Ndërveprimi i këtyre dy efekteve është Tema kryesore Mekanika e Njutonit.

Të tjerët koncepte të rëndësishme Kjo degë e fizikës është energjia, momenti, momenti këndor, i cili mund të transferohet midis objekteve në procesin e bashkëveprimit. Energjia e një sistemi mekanik përbëhet nga energjitë e tij kinetike (energjia e lëvizjes) dhe potenciale (në varësi të pozicionit të trupit në raport me trupat e tjerë). Ligjet themelore të ruajtjes zbatohen për këto sasi fizike.

1. Historia

Bazat mekanika klasike u parashtruan nga Galileo, si dhe Koperniku dhe Kepleri kur studionin ligjet e lëvizjes së trupave qiellorë, dhe për një kohë të gjatë mekanika dhe fizika u konsideruan në kontekstin e përshkrimit të ngjarjeve astronomike.

Idetë sistemi heliocentrik u zyrtarizuan më tej nga Kepleri në tre ligjet e tij të lëvizjes trupat qiellorë. Në veçanti, ligji i dytë i Keplerit thotë se të gjithë planetët në sistemin diellor lëvizin në orbita eliptike, me Diellin si një nga fokuset e tyre.

Kontributi tjetër i rëndësishëm në themelimin e mekanikës klasike u dha nga Galileo, i cili, duke eksploruar ligjet themelore të lëvizjes mekanike të trupave, veçanërisht nën ndikimin e forcave të gravitetit, formuloi pesë ligje universale të lëvizjes.

Por gjithsesi, dafinat e themeluesit kryesor të mekanikës klasike i përkasin Isak Njutonit, i cili në veprën e tij "Parimet Matematikore të Filozofisë Natyrore" kreu një sintezë të atyre koncepteve në fizikën e lëvizjes mekanike që u formuluan nga paraardhësit e tij. Njutoni formuloi tre ligje themelore të lëvizjes, të cilat u emëruan sipas tij, si dhe ligjin e gravitetit universal, i cili tërhoqi një vijë nën hetimet e Galileos për fenomenin. renie e lire tel. Kështu, u krijua një pamje e re e botës dhe e ligjeve të saj themelore për të zëvendësuar atë të vjetëruar aristoteliane.

2. Kufizimet e mekanikës klasike

Mekanika klasike jep rezultate të sakta për sistemet që hasim Jeta e përditshme. Por ato bëhen të pasakta për sistemet, shpejtësia e të cilave i afrohet shpejtësisë së dritës, ku ajo zëvendësohet nga mekanika relativiste, ose për sistemet shumë të vogla ku zbatohen ligjet e mekanikës kuantike. Për sistemet që kombinojnë të dyja këto veti, teoria relativiste e fushës kuantike përdoret në vend të mekanikës klasike. Për sistemet me shumë sasi e madhe komponentët, ose shkallët e lirisë, mekanika klasike gjithashtu mund të jetë adekuate, por përdoren metoda të mekanikës statistikore

Mekanika klasike përdoret gjerësisht sepse, së pari, është shumë më e thjeshtë dhe më e lehtë për t'u zbatuar sesa teoritë e listuara më sipër dhe, së dyti, ka mundësi të mëdha për përafrim dhe aplikim në një klasë shumë të gjerë objekte fizike, duke filluar nga ato të zakonshmet, si një majë ose një top, deri te objektet e mëdha astronomike (planetet, galaktikat) dhe ato shumë mikroskopike (molekulat organike).

3. Aparatet matematikore

Matematika bazë mekanika klasike- diferencial dhe llogaritja integrale, i zhvilluar posaçërisht për këtë nga Njutoni dhe Leibniz. Në formulimin e saj klasik, mekanika bazohet në tre ligjet e Njutonit.

4. Deklarata e bazave të teorisë

Më poshtë është një prezantim i koncepteve bazë të mekanikës klasike. Për thjeshtësi, ne do të përdorim konceptin e një pike materiale si një objekt, dimensionet e të cilit mund të neglizhohen. Lëvizja pikë materiale të përcaktuara një sasi të vogël parametrat: pozicioni, masa dhe forcat e aplikuara në të.

Në realitet, dimensionet e çdo objekti me të cilin merret mekanika klasike janë jo zero. Një pikë materiale, siç është një elektron, u bindet ligjeve Mekanika kuantike. Objektet me dimensione jo zero kanë sjellje shumë më komplekse, sepse ato gjendjen e brendshme mund të ndryshojë - për shembull, një top në lëvizje mund të rrotullohet gjithashtu. Megjithatë, rezultatet e marra për pikat materiale mund të zbatohen për trupa të tillë nëse i konsiderojmë ato si një koleksion i shumë pikave materiale ndërvepruese. Objekte të tilla komplekse mund të sillen si pika materiale nëse madhësitë e tyre janë të parëndësishme në shkallën e një të caktuar. problem fizik.

4.1. Pozicioni, vektori i rrezes dhe derivatet e tij

Pozicioni i një objekti (pika materiale) përcaktohet në lidhje me një pikë fikse në hapësirë, e cila quhet origjinë. Mund të specifikohet nga koordinatat e kësaj pike (për shembull, në sistemin koordinativ kartezian) ose nga një vektor rreze r, tërhequr nga origjina deri në këtë pikë. Në realitet, një pikë materiale mund të lëvizë me kalimin e kohës, kështu që vektori i rrezes është rast i përgjithshëmështë funksion i kohës. Në mekanikën klasike, në ndryshim nga mekanika relativiste, besohet se rrjedha e kohës është e njëjtë në të gjitha sistemet e referencës.

4.1.1. Trajektorja

Një trajektore është tërësia e të gjitha pozicioneve të një pike materiale lëvizëse - në rastin e përgjithshëm, është një vijë e lakuar, pamja e së cilës varet nga natyra e lëvizjes së pikës dhe sistemi i zgjedhur i referencës.

4.1.2. Duke lëvizur

Nëse të gjitha forcat që veprojnë në një grimcë janë konservatore, dhe Vështë energjia totale potenciale e përftuar duke shtuar energjitë potenciale të të gjitha forcave, atëherë

ato. energji totale E = T + V vazhdon me kalimin e kohës. Ky është një manifestim i një prej ligjeve themelore fizike të ruajtjes. Në mekanikën klasike mund të jetë praktikisht e dobishme, sepse shumë lloje të forcave në natyrë janë konservatore.

Mekanika- një degë e fizikës që studion ligjet e ndryshimeve në pozicionet e trupave në hapësirë ​​me kalimin e kohës dhe shkaqet që i shkaktojnë ato, bazuar në ligjet e Njutonit. Prandaj, shpesh quhet "mekanika Njutoniane".

Mekanika klasike ndahet në:

statike(e cila merr parasysh ekuilibrin e trupave)

kinematikë(që studion veti gjeometrike lëvizje pa marrë parasysh arsyet e saj)

dinamika(që merr parasysh lëvizjen e trupave).

Konceptet themelore të mekanikës:

Hapësirë. Besohet se lëvizja e trupave ndodh në hapësirë, e cila është Euklidiane, absolute (e pavarur nga vëzhguesi), homogjene (çdo dy pika në hapësirë ​​janë të padallueshme) dhe izotropike (çdo dy drejtime në hapësirë ​​janë të padallueshme).

