үзэгдлийг макроскопийн хэмжигдэхүүнээр тайлбарладаг - даралт, температур, эзэлхүүн, ... нь бие даасан молекул, атомд хамаарахгүй.

Онолын физикт дулааны үйл явцын үзэгдэл зүйг судалдаг феноменологийн термодинамикийн зэрэгцээ термодинамикийн механик үндэслэлд зориулан бүтээгдсэн, статистикийн физикийн анхны салбаруудын нэг болсон статистик термодинамик байдаг.

Термодинамикийг хөдөлгүүр, фазын шилжилт, химийн урвал, тээврийн үзэгдэл, тэр ч байтугай хар нүх гэх мэт шинжлэх ухаан, технологийн өргөн хүрээний сэдвүүдэд ашиглаж болно. Термодинамик нь физик, хими, химийн инженерчлэл, сансрын инженерчлэл, механик инженерчлэл, эсийн биологи, биоанагаахын инженерчлэл, материал судлал зэрэг бусад салбарт чухал ач холбогдолтой бөгөөд эдийн засаг зэрэг бусад салбарт хэрэгтэй.

11 тасалбар ЭЛЕКТРОДИНАМИК

Электродинамик- цахилгаан соронзон орныг хамгийн ерөнхий тохиолдолд (өөрөөр хэлбэл цаг хугацаанаас хамааралтай хувьсах талбаруудыг авч үздэг) болон түүний цахилгаан цэнэгтэй биетэй харилцан үйлчлэлийг (цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл) судалдаг физикийн салбар. Электродинамикийн сэдэв нь цахилгаан ба соронзон үзэгдлийн хоорондын холбоо, цахилгаан соронзон цацраг (өөр өөр нөхцөлд, чөлөөт болон бодисын харилцан үйлчлэлийн янз бүрийн тохиолдолд), цахилгаан гүйдэл (ерөнхийдөө, хувьсах) ба түүний цахилгаан соронзон оронтой харилцан үйлчлэл (цахилгаан гүйдэл). Энэ нь хөдөлгөөнт цэнэглэгдсэн бөөмсийн цуглуулгатай адил юм бол авч үзэж болно). Цэнэглэгдсэн биетүүдийн хоорондох аливаа цахилгаан ба соронзон харилцан үйлчлэлийг орчин үеийн физикт цахилгаан соронзон оронгоор дамждаг гэж үздэг тул электродинамикийн сэдэв юм.

Ихэнхдээ нэр томъёоны дагуу электродинамиканхдагчаар ойлгогддог сонгодогМаксвеллийн тэгшитгэлийн системээр дамжуулан зөвхөн цахилгаан соронзон орны тасралтгүй шинж чанарыг тодорхойлдог электродинамик; Цахилгаан соронзон орны орчин үеийн квант онол ба түүний цэнэгтэй бөөмстэй харилцан үйлчлэлийг илэрхийлэхийн тулд тогтвортой нэр томъёог ихэвчлэн ашигладаг. квант электродинамик.

12 тасалбар БАЙГАЛИЙН ШИНЖЛЭХ УХААН дахь тэгш хэмийн тухай ойлголт

Эмми Ноетерийн теоремФизик системийн тасралтгүй тэгш хэм бүр нь тодорхой хадгалалтын хуульд нийцдэг гэж заасан. Тиймээс энерги хадгалагдах хууль нь цаг хугацааны нэгэн төрлийн байдал, импульс хадгалагдах хууль - орон зайн нэгэн төрлийн байдал, өнцгийн импульс хадгалагдах хууль - орон зайн изотропи, цахилгаан цэнэгийг хадгалах хууль - хэмжигч тэгш хэм зэрэгт нийцдэг. .

Теоремыг ихэвчлэн үйлдлийн функцтэй системүүдэд зориулж томъёолдог бөгөөд зарим тасралтгүй бүлгийн хувиргалттай холбоотой Лагранжийн инвариант байдлыг илэрхийлдэг.

Энэ теоремыг Гёттингений сургуулийн эрдэмтэд Д. Гилберта, Ф. KleinaiE. Noether. Хамгийн түгээмэл жорыг 1918 онд Эмми Ноетер баталжээ.

Математик, шинжлэх ухаанд байдаг тэгш хэмийн төрлүүд:

хоёр талын тэгш хэм - толины тусгалтай харьцуулахад тэгш хэм. (Хоёр талын тэгш хэм)

n-р эрэмбийн тэгш хэм - дурын тэнхлэгийн эргэн тойронд 360°/n эргэлтийн өнцөгтэй харьцуулахад тэгш хэм. Zn бүлгээс тодорхойлсон.

тэнхлэгийн тэгш хэм (радиаль тэгш хэм, радиаль тэгш хэм) - дурын тэнхлэгийн эргэн тойронд дурын өнцгөөр эргэхтэй харьцуулахад тэгш хэм. SO(2) бүлэгт тодорхойлсон.

бөмбөрцөг тэгш хэм - дурын өнцгөөр гурван хэмжээст орон зай дахь эргэлттэй холбоотой тэгш хэм. SO(3) бүлэгт тодорхойлсон. Орон зай эсвэл орчны бөмбөрцөг хэлбэртэй тэгш хэмийг изотропи гэж нэрлэдэг.