Koha- koncept themelor, i pa përcaktuar në mekanikën klasike. Besohet se koha është absolute, homogjene dhe izotropike (ekuacionet e mekanikës klasike nuk varen nga drejtimi i rrjedhës së kohës)

Kuadri i referencës- përbëhet nga një trup referues (një trup i caktuar, real ose imagjinar, në lidhje me të cilin merret parasysh lëvizja e një sistemi mekanik) dhe një sistem koordinativ

Pika materiale- një objekt, dimensionet e të cilit mund të neglizhohen në problem. Në fakt, çdo trup që u bindet ligjeve të mekanikës klasike ka domosdoshmërisht një madhësi jo zero. Trupat me madhësi jo zero mund të përjetojnë lëvizje komplekse, meqenëse konfigurimi i tyre i brendshëm mund të ndryshojë, për shembull, trupi mund të rrotullohet ose deformohet. Megjithatë, në raste të caktuara te trupa të ngjashëm Rezultatet e marra për pikat materiale janë të zbatueshme nëse trupat e tillë i konsiderojmë si agregate të një numri të madh pikash materiale ndërvepruese.

Pesha- një masë e inercisë së trupave.

Vektori i rrezes- një vektor i tërhequr nga origjina e koordinatave deri në pikën ku ndodhet trupi karakterizon pozicionin e trupit në hapësirë.

Shpejtësiaështë një karakteristikë e ndryshimeve në pozicionin e trupit me kalimin e kohës, e përcaktuar si derivat i shtegut në lidhje me kohën.

Përshpejtimi- shpejtësia shpejtësia ndryshon, përkufizohet si derivat i shpejtësisë në lidhje me kohën.

Pulsi- vektor sasi fizike, e barabartë me produktin masa e një pike materiale në shpejtësinë e saj.

Energjia kinetike- energjia e lëvizjes së një pike materiale, e përcaktuar si gjysma e produktit të masës së trupit me katrorin e shpejtësisë së tij.

Forca- një sasi fizike që karakterizon shkallën e ndërveprimit të trupave me njëri-tjetrin. Në fakt, përkufizimi i forcës është ligji i dytë i Njutonit.

Forca konservatore- një forcë puna e së cilës nuk varet nga forma e trajektores (varet vetëm nga fillestari dhe pika e fundit aplikimi i forcave). Forcat konservatore janë ato forca puna e të cilave përgjatë çdo trajektoreje të mbyllur është e barabartë me 0. Nëse vetëm forcat konservatore, Kjo energji mekanike sistemi është ruajtur.

Forcat shpërndarëse- forcat, nën veprimin e të cilave mbi sistemi mekanik energjia totale e saj mekanike zvogëlohet (d.m.th. shpërndahet), duke u shndërruar në forma të tjera, jo mekanike të energjisë, për shembull, në nxehtësi.

Ligjet themelore të mekanikës

Parimi i relativitetit të Galileos- parimi bazë mbi të cilin bazohet mekanika klasike është parimi i relativitetit, i formuluar mbi bazën vëzhgime empirike G. Galileo. Sipas këtij parimi, ka pafundësisht shumë sisteme referimi në të cilat një trup i lirë është në pushim ose lëviz me një shpejtësi konstante në madhësi dhe drejtim. Këto sisteme referimi quhen inerciale dhe lëvizin në raport me njëri-tjetrin në mënyrë uniforme dhe drejtvizore. Ne te gjithe sistemet inerciale referencë, vetitë e hapësirës dhe kohës janë të njëjta, dhe të gjitha proceset në sistemet mekanike i binden të njëjtave ligje.

Ligjet e Njutonit

Baza e mekanikës klasike janë tre ligjet e Njutonit.

Ligji i parë i Njutonit përcakton praninë e vetive të inercisë në trupat materialë dhe postulon praninë e sistemeve të tilla referuese në të cilat lëvizja e një trupi të lirë ndodh me një shpejtësi konstante (sisteme të tilla referimi quhen inerciale).

Ligji i dytë i Njutonit prezanton konceptin e forcës si masë e bashkëveprimit të një trupi dhe, në bazë të fakteve empirike, postulon një lidhje midis madhësisë së forcës, nxitimit të trupit dhe inercisë së tij (e karakterizuar nga masa). Në formulimin matematikor, ligji i dytë i Njutonit shkruhet më shpesh si më poshtë:

Ku F-vektori rezultues i forcave që veprojnë në trup;

a- vektori i nxitimit të trupit;

m është pesha e trupit.

Ligji i tretë i Njutonit- për çdo forcë që vepron në trupin e parë nga i dyti, ka një forcë të kundërt, të barabartë në madhësi dhe të kundërt në drejtim, që vepron në trupin e dytë nga i pari.

Ligji i ruajtjes së energjisë

Ligji i ruajtjes së energjisë është pasojë e ligjeve të Njutonit për sistemet e mbyllura në të cilat veprojnë vetëm forcat konservatore. Energjia totale mekanike sistem i mbyllur trupat ndërmjet të cilëve veprojnë vetëm forcat konservatore mbeten konstante.

Teoria e makinave dhe mekanizmave

Konceptet dhe përkufizimet bazë.

Teoria e mekanizmave dhe makinerive merret me kërkimin dhe zhvillimin e mekanizmave dhe makinave me performancë të lartë.

Mekanizmi- një grup trupash material lëvizës, njëri prej të cilëve është i fiksuar dhe të gjithë të tjerët kryejnë lëvizje të përcaktuara mirë në lidhje me trupin material të palëvizshëm.

Lidhjet – trupat materiale, nga i cili përbëhet mekanizmi.

Raft- një lidhje fikse.

Stenda është përshkruar. Lidhja në të cilën raportohet fillimisht lëvizja quhet hyrje(fillestar, kryesor). Lidhja që bën lëvizjen për të cilën është projektuar mekanizmi - ditë pushimi lidhje

Mekanizëm rrëshqitës me manivë

Nëse ky është një kompresor, atëherë lidhja 1 është hyrja dhe lidhja 3 është dalja.

Nëse ky është një mekanizëm i motorit me djegie të brendshme, atëherë lidhja 3 është hyrja dhe lidhja 1 është dalja.

Çifti kinematik- një lidhje e lëvizshme e lidhjeve që i lejon ato lëvizje relative. Të gjitha çiftet kinematike në diagram përcaktohen me shkronja Alfabeti latin, për shembull A, B, C, etj.

Nëse, atëherë K.P. – rrotullues; nëse, atëherë progresive.

Rendi i numërimit të lidhjeve:

lidhje hyrëse – 1;

qëndrimi është numri i fundit.

Lidhjet janë:

e thjeshtë - përbëhet nga një pjesë;

kompleks - përbëhet nga disa, të lidhur fort me njëri-tjetrin dhe që kryejnë të njëjtën lëvizje.

Për shembull, grupi i shufrës lidhëse të një mekanizmi të motorit me djegie të brendshme.

Lidhjet, të lidhura me njëra-tjetrën, formojnë zinxhirë kinematikë, të cilët ndahen në:

e thjeshtë dhe komplekse;

të mbyllura dhe të hapura.

Makinë– një pajisje teknike, si rezultat i zbatimit të një lloji të caktuar procesi teknologjik, mund të automatizojë ose mekanizojë punën njerëzore.