Эргэлтийн тэгш хэм нь өмнөх хоёр тэгш хэмийн ерөнхий дүгнэлт юм.

орчуулгын тэгш хэм - тодорхой зайд ямар ч чиглэлд орон зайн шилжилтийн тэгш хэм.

Лоренцын өөрчлөгдөөгүй байдал - Минковскийн орон зайн цаг хугацааны дурын эргэлтийн тэгш хэм.

царигийн инварианц - царигийн хувиргалт дахь квант талбайн онол дахь царигийн онолуудын тэгшитгэлийн хэлбэрийн бие даасан байдал (ялангуяа Ян-Миллийн онолууд).

супер тэгш хэм - бозоныг фермионоор солих тухай онолын тэгш хэм.

илүү өндөр тэгш хэм - бүлгийн шинжилгээнд тэгш хэм.

kinosymmetry нь электрон тохиргооны үзэгдэл юм (энэ нэр томъёог нээсэн С.А. Щукарев нэвтрүүлсэн) хоёрдогч үечлэлийг тодорхойлдог (Э. В. Бирон нээсэн).

13 тасалбар үйлчилгээний газар

Харьцангуйн тусгай онол(НЭГ ЗУУ; Мөн харьцангуйн тусгай онол) - вакуум дахь гэрлийн хурдаас бага, түүний дотор гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай хөдөлгөөн, механикийн хууль, орон зай-цаг хугацааны харилцааг дүрсэлсэн онол. Харьцангуйн тусгай онолын хүрээнд Ньютоны сонгодог механик нь бага хурдтай ойролцоо утгатай. Таталцлын талбайн хувьд SRT-ийн ерөнхий дүгнэлтийг харьцангуйн ерөнхий онол гэж нэрлэдэг.

Харьцангуйн тусгай онолоор тодорхойлсон сонгодог механикийн таамаглалаас физик процессын явцад гарсан хазайлтыг гэж нэрлэдэг. харьцангуй нөлөө, мөн ийм нөлөөлөл нь чухал болох хурд харьцангуй хурд.

14 тасалбар OTO

Харьцангуйн ерөнхий онол(GTO; Герман Харьцангуй онол) нь 1915-1916 онд Альберт Эйнштейний гаргасан харьцангуйн тусгай онолыг (STR) хөгжүүлж буй таталцлын геометрийн онол юм. Харьцангуйн ерөнхий онолын хүрээнд бусад хэмжүүрийн онолуудын нэгэн адил таталцлын нөлөө нь цаг хугацааны орон зайд байрлах бие ба талбайн хүчний харилцан үйлчлэлээс бус харин орон зай-цаг хугацааны өөрийн деформациас үүдэлтэй гэж үздэг. ялангуяа масс энерги байгаатай холбоотой. Харьцангуйн ерөнхий онол нь Эйнштейний тэгшитгэлийг ашиглан орон зайн цаг хугацааны муруйлтыг түүн дотор байгаа материтай холбох замаар таталцлын бусад хэмжүүрийн онолуудаас ялгаатай.

Харьцангуй ерөнхий онол нь одоогоор хамгийн амжилттай таталцлын онол бөгөөд ажиглалтаар сайн батлагдсан. Харьцангуйн ерөнхий онолын анхны амжилт нь Мөнгөн усны перигелийн хэвийн бус прецессийг тайлбарлах явдал байв. Дараа нь 1919 онд Артур Эддингтон нар бүтэн хиртэх агшинд нарны ойролцоо гэрлийн гулзайлтын ажиглалтыг мэдээлсэн нь харьцангуйн ерөнхий онолын таамаглалыг чанарын болон тоон хувьд баталжээ. Түүнээс хойш бусад олон ажиглалт, туршилтууд нь таталцлын цаг хугацааны тэлэлт, таталцлын улаан шилжилт, таталцлын талбар дахь дохионы саатал, одоог хүртэл зөвхөн шууд бусаар таталцлын цацраг зэрэг онолын таамаглалуудын нэлээд хэсгийг баталсан. Нэмж дурдахад олон тооны ажиглалтууд нь харьцангуйн ерөнхий онолын хамгийн нууцлаг, чамин таамаглалуудын нэг болох хар нүх байдаг гэдгийг батлах гэж тайлбарладаг.

Харьцангуйн ерөнхий онол гайхалтай амжилтанд хүрсэн хэдий ч шинжлэх ухааны нийгэмлэгт эвгүй байдал ажиглагдаж байгаа нь нэгдүгээрт, үүнийг квант онолын сонгодог хязгаар болгон өөрчлөх боломжгүй, хоёрдугаарт, онол нь өөрөө үүнийг харуулж байгаатай холбоотой. Хар нүх болон орон зай-цаг хугацааны өвөрмөц байдлыг ерөнхийд нь авч үзэхэд үл арилгах физик ялгаа гарч ирэхийг урьдчилан таамаглаж байгаа тул хэрэглэх боломжийн хязгаар. Эдгээр асуудлыг шийдэхийн тулд хэд хэдэн өөр онолыг санал болгосон бөгөөд тэдгээрийн зарим нь квант юм. Гэхдээ орчин үеийн туршилтын өгөгдөл нь харьцангуйн ерөнхий онолын аливаа төрлийн хазайлт нь огт байгаа бол маш бага байх ёстойг харуулж байна.