Makineritë mund të ndahen në lloje:

energji;

teknologjike;

transporti;

informative.

Makinat e energjisë ndahen në:

motorë;

makina transformuese.

Motorri- një pajisje teknike që konverton një lloj energjie në një tjetër. Për shembull, motori me djegie të brendshme.

Makinë transformator- një pajisje teknike që konsumon energji nga jashtë dhe kryen punë të dobishme. Për shembull, pompat, makinat, presat.

Kombinimi teknik i motorit dhe teknologjik (makine pune) – Njësia e makinës(MA).

Motori ka një karakteristikë të caktuar mekanike, po ashtu edhe makina e punës.

 1 – shpejtësia me të cilën rrotullohet boshti i motorit;

 2 – shpejtësia me të cilën do të rrotullohet boshti kryesor i makinës së punës.

 1 dhe  2 duhet të vihen në korrespondencë me njëra-tjetrën.

Për shembull, shpejtësia n 1 = 7000 rpm, dhe n 2 = 70 rpm.

Për të harmonizuar karakteristikat mekanike të motorit dhe makinës së punës, ndërmjet tyre vendoset një mekanizëm transmisioni, i cili ka karakteristikat e veta mekanike.

u P =1/2=700/70=10

Si mekanizëm transmetimi mund të përdoret si më poshtë:

transmetimet e fërkimit (duke përdorur fërkim);

transmisione me zinxhir (motoçikleta);

ingranazhet.

Mekanizmat e levës përdoren më shpesh si një makinë pune.

Llojet kryesore të mekanizmave të levës.

1. Mekanizëm rrëshqitës me manivë.

a) qendrore (Fig. 1);

b) jashtë boshtit (deoksil) (Fig. 2);

e - ekscentricitet

Oriz. 2

1-maniak, sepse lidhja angazhohet kthesë të plotë rreth boshtit të saj;

2-shkopi lidhës, jo i lidhur me raftin, bën një lëvizje të sheshtë;

3-rrëshqitës (pistoni), bën një lëvizje përkthimore;

2. Mekanizëm me katër nyje.

Lidhjet 1,3 mund të jenë fiksime.

Nëse ingranazhet 1 dhe 3 janë me fiksime, atëherë mekanizmi është me fiksim të dyfishtë.

Nëse ylli 1 është një maniak (bën një revolucion të plotë), dhe ylli 3 është një krah lëkundës (bën një revolucion jo të plotë), atëherë mekanizmi është një krah me maniak.

Nëse yjet janë krahë lëkundës 1.3, atëherë mekanizmi është dyfishtë.

3. Mekanizmi lëkundës.

1 - maniak;

2 - guri lëkundës (bushing) së bashku me yllin 1 bën një rrotullim të plotë rreth A (1 dhe 2 janë të njëjta), dhe gjithashtu lëviz përgjatë yllit 3, duke bërë që ai të rrotullohet;

3 - krahu rrotullues (skena).

4.Cilindër hidraulik

(kinematikisht i ngjashëm me një mekanizëm rrotullues).

Gjatë procesit të projektimit, projektuesi zgjidh dy probleme:

analiza(eksploron gati mekanizëm);

sintezë(po projektohet një mekanizëm i ri sipas parametrave të kërkuar);

Analiza strukturore e mekanizmit.

Koncepte për çiftet kinematike dhe klasifikimi i tyre.

Dy lidhje të lidhura fiksisht me njëra-tjetrën formojnë një palë kinematike. Të gjitha çiftet kinematike i nënshtrohen dy klasifikimeve të pavarura:

Shembuj të klasifikimit të çifteve:

Le të shqyrtojmë çiftin kinematik "vidhos-arrë". Numri i shkallëve të lëvizshmërisë së këtij çifti është 1, dhe numri i lidhjeve të imponuara është 5. Ky çift do të jetë një çift i klasës së pestë ju mund të zgjidhni lirisht vetëm një lloj lëvizjeje për një vidë ose arrë, dhe lëvizja e dytë do të jetë shoqërues.

Zinxhiri kinematik– lidhje të ndërlidhura nga çifte kinematike të klasave të ndryshme.

Zinxhirët kinematikë mund të jenë hapësinorë ose të sheshtë.

Zinxhirët kinematikë hapësinorë– zinxhirë, hallkat e të cilëve lëvizin në rrafshe të ndryshme.

Zinxhirë të sheshtë kinematik– zinxhirë, hallkat e të cilëve lëvizin në një plan ose paralel.

Konceptet për shkallën e lëvizshmërisë së zinxhirëve dhe mekanizmave kinematikë.

Ne shënojmë numrin e lidhjeve që lundrojnë lirisht në hapësirë ​​si . Për lidhjet, shkalla e lëvizshmërisë mund të përcaktohet me formulën:. Ne formojmë një zinxhir kinematik nga këto lidhje duke i lidhur lidhjet së bashku në çifte të klasave të ndryshme. Numri i çifteve të klasave të ndryshme shënohet me, ku është klasa, pra: - numri i çifteve të klasës së parë, për të cilat, a - numri i çifteve të klasës së dytë, për të cilat, a; numri i çifteve të klasës së tretë, për të cilat, a - numri i çifteve të klasës së katërt, për të cilat, a është numri i çifteve të klasës së pestë; Shkalla e lëvizshmërisë së zinxhirit kinematik të formuar mund të përcaktohet me formulën:.

Ne formojmë një mekanizëm nga një zinxhir kinematik. Një nga karakteristikat kryesore të mekanizmit është prania e një stendë (trupi, baza), rreth së cilës lidhjet e mbetura lëvizin nën veprimin e lidhjes kryesore (lidhjet).

Shkalla e lëvizshmërisë së mekanizmit zakonisht shënohet me . Le ta kthejmë një nga lidhjet e zinxhirit kinematik në një stendë, domethënë t'i heqim të gjashtë shkallët e lëvizshmërisë prej tij, atëherë: - Formula Somov-Malyshev.

Në një sistem të sheshtë, numri maksimal i shkallëve të lirisë është dy. Prandaj, shkalla e lëvizshmërisë së një zinxhiri kinetik planar mund të përcaktohet me formulën e mëposhtme: Shkalla e lëvizshmërisë së një mekanizmi të sheshtë përcaktohet nga formula Chebyshev: ku është numri i lidhjeve lëvizëse. Duke përdorur përkufizimin e çifteve kinematike më të larta dhe më të ulëta, formula e Chebyshev mund të shkruhet si më poshtë:

Një shembull i përcaktimit të shkallës së lëvizshmërisë.

Maja krijimtarinë shkencore I. Newton është vepra e tij e pavdekshme "Parimet matematikore të filozofisë natyrore", botuar për herë të parë në 1687. Në të ai përmblodhi rezultatet e marra nga paraardhësit e tij dhe të tij hulumtimin e vet dhe krijoi për herë të parë një sistem të vetëm harmonik tokësor dhe mekanika qiellore, e cila formoi bazën e të gjithë fizikës klasike.

Këtu Njutoni dha përkufizimet e koncepteve fillestare - sasia e materies ekuivalente me masën, dendësinë; vrulli ekuivalent me impulsin, dhe lloje të ndryshme forcë. Duke formuluar konceptin e sasisë së materies, ai doli nga ideja se atomet përbëhen nga një lëndë e vetme parësore; dendësia kuptohej si shkalla e mbushjes së një njësie vëllimi të një trupi me lëndë parësore.