15 тасалбар Орчлон ертөнцийн тэлэлт.ХАББЛИЙН ХУУЛЬ

Орчлон ертөнцийн тэлэлт- бүхэл бүтэн ертөнцийн хэмжээнд сансар огторгуйн бараг жигд, изотроп тэлэлтээс бүрдэх үзэгдэл. Туршилтаар орчлон ертөнцийн тэлэлт Хабблын хуулийн биелэлт хэлбэрээр ажиглагдаж байна. Шинжлэх ухаан нь Big Bang гэж нэрлэгддэг тэсрэлтийг Орчлон ертөнц тэлэх эхлэл гэж үздэг. Онолын хувьд уг үзэгдлийг урьдчилан таамаглаж, нотолсон А. Фридман харьцангуйн ерөнхий онолыг хөгжүүлэх эхний үе шатанд орчлон ертөнцийн нэгэн төрлийн ба изотропийн талаархи ерөнхий философийн үзэл баримтлалаас үүдэлтэй.

Хабблын хууль(галактикуудын бүх нийтийн уналтын хууль) - галактикийн улаан шилжилт ба тэдгээрийн хоорондын зайг шугаман байдлаар холбодог эмпирик хууль:

Хаана z- галактикийн улаан шилжилт, Д- түүнд хүрэх зай, Х 0 нь Хаббл тогтмол гэж нэрлэгддэг пропорционалийн коэффициент юм. Бага үнээр zойролцоо тэгш байдал хангагдсан байна cz=V r, Хаана В rнь ажиглагчийн харааны шугамын дагуух галактикийн хурд, в- гэрлийн хурд. Энэ тохиолдолд хууль нь сонгодог хэлбэрийг авна.

Энэ нас нь тухайн үеийн орчлон ертөнц тэлэх онцлог үе бөгөөд Фридманы сансар судлалын стандарт загвараар тооцоолсон Орчлон ертөнцийн настай 2 дахин таарч байна.

16 тасалбар ФРИДМАНЫ ЗАГВАР ӨНГӨ БАЙДАЛ

Фридманы ертөнц(Фридман-Леметр-Робертсон-Уолкер хэмжигдэхүүн) нь харьцангуй ерөнхий онолын хээрийн тэгшитгэлийг хангадаг сансар судлалын загваруудын нэг бөгөөд Орчлон ертөнцийн суурин бус загваруудын анхных юм. 1922 онд Александр Фридман олж авсан. Фридманы загвар нь нэгэн төрлийн изотропыг тодорхойлдог суурин бусЭерэг, тэг эсвэл сөрөг тогтмол муруйлттай материтай орчлон ертөнц. Эрдэмтний энэхүү бүтээл нь 1915-1917 онд Эйнштейний хийсэн ажлын дараа харьцангуйн ерөнхий онолын гол хөгжил болжээ.

таталцлын онцгой байдал- геодезийн шугамыг сунгах боломжгүй орон зай-цаг хугацааны бүс. Ихэнхдээ орон зай-цаг хугацааны тасралтгүй муруйлт нь хязгааргүй болж хувирдаг, эсвэл хэмжигдэхүүн нь физик тайлбарыг зөвшөөрдөггүй бусад эмгэг шинж чанартай байдаг (жишээлбэл, сансар судлалын өвөрмөц байдал- материйн хязгааргүй нягтрал, температураар тодорхойлогддог Их тэсрэлтийн эхний мөч дэх ертөнцийн төлөв байдал);

17 тасалбар БИГ ТАСРАЛТЫН ОНОЛ. CMB RADIATION

CMB цацраг(эсвэл сансрын бичил долгионы дэвсгэр цацрагАнгли сансрын бичил долгионы дэвсгэр цацраг) - өндөр изотропийн зэрэгтэй сансрын цахилгаан соронзон цацраг, 2.725 К температуртай туйлын хар биетийн спектрийн шинж чанар.

Сансар огторгуйн бичил долгионы арын цацраг байгаа эсэхийг Big Bang онолын хүрээнд онолын хувьд урьдчилан таамаглаж байсан. Хэдийгээр Big Bang-ийн анхны онолын олон тал одоо шинэчлэгдсэн боловч реликт цацрагийн температурыг урьдчилан таамаглах боломжтой болсон суурь үндэслэлүүд өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Реликт цацраг нь орчлон ертөнцийн оршин тогтнох эхний үе шатуудаас хадгалагдан үлдэж, түүнийг жигд дүүргэдэг гэж үздэг. Түүний оршин тогтнох нь 1965 онд туршилтаар батлагдсан. Сансар огторгуйн улаан шилжилтийн зэрэгцээ сансрын бичил долгионы арын цацраг нь Их тэсрэлтийн онолын гол баталгааны нэг гэж тооцогддог.

Том тэсрэлт(Англи) Том тэсрэлт) нь орчлон ертөнцийн хөгжлийн эхэн үеийг, тухайлбал, орчлон ертөнцийн тэлэлтийн эхлэлийг дүрсэлсэн сансар судлалын загвар юм.

Ихэвчлэн одоо бид Big Bang-ийн онол болон халуун ертөнцийн загварыг автоматаар нэгтгэдэг боловч эдгээр ойлголтууд нь бие даасан бөгөөд түүхэндээ Их тэсрэлтийн ойролцоо хүйтэн анхны ертөнц гэсэн ойлголт байдаг. Энэ бол Big Bang онолыг халуун орчлон ертөнцийн онолтой хослуулсан бөгөөд энэ нь сансрын бичил долгионы арын цацрагийн оршин тогтнох замаар дэмжигддэг бөгөөд үүнийг цааш авч үзэх болно.

18 тасалбар САНСАНЫ ВАКУМ

Вакуум(лат. вакуум- хоосон байдал) - бодисгүй орон зай. Инженерийн болон хэрэглээний физикийн хувьд вакуумыг атмосферийн даралтаас хамаагүй бага даралттай хий агуулсан орчин гэж ойлгодог. Вакуум нь хийн молекулуудын чөлөөт замын урт λ болон орчны шинж чанарын хоорондын хамаарлаар тодорхойлогддог. г. Доод гвакуум камерын хананы хоорондох зай, вакуум дамжуулах хоолойн диаметр гэх мэтийг авч болно.Харьцааны утгаас хамааран λ/. гБага (), дунд () болон өндөр () вакуум байдаг.

Үзэл баримтлалыг ялгах шаардлагатай физик вакуумТэгээд техникийн вакуум.

19 тасалбар КВАНТ МЕХАНИК

Квант механик- үйл ажиллагаа нь Планкийн тогтмолтой харьцуулж болох физик үзэгдлүүдийг дүрсэлсэн онолын физикийн хэсэг. Квант механикийн таамаглал нь сонгодог механикийн таамаглалаас эрс ялгаатай байж болно. Планкийн тогтмол нь өдөр тутмын объектуудын нөлөөлөлтэй харьцуулахад маш бага утга учир квант нөлөө нь ерөнхийдөө зөвхөн микроскопийн масштабаар илэрдэг. Хэрэв системийн физик үйлдэл нь Планкийн тогтмолоос хамаагүй их байвал квант механик нь сонгодог механик болж хувирдаг. Хариуд нь квант механик нь квант талбайн онолын харьцангуй бус ойролцоо (өөрөөр хэлбэл системийн их хэмжээний бөөмсийн амрах энергитэй харьцуулахад бага энергийн ойролцоолсон) юм.

Системийг макроскопийн хэмжээнд сайн дүрсэлсэн сонгодог механик нь атом, молекул, электрон-вифотонуудын түвшинд үзэгдлийг дүрслэх чадваргүй юм. Квант механик нь атом, ион, молекул, конденсацлаг бодис болон электрон-цөмийн бүтэцтэй бусад системийн үндсэн шинж чанар, зан үйлийг хангалттай дүрсэлдэг. Квантын механик нь электрон, фотон болон бусад элементийн бөөмсийн үйл ажиллагааг дүрслэх чадвартай боловч квант талбайн онолын хүрээнд энгийн бөөмсийн хувиргалтын харьцангуй үнэн зөв тодорхойлолтыг бүтээдэг. Туршилтууд нь квант механик ашиглан олж авсан үр дүнг баталгаажуулдаг.

Квант кинематикийн үндсэн ойлголтууд нь ажиглагдахуйц ба төлөв байдлын тухай ойлголтууд юм.

Квантын динамикийн үндсэн тэгшитгэлүүд нь Шредингерийн тэгшитгэл, фон Нейманы тэгшитгэл, Линдбладын тэгшитгэл, Хайзенбергийн тэгшитгэл, Паули тэгшитгэл юм.

Квант механикийн тэгшитгэлүүд нь операторын онол, магадлалын онол, функциональ анализ, оператор алгебр, бүлгийн онол зэрэг математикийн олон салбартай нягт холбоотой байдаг.

Үнэхээр хар биетэй- термодинамикт хэрэглэгддэг физик идеализаци, түүн дээр ирж буй цахилгаан соронзон цацрагийг бүх мужид шингээж авдаг, юуг ч тусгадаггүй бие. Нэрийг нь үл харгалзан хар бие нь өөрөө ямар ч давтамжтай цахилгаан соронзон цацраг ялгаруулж, өнгө үзэмжтэй байдаг.Хар биетийн цацрагийн спектр нь зөвхөн түүний температураар тодорхойлогддог.

Аливаа (саарал, өнгөт) биетүүдийн дулааны цацрагийн спектрийн асуудалд туйлын хар биетийн ач холбогдол нь хамгийн энгийн, өчүүхэн бус тохиолдлыг илэрхийлэхээс гадна асуултанд оршдог. Аливаа өнгө, тусгалын коэффициент бүхий биеийн тэнцвэрт дулааны цацрагийн спектрийг сонгодог термодинамикийн аргаар туйлын хар биений цацрагийн тухай асуудал болгон бууруулсан (мөн түүхийн хувьд энэ нь 19-р зууны төгсгөлд аль хэдийн хийгдсэн). туйлын хар биений цацрагийн асуудал гарч ирэв).