Kjo vepër parashtron doktrinën e Njutonit për gravitacionin universal, në bazë të së cilës ai zhvilloi teorinë e lëvizjes së planetëve, satelitëve dhe kometave që formojnë sistemin diellor. Bazuar në këtë ligj, ai shpjegoi fenomenin e baticave dhe ngjeshjen e Jupiterit. Koncepti i Njutonit ishte baza për shumë njerëz arritjet teknike Gjatë një kohe të gjatë. Në themel të saj u formuan shumë metoda kërkimin shkencor V fusha të ndryshme shkencat natyrore.

Rezultati i zhvillimit të mekanikës klasike ishte krijimi i një tabloje të unifikuar mekanike të botës, në kuadrin e së cilës i gjithë diversiteti cilësor i botës shpjegohej nga ndryshimet në lëvizjen e trupave, duke iu nënshtruar ligjeve të mekanikës Njutoniane.

Mekanika e Njutonit, në ndryshim nga konceptet e mëparshme mekanike, bëri të mundur zgjidhjen e problemit të çdo faze të lëvizjes, si të mëparshme ashtu edhe të mëvonshme, dhe në çdo pikë të hapësirës në fakte të njohura, duke shkaktuar këtë lëvizje, si dhe problemin e anasjelltë të përcaktimit të madhësisë dhe drejtimit të veprimit të këtyre faktorëve në çdo pikë me elementët bazë të lëvizjes të njohura. Falë kësaj, mekanika Njutoniane mund të përdoret si metodë analiza sasiore lëvizje mekanike.

Ligji i gravitetit Universal.

Ligji graviteti universal u zbulua nga I. Newton në 1682. Sipas hipotezës së tij, forcat tërheqëse veprojnë midis të gjithë trupave të Universit, të drejtuara përgjatë vijës që lidh qendrat e masës. Në formën e një trupi top homogjen qendra e masës përkon me qendrën e topit.

Në vitet pasuese, Njutoni u përpoq të gjente një shpjegim fizik për ligjet e lëvizjes planetare të zbuluara nga I. Kepler në fillimi i XVII shekulli dhe japin një shprehje sasiore për forcat gravitacionale. Pra, duke ditur se si lëvizin planetët, Njutoni donte të përcaktonte se cilat forca veprojnë mbi to. Kjo rrugë quhet problem i anasjelltë mekanike.

Nëse detyra kryesore e mekanikës është të përcaktojë koordinatat e një trupi masë e njohur dhe shpejtësia e tij në çdo kohë sipas forcat e njohura që veprojnë në trup, atëherë me rastin e zgjidhjes së problemit të anasjelltë është e nevojshme të përcaktohen forcat që veprojnë në trup nëse dihet se si ai lëviz.

Zgjidhja e këtij problemi e çoi Njutonin në zbulimin e ligjit të gravitetit universal: "Të gjithë trupat tërhiqen nga njëri-tjetri me një forcë drejtpërdrejt proporcionale me masat e tyre dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës midis tyre".

Ka disa pika të rëndësishme për t'u theksuar në lidhje me këtë ligj.

1, veprimi i tij në formë e qartë vlen për të gjithë trupat materialë fizikë në Univers pa përjashtim.

2 forca e gravitetit të Tokës në sipërfaqen e saj në në mënyrë të barabartë prek të gjithë trupat materialë të vendosur në çdo pikë globit. Ka një forcë mbi ne tani gravitetit, dhe ne e ndjejmë vërtet si peshën tonë. Nëse hedhim diçka, nën ndikimin e së njëjtës forcë ajo do të përshpejtohet në mënyrë uniforme drejt tokës.

Veprimi i forcave gravitacionale universale në natyrë shpjegon shumë fenomene: lëvizjen e planetëve në sistemin diellor, satelitët artificialë Toka - të gjithë gjejnë një shpjegim bazuar në ligjin e gravitetit universal dhe ligjet e dinamikës.

Njutoni ishte i pari që sugjeroi këtë forcat gravitacionale përcaktojnë jo vetëm lëvizjen e planetëve sistem diellor; ato veprojnë ndërmjet çdo trupi në Univers. Një nga manifestimet e forcës së gravitetit universal është forca e gravitetit - ky është emri i zakonshëm për forcën e tërheqjes së trupave drejt Tokës afër sipërfaqes së saj.

Forca e gravitetit drejtohet drejt qendrës së Tokës. Në mungesë të forcave të tjera, trupi bie lirshëm në Tokë me përshpejtimin e gravitetit.

Tre parime të mekanikës.

Ligjet e Njutonit të mekanikës, tre ligje që qëndrojnë në themel të të ashtuquajturit. mekanika klasike. Formuluar nga I. Newton (1687).

Ligji i Parë: “Çdo trup vazhdon të mbahet në gjendjen e tij të prehjes ose uniforme dhe lëvizje drejtvizore, derisa dhe për aq sa nuk detyrohet nga forcat e aplikuara të ndryshojë këtë gjendje.”

Ligji i dytë: “Ndryshimi i momentit është proporcional me atë të zbatuar forca lëvizëse dhe ndodh në drejtim të vijës së drejtë përgjatë së cilës vepron kjo forcë.”

Ligji i tretë: “Një veprim ka gjithmonë një reagim të barabartë dhe të kundërt, përndryshe, bashkëveprimet e dy trupave me njëri-tjetrin janë të barabarta dhe të drejtuara në anët e kundërta" N. z. m u shfaq si rezultat i përgjithësimit të vëzhgimeve të shumta, eksperimenteve dhe hulumtim teorik G. Galileo, H. Huygens, vetë Njutoni etj.

Sipas ide moderne dhe terminologjia, në ligjin e parë dhe të dytë, një trup duhet të kuptohet si një pikë materiale, dhe lëvizja duhet të kuptohet si lëvizje në lidhje me një sistem referimi inercial. Shprehje matematikore ligji i dytë në mekanikën klasike ka formën ose mw = F, ku m është masa e një pike, u është shpejtësia e saj dhe w është nxitimi, F është forca vepruese.

N. z. m pushon së qeni i vlefshëm për lëvizjen e objekteve me përmasa shumë të vogla (grimcat elementare) dhe për lëvizjet me shpejtësi afër shpejtësisë së dritës.

©2015-2019 sajti
Të gjitha të drejtat u përkasin autorëve të tyre. Kjo faqe nuk pretendon autorësinë, por ofron përdorim falas.
Data e krijimit të faqes: 2017-04-04

Mekanikaështë një pjesë e fizikës që studion modelet e lëvizjes mekanike dhe arsyet që shkaktojnë ose ndryshojnë këtë lëvizje.

Mekanika, nga ana tjetër, ndahet në kinematikë, dinamikë dhe statikë.

Lëvizja mekanike është një ndryshim në pozicionin relativ të trupave ose pjesëve të trupit me kalimin e kohës.

Peshaështë një sasi fizike skalare që karakterizon në mënyrë sasiore vetitë inerte dhe gravitacionale të materies.

Inercia- kjo është dëshira e trupit për të mbajtur një gjendje pushimi ose lëvizje të njëtrajtshme drejtvizore.