Хамгийн хар бодит бодисууд, жишээлбэл хөө тортог нь үзэгдэх долгионы уртын мужид тохиолдох цацрагийн 99 хүртэлх хувийг (өөрөөр хэлбэл альбедо нь 0.01) шингээдэг боловч хэт улаан туяаны цацрагийг илүү муу шингээдэг. Нарны аймгийн биетүүдийн дотроос Нар нь туйлын хар биетийн шинж чанартай байдаг.

Энэ нэр томъёог 1862 онд Густав Кирхгоф нэвтрүүлсэн.

20 тасалбар Квантын МЕХАНИКИЙН ЗАРЧИМ

Орчин үеийн физикийн бүх асуудлыг сонгодог физикийн асуудлууд, квант физикийн асуудлууд гэсэн хоёр бүлэгт хувааж болно.Энгийн макроскопийн биетүүдийн шинж чанарыг судлахад квант шинж чанарууд нь зөвхөн бичил ертөнцөд л мэдэгдэхүйц болдог тул квант асуудал бараг хэзээ ч тулгардаггүй. Тиймээс зөвхөн макроскопийн биетийг судалдаг 19-р зууны физик квант процессын талаар огт мэддэггүй байв. Энэ бол сонгодог физик юм. Бодисын атомын бүтцийг харгалздаггүй нь сонгодог физикийн онцлог юм. Өнөө үед туршилтын технологийн хөгжил нь бидний байгальтай танилцах хил хязгаарыг маш өргөн хүрээтэй тэлж, одоо бид бие даасан атом, молекулуудын нарийн ширийн зүйлийг нарийвчлан мэддэг болсон. Орчин үеийн физик нь бодисын атомын бүтцийг судалж, улмаар 19-р зууны хуучин сонгодог физикийн зарчмуудыг судалдаг. шинэ баримтын дагуу өөрчлөгдөж, эрс өөрчлөгдөх ёстой байв. Зарчмын энэхүү өөрчлөлт нь квант физикт шилжих явдал юм

21 тасалбар ДАЛГАЛАН ТУСГАЙ ДУАЛИЗМ

Бөөм-долгионы дуализм- аливаа объект долгион ба корпускуляр шинж чанарыг хоёуланг нь харуулах зарчим. Энэ нь бичил ертөнцөд ажиглагдаж буй үзэгдлийг сонгодог ойлголтын үүднээс тайлбарлахын тулд квант механикийг хөгжүүлэх явцад нэвтрүүлсэн. Долгион бөөмийн хоёрдмол байдлын зарчмын цаашдын хөгжил нь квант талбайн онол дахь квантжуулсан талбайн тухай ойлголт байв.

Сонгодог жишээ болгон гэрлийг олон физик нөлөөллөөр цахилгаан соронзон долгионы шинж чанарыг харуулдаг корпускулын урсгал (фотон) гэж тайлбарлаж болно. Гэрэл нь гэрлийн долгионы урттай харьцуулж болохуйц масштабын дифракц ба интерференцийн үзэгдлийн долгионы шинж чанарыг харуулдаг. Жишээлбэл, бүр ганц биеДавхар ан цаваар дамжин өнгөрөх фотонууд нь Максвеллийн тэгшитгэлээр тодорхойлогддог дэлгэц дээр интерференцийн хэв маягийг үүсгэдэг.

Гэсэн хэдий ч туршилтаас харахад фотон нь цахилгаан соронзон цацрагийн богино импульс биш, жишээлбэл, 1986 онд Францын физикч Гранжье, Рожер, Аспе нарын хийсэн туршилтаар тодорхой харуулсан шиг оптик цацраг задлагчаар хэд хэдэн цацрагт хуваагдах боломжгүй болохыг харуулж байна. . Гэрлийн корпускуляр шинж чанар нь фотоэлектрик эффект ба Комптон эффектээр илэрдэг. Фотон нь долгионы уртаас (жишээлбэл, атомын цөм) хэмжээсүүд нь хамаагүй бага буюу ерөнхийдөө цэгэн (жишээлбэл, электрон) гэж тооцогдох объектуудаас ялгардаг эсвэл бүхэлд нь шингэдэг бөөмс шиг ажилладаг.

Одоогийн байдлаар долгион-бөөмийн хоёрдмол байдлын тухай ойлголт нь зөвхөн түүхэн сонирхолтой байдаг, учир нь энэ нь зөвхөн тайлбар, квант объектуудын зан төлөвийг дүрслэх, сонгодог физикээс аналогийг сонгох арга байсан юм. Үнэн хэрэгтээ квант объектууд нь сонгодог долгион ч биш, сонгодог бөөмс ч биш, зөвхөн зарим нэг ойролцоо байдлаар эхний эсвэл хоёр дахь шинж чанарыг олж авдаг. Арга зүйн хувьд илүү зөв бол квант онолыг сонгодог үзэл баримтлалаас ангид, замын интегралаар (дэлгэрүүлэгч) томъёолох явдал юм.

22 тасалбар АТОМЫН БҮТЭЦИЙН ОЙЛГОЛТ.АТОМЫН ЗАГВАР

Томсоны атомын загвар(загвар "Үзэмтэй пудинг", англи. Чавганы пудингийн загвар).Ж. Ж.Томсон атомыг дотор нь электронууд оршдог эерэг цэнэгтэй бие гэж үзэхийг санал болгов. Альфа бөөмсийг тараах тухай алдартай туршилтынхаа дараа үүнийг Рутерфорд няцаасан.

Нагаокагийн анхны гаригийн атомын загвар. 1904 онд Японы физикч Хантаро Нагаока Санчир гаригтай зүйрлэн бүтээсэн атомын загварыг санал болгов. Энэ загварт цагирагт нэгдсэн электронууд жижиг эерэг цөмийн эргэн тойронд тойрог замд эргэлддэг. Загвар нь буруу болж хувирсан.

Бор-Резерфордын атомын гаригийн загвар. 1911 онд Эрнест Рутерфорд хэд хэдэн туршилт хийснийхээ дараа атом нь атомын төвд байрладаг хүнд эерэг цэнэгтэй цөмийн эргэн тойронд электронууд тойрог замд эргэлддэг гаригийн нэг төрлийн систем гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн ("Рутерфордын атом"). загвар"). Гэсэн хэдий ч атомын ийм тодорхойлолт нь сонгодог электродинамиктай зөрчилдсөн. Баримт нь сонгодог электродинамикийн дагуу электрон хурдан хурдатгалтай хөдөлж байхдаа цахилгаан соронзон долгион ялгаруулж, улмаар энерги алдах ёстой. Ийм атом дахь электрон цөмд унах хугацаа нь туйлын ач холбогдолгүй болохыг тооцоолол харуулсан. Атомын тогтвортой байдлыг тайлбарлахын тулд Нильс Бор атом дахь электрон зарим эрчим хүчний төлөв байдалд байх үед энерги ялгаруулдаггүй гэсэн постулатуудыг нэвтрүүлэх шаардлагатай болсон ("Бор-Рутерфордын атомын загвар"). Борын үзэл баримтлал нь атомыг дүрслэхийн тулд сонгодог механикийг ашиглах боломжгүй гэдгийг харуулсан. Атомын цацрагийг цаашид судлах нь квант механикийг бий болгоход хүргэсэн бөгөөд энэ нь ажиглагдсан баримтуудын дийлэнх хэсгийг тайлбарлах боломжийг олгосон юм.

Атом(дэлгэрэнгүй Грек: ἄτομος - хуваагдашгүй) - химийн элементийн хамгийн жижиг химийн хуваагдашгүй хэсэг, түүний шинж чанарыг агуулсан. Атом нь атомын цөм ба электронуудаас бүрддэг. Атомын цөм нь эерэг цэнэгтэй протон ба цэнэггүй нейтроноос бүрдэнэ. Хэрэв цөм дэх протоны тоо электроны тоотой давхцаж байвал атом бүхэлдээ цахилгаан саармаг болж хувирна. Үгүй бол энэ нь эерэг эсвэл сөрөг цэнэгтэй бөгөөд ион гэж нэрлэгддэг. Цөм дэх протон ба нейтроны тоогоор атомуудыг ангилдаг: протоны тоо нь атом нь тодорхой химийн элементэд хамаарах эсэхийг, нейтроны тоо нь тухайн элементийн изотопыг тодорхойлдог.

Атом хоорондын холбоогоор холбогдсон янз бүрийн хэмжээтэй өөр өөр төрлийн атомууд молекул үүсгэдэг.

23-р тасалбар ҮНДСЭН ХАРИУЦЛАГА

Үндсэн харилцан үйлчлэл- үндсэн бөөмс ба тэдгээрээс бүрдэх биетүүдийн харилцан үйлчлэлийн чанарын хувьд өөр өөр хэлбэрүүд.

Өнөөдөр дөрвөн үндсэн харилцан үйлчлэл байгаа нь найдвартай мэдэгдэж байна:

таталцлын

цахилгаан соронзон

хүчтэй

сул

Үүний зэрэгцээ цахилгаан соронзон ба сул харилцан үйлчлэл нь нэгдмэл байдлын илрэл юм цахилгаан сул харилцан үйлчлэл.

Бичил ертөнцийн үзэгдлүүд болон сансар огторгуйн хэмжүүрийн аль алинд нь өөр төрлийн үндсэн харилцан үйлчлэлийн эрэл хайгуул хийгдэж байгаа боловч өнөөг хүртэл өөр төрлийн үндсэн харилцан үйлчлэл олдоогүй байна.

Физикийн хувьд механик энергийг хоёр төрөлд хуваадаг - боломжит кинетик энерги. Биеийн хөдөлгөөний өөрчлөлт (кинетик энергийн өөрчлөлт) нь хүч (потенциал энерги) юм (Ньютоны хоёр дахь хуулийг үзнэ үү) Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг судалж үзэхэд бид олон янзын хүчийг анзаарч болно: таталцал, утас таталт, хаврын шахалтын хүч , биеийн мөргөлдөх хүч, үрэлтийн хүч, агаарын эсэргүүцлийн хүч, тэсрэх хүч гэх мэт.Гэхдээ материйн атомын бүтцийг тодруулахад эдгээр бүх хүч нь атомуудын харилцан үйлчлэлийн үр дүн болох нь тодорхой болсон. . Атом хоорондын харилцан үйлчлэлийн үндсэн төрөл нь цахилгаан соронзон байдаг тул эдгээр хүчний ихэнх нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн янз бүрийн илрэлүүд юм. Үл хамаарах зүйлүүдийн нэг нь жишээлбэл, таталцлын хүч бөгөөд үүний шалтгаан нь масстай биетүүдийн таталцлын харилцан үйлчлэл юм.