Masa inerte karakterizon aftësinë e trupit për t'i rezistuar një ndryshimi në gjendjen e tij (pushim ose lëvizje), për shembull, në ligjin e dytë të Njutonit

Masa gravitacionale karakterizon aftësinë e një trupi për të krijuar një fushë gravitacionale, e cila karakterizohet nga një sasi vektoriale e quajtur tension. Tensioni fushë gravitacionale Masa e pikës është e barabartë me:

Masa gravitacionale karakterizon aftësinë e një trupi për të bashkëvepruar me fushën gravitacionale:

P parimi i ekuivalencës masat gravitacionale dhe inerciale: çdo masë është inerciale dhe gravitacionale.

Masa e një trupi varet nga dendësia e substancës ρ dhe madhësia e trupit (vëllimi i trupit V):

Koncepti i masës nuk është identik me konceptet e peshës dhe gravitetit. Nuk varet nga fushat gravitacionale dhe nga nxitimet.

Momenti i inercisë– një sasi fizike tensore që karakterizon në mënyrë sasiore inercinë e një trupi të ngurtë, të manifestuar në lëvizje rrotulluese.

Kur përshkruani lëvizjen rrotulluese, nuk mjafton të specifikoni masën. Inercia e një trupi në lëvizjen rrotulluese varet jo vetëm nga masa, por edhe nga shpërndarja e tij në lidhje me boshtin e rrotullimit.

1. Momenti i inercisë së një pike materiale

ku m është masa e pikës materiale; r – distanca nga pika në boshtin e rrotullimit.

2. Momenti i inercisë së një sistemi pikash materiale

3. Momenti i inercisë është absolutisht të ngurta

Forcaështë një madhësi fizike vektoriale që është një masë ndikim mekanik në trup nga trupa ose fusha të tjera, si rezultat i të cilave trupi fiton nxitim ose deformon (ndryshon formën ose madhësinë e tij).

Përdorimet e mekanikës modele të ndryshme për të përshkruar lëvizjen mekanike.

Pika materiale(m.t.) është një trup me masë, përmasat e të cilit mund të neglizhohen në këtë problem.

Trup absolutisht i ngurtë(a.t.t.) është një trup që nuk deformohet gjatë lëvizjes, domethënë distanca ndërmjet dy pikave gjatë lëvizjes mbetet e pandryshuar.
§ 2. Ligjet e lëvizjes.

• 
  Ligji i parë n Njutoni : çdo pikë (trup) materiale ruan një gjendje pushimi ose lëvizje të njëtrajtshme lineare derisa ndikimi i trupave të tjerë ta detyrojë atë të ndryshojë këtë gjendje.

• 
  Ligji i dytë i Njutonit (ligji bazë i dinamikës lëvizje përpara): shpejtësia e ndryshimit të momentit të një pike materiale (trupi) është e barabartë me shumën e forcave që veprojnë në të

• 
  Ligji i tretë i Njutonit : çdo veprim i pikave (trupave) materiale mbi njëri-tjetrin është në natyrën e bashkëveprimit; forcat me të cilat pikat materiale veprojnë me njëra-tjetrën janë gjithmonë të barabarta në madhësi, të drejtuara në të kundërt dhe veprojnë përgjatë vijës së drejtë që lidh këto pika.

këtu është forca që vepron në pikën e parë materiale nga e dyta; – forca që vepron në pikën e dytë materiale nga e para. Këto forca zbatohen në pika të ndryshme materiale (trupa), veprojnë gjithmonë në çifte dhe janë forca të së njëjtës natyrë.

këtu është konstanta e gravitetit. .

Ligjet e ruajtjes në mekanikën klasike.

Ligjet e ruajtjes plotësohen në sistemet e mbyllura të trupave ndërveprues.

Një sistem quhet i mbyllur nëse nuk veprojnë forca të jashtme në sistem.

Pulsi – sasi fizike vektoriale që karakterizon në mënyrë sasiore rezervën e lëvizjes përkthimore:

Ligji i ruajtjes së momentit sistemet e pikave materiale(m.t.): në sistemet e mbyllura m.t. momenti i plotë është ruajtur

ku - shpejtësia i pika materiale para ndërveprimit; – shpejtësia e tij pas ndërveprimit.

Momenti – sasi fizike vektoriale që karakterizon në mënyrë sasiore rezervën e lëvizjes rrotulluese.

– vrulli i pikës materiale, – vektori i rrezes së pikës materiale.
Ligji i ruajtjes së momentit këndor : në një sistem të mbyllur, momenti i përgjithshëm këndor ruhet:

Një sasi fizike që karakterizon aftësinë e një trupi ose një sistemi trupash për të kryer punë quhet energji.

Energjisë – sasia fizike skalare, e cila është më e shumta karakteristikë e përgjithshme gjendjen e sistemit.

Gjendja e një sistemi përcaktohet nga lëvizja dhe konfigurimi i tij, d.m.th. pozicioni relativ pjesët e saj. Lëvizja e sistemit karakterizohet nga energjia kinetike K, dhe konfigurimi (prania e një trupi në një fushë potenciale të forcave) karakterizohet nga energjia potenciale U.

Energjia totale përkufizohet si shuma:

E = K + U + E e brendshme,

ku E brendshme - energjia e brendshme Trupat.

Kinetike dhe energji potenciale shtoni deri në energji mekanike .

formula e Ajnshtajnit(lidhja midis energjisë dhe masës):

Në sistemin e referencës që lidhet me qendrën e masës së sistemit m.t, m = m 0 është masa e pushimit, dhe E = E 0 = m 0. c 2 – energjia e pushimit.

Energjia e brendshme përcaktohet në sistemin e referencës që lidhet me vetë trupin, domethënë, energjia e brendshme është në të njëjtën kohë energjia e pushimit.

Energjia kinetike - kjo është energjia e lëvizjes mekanike të një trupi ose sistemi trupash. Relativiste energjia kinetike përcaktuar nga formula

Me shpejtësi të ulët v
.

Energji potenciale – një sasi fizike skalare që karakterizon bashkëveprimin e trupave me trupa të tjerë ose me fusha.

Shembuj:

energjia potenciale e bashkëveprimit elastik

• 
  energji potenciale ndërveprimi gravitacional masat e pikave

Ligji i ruajtjes së energjisë : energjia totale e një sistemi të mbyllur pikash materiale ruhet

Në mungesë të shpërndarjes së energjisë (shpërndarjes), si energjitë totale ashtu edhe ato mekanike ruhen. NË sistemet disipative Energjia totale ruhet, por energjia mekanike nuk ruhet.

Burimi fushë elektromagnetikeështë një ngarkesë elektrike.

Ngarkesa elektrike - kjo është pronë e disave grimcat elementare hyjnë në bashkëveprim elektromagnetik.

Vetitë e ngarkesës elektrike :

1. Ngarkesa elektrike mund të jetë pozitive dhe negative (përgjithësisht pranohet se një proton është i ngarkuar pozitivisht dhe një elektron është i ngarkuar negativisht).

2. Ngarkesa elektrike kuantizohet. Kuanti i ngarkesës elektrike – ngarkesa elektrike elementare (e = 1,610 –19 C). Në një gjendje të lirë, të gjitha ngarkesat janë shumëfisha të një numri të plotë ngarkesash elektrike elementare:

3. Ligji i ruajtjes së ngarkesës: ngarkesa totale elektrike e një sistemi të mbyllur ruhet në të gjitha proceset që ndodhin me pjesëmarrjen e grimcave të ngarkuara:

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

4. pandryshueshmëria relativiste: vlera e ngarkesës totale të sistemit nuk varet nga lëvizja e bartësve të ngarkesës (ngarkesa e grimcave lëvizëse dhe të qeta është e njëjtë). Me fjalë të tjera, në të gjitha ISO-të sasia e ngarkesës së çdo grimce ose trupi është e njëjtë.

Përshkrimi i fushës elektromagnetike.

Ngarkesat ndërveprojnë me njëra-tjetrën (Fig. 1). Madhësia e forcës me të cilën ngarkesat e së njëjtës shenjë sprapsin njëra-tjetrën dhe ngarkesat shenjë të ndryshme tërheqin njëri-tjetrin, të përcaktuara në mënyrë empirike ligji i vendosur Varëse:

Këtu është konstanta elektrike.

Cili është mekanizmi i ndërveprimit ndërmjet trupave të ngarkuar? Mund të parashtrojmë hipotezën e mëposhtme: trupat me ngarkesë elektrike, gjenerojnë një fushë elektromagnetike. Nga ana tjetër, fusha elektromagnetike ndikon në trupat e tjerë të ngarkuar të vendosur në këtë fushë. Një e re ka lindur objekt material- fushë elektromagnetike.

Përvoja tregon se në çdo fushë elektromagnetike një forcë vepron në një ngarkesë të palëvizshme, madhësia e së cilës varet vetëm nga madhësia e ngarkesës (madhësia e forcës është në përpjesëtim me madhësinë e ngarkesës) dhe pozicioni i saj në fushë. Çdo pikë në fushë mund të shoqërohet me një vektor të caktuar, i cili është koeficienti i proporcionalitetit midis forcës që vepron në një ngarkesë të palëvizshme në fushë dhe ngarkesës. Atëherë forca me të cilën fusha vepron në një ngarkesë të palëvizshme mund të përcaktohet me formulën:

Forca e ushtruar nga fusha elektromagnetike në një ngarkesë të palëvizshme quhet forcë elektrike. Sasia vektoriale, që karakterizon gjendjen e fushës që përcakton veprimin, quhet intensiteti elektrik fushë elektromagnetike.

Eksperimentet e mëtejshme me ngarkesat tregojnë se vektori nuk e karakterizon plotësisht fushën elektromagnetike. Nëse ngarkesa fillon të lëvizë, atëherë shfaqet një forcë shtesë, madhësia dhe drejtimi i së cilës nuk lidhen në asnjë mënyrë me madhësinë dhe drejtimin e vektorit. Forca shtesë që ndodh kur një ngarkesë lëviz në një fushë elektromagnetike quhet forcë magnetike. Përvoja tregon se forca magnetike varet nga ngarkesa dhe nga madhësia dhe drejtimi i vektorit të shpejtësisë. Nëse lëvizni një ngarkesë provë nëpër çdo pikë fikse të fushës me të njëjtën shpejtësi, por në drejtime të ndryshme, atëherë forca magnetike do të jetë e ndryshme çdo herë. Megjithatë, gjithmonë. Analiza e mëtejshme e fakteve eksperimentale bëri të mundur të vërtetohej se për secilën pikë të fushës elektromagnetike ekziston një drejtim i vetëm MN (Fig. 2), i cili ka këto veti:

Nëse një vektor i caktuar drejtohet përgjatë drejtimit MN, i cili ka kuptimin e një koeficienti proporcionaliteti midis forcës magnetike dhe produktit, atëherë caktimi , dhe karakterizon pa mëdyshje gjendjen e fushës që shkakton shfaqjen e . Vektori u quajt vektor induksioni elektromagnetik. Që atëherë dhe atëherë

Në një fushë elektromagnetike, mbi një ngarkesë që lëviz me shpejtësi q vepron forca elektromagnetike e Lorencit (Fig. 3):

.
Vektorët dhe , domethënë gjashtë numra, janë përbërës të barabartë të një fushe të vetme elektromagnetike (përbërës të tensorit të fushës elektromagnetike). Në një rast të veçantë, mund të rezultojë se gjithçka ose të gjitha; atëherë fusha elektromagnetike reduktohet ose në fusha elektrike ose magnetike.

Eksperimenti konfirmoi korrektësinë e modelit të ndërtuar me dy vektorë të fushës elektromagnetike. Në këtë model, secilës pikë të fushës elektromagnetike i jepet një palë vektorësh dhe . Modeli që kemi ndërtuar është një model i një fushe të vazhdueshme, pasi funksionet dhe , që përshkruajnë fushën, janë funksionet e vazhdueshme koordinatat

Teoria dukuritë elektromagnetike, duke përdorur një model të fushës së vazhdueshme, quhet klasik.

Në realitet, fusha, ashtu si materia, është diskrete. Por kjo fillon të ndikojë vetëm në distanca të krahasueshme me madhësitë e grimcave elementare. Diskretiteti i fushës elektromagnetike merret parasysh në teorinë kuantike.

Parimi i mbivendosjes.

Fushat zakonisht përshkruhen duke përdorur linjat e energjisë.

linjë pushtetiështë një vijë tangjenta e së cilës në çdo pikë përkon me vektorin e forcës së fushës.

D
për pikë tarifat stacionare foto e linjave të forcës fushë elektrostatike treguar në Fig. 6.

Vektori i intensitetit të fushës elektrostatike të krijuar nga një ngarkesë pikësore përcaktohet me formulën (Fig. 7 a dhe b) vija e fushës magnetike është e ndërtuar në mënyrë që në secilën pikë të vijës së fushës vektori të drejtohet tangjencialisht në këtë vijë. . Linjat e fushës magnetike janë të mbyllura (Fig. 8). Kjo sugjeron që fusha magnetike është një fushë vorbullash.

Dhe nëse fusha nuk krijon një, por disa tarifat me pikë? A ndikojnë ngarkesat njëra-tjetrën apo çdo ngarkesë në sistem kontribuon në fushën që rezulton në mënyrë të pavarur nga të tjerat? A do të krijohet fusha elektromagnetike i-të ngarkuar në mungesë të tarifave të tjera të njëjta si në terren krijuar nga i-të ngarkuar në prani të akuzave të tjera?

Parimi i mbivendosjes : fushë elektromagnetike sistemi arbitrar ngarkesat janë rezultat i shtimit të fushave që do të krijoheshin nga secila prej ngarkesave elementare të këtij sistemi në mungesë të të tjerave:

Dhe .
Ligjet e fushës elektromagnetike

Ligjet e fushës elektromagnetike janë formuluar në formën e një sistemi të ekuacioneve të Maksuellit.

Së pari

Nga ekuacioni i parë i Maxwell-it rezulton se fusha elektrostatike është potenciale (konvergjente ose divergjente) dhe burimi i saj janë ngarkesat elektrike stacionare.

Së dyti Ekuacioni i Maxwell për fushën magnetostatike:

Nga ekuacioni i dytë i Maxwell-it rezulton se Fusha magnetostatike është vorbull, jo potenciale dhe nuk ka burime pikash.