24 тасалбарын ELEMENTARY БӨӨМӨӨ БА ТҮҮНИЙ ШИНЖ

Элементар бөөмс- тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задрах боломжгүй, дэд цөмийн масштабтай бичил биетүүдийг хэлдэг хамтын нэр томъёо.

Зарим энгийн бөөмс (электрон, фотон, кварк гэх мэт) нь одоогоор бүтэцгүй, анхдагч гэж тооцогддог гэдгийг санах нь зүйтэй. үндсэн хэсгүүд. Бусад энгийн бөөмс (гэгдэх нийлмэл хэсгүүд-протон, нейтрон гэх мэт) нь нарийн төвөгтэй дотоод бүтэцтэй боловч орчин үеийн үзэл баримтлалын дагуу тэдгээрийг хэсэг болгон салгах боломжгүй юм (Хоригдох хэсгийг үзнэ үү).

Эгэл бөөмсийн бүтэц, зан төлөвийг бөөмийн физик судалдаг.

Үндсэн нийтлэл:Кваркууд

Кварк ба антикваркууд хэзээ ч чөлөөт төлөвт олдож байгаагүй - үүнийг хорих үзэгдлээр тайлбарладаг. Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд илэрдэг лептон ба кваркуудын тэгш хэмд үндэслэн эдгээр бөөмс нь илүү үндсэн хэсгүүд болох преонуудаас бүрддэг гэсэн таамаглал дэвшүүлж байна.

25 тасалбар АЖИЛЛАГААНЫ ОЙЛГОЛТ.БИФУРКАЦИЯЛАХ ЦЭГ

Бифуркаци гэдэг нь түүний параметрүүдийг бага зэрэг өөрчлөх замаар динамик системийн хөдөлгөөнд шинэ чанарыг олж авах явдал юм.

Салбарын онолын гол ойлголт нь (бүдүүлэг бус) системийн тухай ойлголт юм (доороос харна уу). Бид ямар ч динамик системийг авч, анхны системийг параметрийн (параметрүүдийн) аль нэг утгын хувьд онцгой тохиолдол болгон олж авдаг динамик системийн ийм (олон) параметрийн гэр бүлийг авч үздэг. Хэрэв параметрийн утгууд нь өгөгдсөн хэмжээтэй ойрхон байвал фазын орон зайг траекторид хуваах чанарын зураг хадгалагдвал ийм системийг нэрлэдэг. ширүүн. Үгүй бол ийм хөрш байхгүй бол системийг дууддаг ширүүн биш.

Ийнхүү параметрийн орон зайд барзгар бус системээс бүрдсэн гадаргуугаар тусгаарлагдсан барзгар системийн бүсүүд үүсдэг. Салбарын онол нь тодорхой муруй дагуу параметрийн тасралтгүй өөрчлөлтөөс чанарын зураглалаас хамаарлыг судалдаг. Чанарын зураг өөрчлөгдөх схемийг нэрлэдэг салаалсан диаграм.

Бифуркацийн онолын үндсэн аргууд нь цочролын онолын аргууд юм. Ялангуяа энэ нь хамаарна жижиг параметрийн арга(Понтрягина).

Салах цэг- системийн тогтоосон үйлдлийн горимыг өөрчлөх. Тэнцвэргүй термодинамик ба синергетикийн нэр томъёо.

Салах цэг- систем нь хэлбэлзэлтэй харьцуулахад тогтворгүй болж, тодорхойгүй байдал үүсдэг системийн эгзэгтэй байдал: системийн төлөв байдал эмх замбараагүй болох уу, эсвэл шинэ, илүү ялгаатай, өндөр дэг журам руу шилжих үү. Өөрийгөө зохион байгуулах онолын нэр томъёо.

26 тасалбар СИНЕРГЕТИК – НЭЭЛТТЭЙ ӨӨРИЙГӨӨ ЗОХИОН БАЙГУУЛАХ СИСТЕМИЙН ШИНЖЛЭХ УХААН

Синергетик(эртний Грекийн συν - нийцтэй байдал ба ἔργον - "үйл ажиллагаа" гэсэн утгатай угтвар) нь шинжлэх ухааны судалгааны салбар хоорондын салбар бөгөөд түүний зорилго нь системийг өөрөө зохион байгуулах зарчимд үндэслэн байгалийн үзэгдэл, үйл явцыг судлах явдал юм. (бүрдсэн дэд системүүд). “...Өөрийгөө зохион байгуулах үйл явц ба хамгийн олон янзын шинж чанартай бүтэц бий болох, хадгалах, тогтвортой байдал, задралыг судалдаг шинжлэх ухаан...”.

Синергетикийг анхлан салбар хоорондын хандлага гэж тунхагласан, учир нь өөрийгөө зохион байгуулах үйл явцыг зохицуулах зарчмууд нь ижил (системийн шинж чанараас үл хамааран) бөгөөд ерөнхий математикийн аппарат нь тэдгээрийг тайлбарлахад тохиромжтой байх ёстой.