Së treti Ekuacioni i Maxwell për fushën elektrostatike:

Nga ekuacioni i tretë i Maxwell-it rezulton se fusha elektrostatike nuk është vorbull.

Në elektrodinamikë (për një fushë elektromagnetike alternative), ekuacioni i tretë i Maxwell është:

d.m.th. fusha elektrike nuk është potenciale (jo Kulomb), por vorbull dhe krijohet nga fluksi i alternuar i vektorit të induksionit të fushës magnetike.

Së katërti Ekuacioni i Maksuellit për fushën magnetostatike

Nga ekuacioni i katërt Maxwell në magnetostatikë rrjedh se fusha magnetike është vorbull dhe krijohet nga konstante rrymat elektrike ose ngarkesa lëvizëse. Drejtimi i rrotullimit të vijave të fushës magnetike përcaktohet nga rregulli i vidës së djathtë (Fig. 9).

R
është.9

Në elektrodinamikë, ekuacioni i katërt i Maxwell është:

Termi i parë në këtë ekuacion është rryma e përcjelljes I, e lidhur me lëvizjen e ngarkesave dhe krijimin e një fushe magnetike.

Termi i dytë në këtë ekuacion është "rryma e zhvendosjes në vakum", d.m.th. fluksi i ndryshueshëm i vektorit të tensionit. fushe elektrike.

Dispozitat dhe përfundimet kryesore të teorisë së Maxwell-it janë si më poshtë.

Një ndryshim në fushën elektrike me kalimin e kohës çon në shfaqjen e një fushe magnetike dhe anasjelltas. Prandaj, ekzistojnë valë elektromagnetike.

Transferimi i energjisë elektromagnetike ndodh me një shpejtësi të kufizuar . Shpejtësia e transmetimit dridhjet elektromagnetike e barabartë me shpejtësinë e dritës. Nga kjo pasoi identiteti themelor i dukurive elektromagnetike dhe optike.

Mekanika është një degë e fizikës që studion një nga më të thjeshtat dhe më forma të përgjithshme lëvizje në natyrë, e quajtur lëvizje mekanike.

Lëvizja mekanike konsiston në ndryshimin e pozicionit të trupave ose pjesëve të tyre në raport me njëri-tjetrin me kalimin e kohës. Kështu, lëvizja mekanike kryhet nga planetët që rrotullohen në orbita të mbyllura rreth Diellit; trupa të ndryshëm, duke lëvizur përgjatë sipërfaqes së Tokës; elektronet që lëvizin nën ndikimin e një fushe elektromagnetike etj. Lëvizja mekanike është e pranishme në të tjera më shumë forma komplekse materia si pjesë përbërëse, por jo shteruese.

Në varësi të natyrës së objekteve që studiohen, mekanika ndahet në mekanikën e një pike materiale, në mekanikën e një trupi të ngurtë dhe në mekanikën e një mjedisi të vazhdueshëm.

Parimet e mekanikës u formuluan për herë të parë nga I. Newton (1687) në bazë të një studimi eksperimental të lëvizjes së makrotrupave me shpejtësi të vogla në krahasim me shpejtësinë e dritës në vakum (3·10 8 m/s).

Makrotrupat quhen trupa të zakonshëm që na rrethojnë, domethënë trupa që përbëhen nga një numër i madh molekulash dhe atomesh.

Mekanika, e cila studion lëvizjen e makrotrupave me shpejtësi shumë më të ulëta se shpejtësia e dritës në vakum, quhet klasike.

Mekanika klasike bazohet në idetë e mëposhtme të Njutonit për vetitë e hapësirës dhe kohës.

Çdo procesi fizik rrjedh në hapësirë ​​dhe kohë. Kjo mund të shihet nga fakti se në të gjitha fushat e dukurive fizike, çdo ligj në mënyrë eksplicite ose të nënkuptuar përmban sasi hapësirë-kohore - distanca dhe intervale kohore.

Hapësira, e cila ka tre dimensione, i bindet gjeometrisë Euklidiane, domethënë është e sheshtë.

Distancat maten me shkallë, vetia kryesore e të cilave është se dy shkallët që përkojnë një herë në gjatësi mbeten gjithmonë të barabarta me njëra-tjetrën, domethënë ato përkojnë me secilën mbivendosje të mëvonshme.

Intervalet kohore maten me orë dhe roli i këtyre të fundit mund të kryhet nga çdo sistem që kryen një proces të përsëritur.

Karakteristika kryesore e ideve të mekanikës klasike për madhësitë e trupave dhe intervalet kohore është e tyre absolutiteti: shkalla ka gjithmonë të njëjtën gjatësi, pavarësisht se si lëviz në raport me vëzhguesin; dy orët që kanë të njëjtën shpejtësi dhe që njëherë vihen në vijë me njëra-tjetrën tregojnë të njëjtën kohë pavarësisht se si lëvizin.

Hapësira dhe koha kanë veti të jashtëzakonshme simetri, duke vendosur kufizime për shfaqjen e disa proceseve në to. Këto veti janë krijuar në mënyrë eksperimentale dhe në shikim të parë duken aq të dukshme sa duket se nuk ka nevojë t'i izolojmë dhe t'i trajtojmë ato. Ndërkaq, nëse nuk do të kishte simetri hapësinore dhe kohore, jo Shkence fizike as mund të lindte dhe as të zhvillohej.

Rezulton se hapësira në mënyrë homogjene Dhe në mënyrë izotropike dhe koha - në mënyrë homogjene.

Homogjeniteti i hapësirës konsiston në faktin se e njëjta dukuritë fizike në të njëjtat kushte kryhen në të njëjtën mënyrë pjesë të ndryshme hapësirë. Kështu, të gjitha pikat në hapësirë ​​janë krejtësisht të padallueshme, të barabarta në të drejta dhe secila prej tyre mund të merret si origjina e sistemit të koordinatave. Homogjeniteti i hapësirës manifestohet në ligjin e ruajtjes së momentit.

Hapësira gjithashtu ka izotropi: të njëjtat veti në të gjitha drejtimet. Izotropia e hapësirës manifestohet në ligjin e ruajtjes së momentit këndor.

Homogjeniteti i kohës qëndron në faktin se të gjitha momentet kohore janë gjithashtu të barabarta, ekuivalente, pra, paraqitja e dukurive identike në të njëjtat kushte është e njëjtë, pavarësisht nga koha e zbatimit dhe vëzhgimit të tyre.

Uniformiteti i kohës manifestohet në ligjin e ruajtjes së energjisë.

Pa këto veti homogjeniteti, të instaluara në Minsk ligji fizik do të ishte e padrejtë në Moskë dhe e hapur sot në të njëjtin vend mund të jetë e padrejtë nesër.