Үзэл суртлын үүднээс синергетикийг заримдаа "дэлхийн хувьслын онол" эсвэл "бүх нийтийн хувьслын онол" гэж тодорхойлдог бөгөөд энэ нь кибернетикийг нэгэн цагт "бүх нийтийн" гэж тодорхойлсонтой адил аливаа инновацийн үүсэх механизмыг тайлбарлах нэгдмэл үндэслэл болдог. "Хяналтын онол" нь аливаа зохицуулалт, оновчлолын үйл ажиллагааг тайлбарлахад адилхан тохиромжтой: байгальд, технологид, нийгэмд гэх мэт. Гэсэн хэдий ч ерөнхий кибернетик хандлага нь түүнд тавьсан бүх итгэл найдварыг зөвтгөж чадаагүйг цаг хугацаа харуулж байна. Үүний нэгэн адил, синергетик аргуудын хэрэглээний талаархи өргөн тайлбарыг бас шүүмжилдэг.

Синергетикийн үндсэн ойлголт нь бүтцийн тодорхойлолт юм муж, хаалттай системийн термодинамикийн дундаж стандартын хувьд мууддаггүй, харин нээлттэй байдал, гаднаас эрчим хүчний урсгалын улмаас үүсдэг ийм олон элементийн бүтэц эсвэл олон хүчин зүйлтэй орчны олон хувьсах, хоёрдмол утгатай зан үйлийн үр дүнд үүсдэг. , дотоод үйл явцын шугаман бус байдал, нэгээс олон тогтвортой төлөв байдлыг улам хурцатгах тусгай дэглэмүүд бий болсон. Заасан системүүдэд термодинамикийн 2-р хууль, энтропийн үйлдвэрлэлийн хамгийн бага хурдны тухай Пригогины теоремыг хоёуланг нь ашиглах боломжгүй бөгөөд энэ нь шинэ бүтэц, тогтолцоо, түүний дотор анхныхаас илүү төвөгтэй бүтэц үүсэхэд хүргэдэг.

Энэ үзэгдлийг синергетик нь байгальд хаа сайгүй ажиглагддаг хувьслын чиглэлийн бүх нийтийн механизм гэж тайлбарладаг: энгийн ба анхдагчаас нарийн төвөгтэй, илүү төгс хүртэл.

Зарим тохиолдолд шинэ бүтэц үүсэх нь тогтмол, долгионы шинж чанартай байдаг бөгөөд дараа нь тэдгээрийг автомат долгионы процесс гэж нэрлэдэг (өөрөө хэлбэлзэлтэй адил).

27 тасалбар АМЬДРАЛЫН ҮЗЭЛ АМЬДРАЛЫН ҮҮСЭЛИЙН АСУУДАЛ

Амьдрал- бодисын оршин тогтнох идэвхтэй хэлбэр нь түүний физик, химийн оршин тогтнох хэлбэрээс өндөр утгатай; бодис солилцох, хуваагдах боломжийг олгодог эсэд тохиолддог физик, химийн процессуудын цогц юм. Амьд материйн гол шинж чанар нь хуулбарлахад ашигладаг удамшлын мэдээлэл юм. “Амьдрал” гэдэг ойлголтыг амьгүй зүйлээс ялгах шинж чанаруудыг жагсааж байж л их бага нарийвчлалтай тодорхойлж болно. Эсийн гадна амьдрал байхгүй, вирус нь удамшлын материалыг эсэд шилжүүлсний дараа л амьд бодисын шинж чанарыг харуулдаг. эх сурвалжийг тодорхойлоогүй 268 хоног] . Амьд эс нь хүрээлэн буй орчинд дасан зохицох замаар амьд организмын олон янз байдлыг бүрдүүлдэг.

Түүнчлэн, "амьдрал" гэдэг үг нь бие даасан организм үүссэн цагаасаа нас барах хүртэлх (онтогенез) хүртэлх хугацааг хэлдэг.

1860 онд Францын химич Луи Пастер амьдралын гарал үүслийн асуудлыг авч үзсэн. Тэрээр өөрийн туршилтаар нян хаа сайгүй байдаг бөгөөд амьгүй материалыг зохих ёсоор ариутгаагүй бол амьд биетүүд амархан бохирддог гэдгийг баталжээ. Эрдэмтэд бичил биетэн үүсэх боломжтой янз бүрийн тэжээлийг усанд буцалгажээ. Нэмэлт буцалгах үед бичил биетүүд болон тэдгээрийн спорууд үхсэн. Пастер чөлөөтэй төгсгөлтэй битүүмжилсэн колбыг S хэлбэрийн хоолойд хавсаргав. Бичил биетний спорууд муруй хоолой дээр суурьшиж, шим тэжээлийн орчинд нэвтэрч чадахгүй байв. Сайн чанасан тэжээллэг орчин нь ариутгасан хэвээр байсан бөгөөд агаар нэвтрэх боломжтой байсан ч амьдралын гарал үүсэл илрээгүй.

Дараалсан туршилтуудын үр дүнд Пастер биогенезийн онолын үнэн зөвийг баталж, эцэст нь аяндаа үүсэх онолыг үгүйсгэв.

28 тасалбар ОПАРИНЫН АМЬДРАЛЫН ҮҮСЭЛ ҮҮСЭЛТИЙН ТУХАЙ УХААН