Mekanika klasike njeh vlefshmërinë e ligjit të inercisë Galileo-Njuton, sipas të cilit një trup, që nuk i nënshtrohet ndikimit të trupave të tjerë, lëviz në mënyrë drejtvizore dhe uniforme. Ky ligj pohon ekzistencën e kornizave inerciale të referencës në të cilat ligjet e Njutonit (si dhe parimi i relativitetit të Galileos) janë të kënaqur. Parimi i relativitetit të Galileos thotë që të gjitha kornizat inerciale të referencës janë mekanikisht ekuivalente me njëra-tjetrën, të gjitha ligjet e mekanikës janë të njëjta në këto korniza referimi, ose, me fjalë të tjera, janë të pandryshueshme sipas transformimeve galileane që shprehin marrëdhënien hapësinore-kohore të çdo ngjarjeje në korniza të ndryshme referimi inerciale. Transformimet e Galileos tregojnë se koordinatat e çdo ngjarjeje janë relative, domethënë kanë kuptime të ndryshme V sisteme të ndryshme numërimi mbrapsht; momentet në kohë kur ka ndodhur ngjarja janë të njëjta në sisteme të ndryshme. Kjo e fundit do të thotë se koha rrjedh në të njëjtën mënyrë në sisteme të ndryshme referimi. Kjo rrethanë dukej aq evidente sa nuk u deklarua as si postulat i veçantë.

Në mekanikën klasike, respektohet parimi i veprimit me rreze të gjatë: ndërveprimet e trupave përhapen në çast, domethënë me shpejtësi pafundësisht të lartë.

Në varësi të shpejtësisë me të cilën lëvizin trupat dhe dimensioneve të vetë trupave, mekanika ndahet në klasike, relativiste dhe kuantike.

Siç u përmend tashmë, ligjet mekanika klasike i zbatueshëm vetëm për lëvizjen e makrotrupave, masa e të cilave është shumë më shumë masë atom, me shpejtësi të ulët në krahasim me shpejtësinë e dritës në vakum.

Mekanika relativiste merr parasysh lëvizjen e makrotrupave me shpejtësi afër shpejtësisë së dritës në vakum.

Mekanika kuantike- mekanika e mikrogrimcave që lëvizin me shpejtësi shumë më të ulëta se shpejtësia e dritës në vakum.

Kuantike relativiste mekanika - mekanika e mikrogrimcave që lëvizin me shpejtësi që i afrohen shpejtësisë së dritës në vakum.

Për të përcaktuar nëse një grimcë i përket atyre makroskopike, nëse formulat klasike, ju duhet të përdorni Parimi i pasigurisë së Heisenberg. Sipas mekanikës kuantike, grimcat reale mund të karakterizohen nga pikëpamja e pozicionit dhe momentit vetëm me njëfarë saktësie. Kufiri i kësaj saktësie përcaktohet si më poshtë

Ku
ΔX - pasiguria e koordinatave;
ΔP x - pasiguria e projeksionit në boshtin e momentit;
h është konstanta e Planck-ut e barabartë me 1.05·10 -34 J·s;
"≥" - më e madhe se vlera, rreth...

Duke zëvendësuar momentin me produktin e masës dhe shpejtësisë, mund të shkruajmë

Nga formula është e qartë se sa më e vogël të jetë masa e grimcës, aq më pak të sigurta bëhen koordinatat dhe shpejtësia e saj. Për trupat makroskopikë, zbatueshmëria praktike e metodës klasike të përshkrimit të lëvizjes është pa dyshim. Le të themi, për shembull, atë po flasim për rreth lëvizjes së një topi me masë 1 g Zakonisht pozicioni i topit mund të përcaktohet praktikisht me një saktësi prej një të dhjetës ose një të qindtën e milimetrit. Në çdo rast, vështirë se ka kuptim të flasim për një gabim në përcaktimin e pozicionit të një topi që është më i vogël se madhësia e një atomi. Le të vendosim pra ΔX=10 -10 m Pastaj nga relacioni i pasigurisë gjejmë

Vogëlësia e njëkohshme e vlerave të ΔX dhe ΔV x është dëshmi e zbatueshmërisë praktike të metodës klasike të përshkrimit të lëvizjes së makrotrupave.

Le të shqyrtojmë lëvizjen e një elektroni në një atom hidrogjeni. Masa e elektroneve është 9,1·10 -31 kg. Gabimi në pozicionin e elektronit ΔX në çdo rast nuk duhet të kalojë madhësinë e atomit, domethënë ΔX<10 -10 м. Но тогда из соотношения неопределенностей получаем

Kjo vlerë është edhe më e madhe se shpejtësia e një elektroni në një atom, e cila është një renditje e madhësisë e barabartë me 10 6 m/s. Në këtë situatë, tabloja klasike e lëvizjes humbet çdo kuptim.

Mekanika ndahet në kinematika, statika dhe dinamika. Kinematika përshkruan lëvizjen e trupave pa u interesuar për arsyet që përcaktuan këtë lëvizje; statika merr parasysh kushtet e ekuilibrit të trupave; dinamika studion lëvizjen e trupave në lidhje me ato arsye (ndërveprimet midis trupave) që përcaktojnë këtë ose atë natyrë të lëvizjes.

Lëvizjet reale të trupave janë aq komplekse saqë gjatë studimit të tyre është e nevojshme të abstragohen nga detajet që janë të parëndësishme për lëvizjen në shqyrtim (përndryshe problemi do të ndërlikohej aq shumë sa do të ishte praktikisht e pamundur zgjidhja e tij). Për këtë qëllim përdoren koncepte (abstraksione, idealizime), zbatueshmëria e të cilave varet nga natyra specifike e problemit që na intereson, si dhe nga shkalla e saktësisë me të cilën duam të marrim rezultatin. Ndër këto koncepte, një rol të rëndësishëm luajnë konceptet pikë materiale, sistem pikash materiale, trup absolutisht i ngurtë.

Një pikë materiale është një koncept fizik me ndihmën e të cilit përshkruhet lëvizja përkthimore e një trupi, nëse vetëm dimensionet e tij lineare janë të vogla në krahasim me dimensionet lineare të trupave të tjerë brenda saktësisë së caktuar të përcaktimit të koordinatave të trupit, dhe i atribuohet masa e trupit.

Në natyrë, pikat materiale nuk ekzistojnë. I njëjti trup, në varësi të kushteve, mund të konsiderohet ose si pikë materiale ose si trup me përmasa të fundme. Kështu, Toka që lëviz rreth Diellit mund të konsiderohet një pikë materiale. Por kur studiohet rrotullimi i Tokës rreth boshtit të saj, ajo nuk mund të konsiderohet më një pikë materiale, pasi natyra e kësaj lëvizjeje ndikohet ndjeshëm nga forma dhe madhësia e Tokës, dhe rruga që përshkon çdo pikë në tokë. sipërfaqja në një kohë të barabartë me periudhën e rrotullimit të saj rreth boshtit të saj është e krahasueshme me dimensionet lineare të globit. Një aeroplan mund të konsiderohet si një pikë materiale nëse studiojmë lëvizjen e qendrës së tij të masës. Por nëse është e nevojshme të merret parasysh ndikimi i mjedisit ose të përcaktohen forcat në pjesë të veçanta të avionit, atëherë duhet ta konsiderojmë avionin si një trup absolutisht të ngurtë.

Një trup absolutisht i ngurtë është një trup, deformimet e të cilit mund të neglizhohen në kushtet e një problemi të caktuar.

Një sistem pikash materiale është një koleksion trupash në shqyrtim që përfaqësojnë pikat materiale.

Studimi i lëvizjes së një sistemi arbitrar trupash zbret në studimin e një sistemi të pikave materiale që ndërveprojnë. Prandaj, është e natyrshme që të fillohet studimi i mekanikës klasike me mekanikën e një pike materiale dhe më pas të kalohet në studimin e një sistemi pikash materiale.