Bu iki etkinin etkileşimi Ana teması Newton mekaniği.

Diğerleri önemli kavramlar Fiziğin bu dalı, etkileşim sürecinde nesneler arasında aktarılabilen enerji, momentum, açısal momentumdur. Mekanik bir sistemin enerjisi, kinetik (hareket enerjisi) ve potansiyel (vücudun diğer cisimlere göre konumuna bağlı olarak) enerjilerinden oluşur. Temel korunum yasaları bu fiziksel büyüklüklere uygulanır.

1. Tarih

Temel bilgiler Klasik mekanik Galileo'nun yanı sıra Kopernik ve Kepler tarafından gök cisimlerinin hareket yasalarını incelerken ortaya konuldu ve uzun zamandır astronomik olayların tanımlanması bağlamında mekanik ve fizik dikkate alındı.

Fikirler güneş merkezli sistem Kepler tarafından üç hareket kanunuyla daha da resmileştirildi gök cisimleri. Özellikle Kepler'in ikinci yasası, güneş sistemindeki tüm gezegenlerin eliptik yörüngelerde hareket ettiğini ve odak noktalarından birinin Güneş olduğunu belirtir.

Klasik mekaniğin temeline bir sonraki önemli katkı, özellikle yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altında cisimlerin mekanik hareketinin temel yasalarını keşfederek beş evrensel hareket yasasını formüle eden Galileo tarafından yapıldı.

Ancak yine de klasik mekaniğin ana kurucusunun şöhreti, "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri" adlı çalışmasında öncülleri tarafından formüle edilen mekanik hareket fiziğindeki kavramların bir sentezini gerçekleştiren Isaac Newton'a aittir. Newton, kendi adıyla anılan üç temel hareket yasasını ve Galileo'nun fenomenle ilgili araştırmalarına bir çizgi çizen evrensel çekim yasasını formüle etti. serbest düşüş tel. Böylece, eski Aristotelesçi olanın yerini alacak yeni bir dünya resmi ve onun temel yasaları yaratıldı.

2. Klasik mekaniğin sınırlamaları

Klasik mekanik, karşılaştığımız sistemler için doğru sonuçlar verir. Gündelik Yaşam. Ancak hızı ışık hızına yaklaşan, yerini göreceli mekaniğin aldığı sistemlerde veya kuantum mekaniği yasalarının geçerli olduğu çok küçük sistemlerde bunlar yanlış hale gelir. Bu özelliklerin her ikisini de birleştiren sistemler için klasik mekanik yerine göreli kuantum alan teorisi kullanılır. Çok özellikli sistemler için büyük miktar bileşenler veya serbestlik dereceleri, klasik mekanik de yeterli olabilir, ancak istatistiksel mekanik yöntemleri kullanılır

Klasik mekanik yaygın olarak kullanılmaktadır çünkü birincisi, yukarıda sıralanan teorilere göre uygulanması çok daha basit ve kolaydır ve ikinci olarak, harika fırsatlarçok geniş bir sınıfa yaklaşım ve uygulama için fiziksel objeler Bir tepe veya top gibi sıradan olanlardan başlayarak, büyük astronomik nesnelere (gezegenler, galaksiler) ve çok mikroskobik olanlara (organik moleküller) kadar.

3. Matematiksel aparat

Temel matematik Klasik mekanik- diferansiyel ve Integral hesabı Newton ve Leibniz tarafından bunun için özel olarak geliştirildi. Klasik formülasyonunda mekanik Newton'un üç kanununa dayanmaktadır.

4. Teorinin temellerinin açıklanması

Aşağıda klasik mekaniğin temel kavramlarının bir sunumu bulunmaktadır. Basitlik açısından, boyutları ihmal edilebilecek bir nesne olarak maddi nokta kavramını kullanacağız. Hareket maddi nokta azimli küçük bir miktar parametreler: konum, kütle ve ona uygulanan kuvvetler.

Gerçekte klasik mekaniğin ele aldığı her cismin boyutları sıfırdan farklıdır. Elektron gibi maddi bir nokta yasalara uyar Kuantum mekaniği. Sıfır olmayan boyutlara sahip nesneler çok daha karmaşık davranışlara sahiptir çünkü iç durum değişebilir; örneğin hareket halindeki bir top da dönebilir. Bununla birlikte, maddi noktalar için elde edilen sonuçlar, eğer onları birbiriyle etkileşim halindeki birçok maddi noktanın bir koleksiyonu olarak düşünürsek, bu tür cisimlere uygulanabilir. Bu tür karmaşık nesneler, eğer boyutları belirli bir ölçekte önemsizse, maddi noktalar gibi davranabilirler. fiziksel sorun.

4.1. Konum, yarıçap vektörü ve türevleri

Bir nesnenin konumu (maddi nokta), orijin adı verilen uzaydaki sabit bir noktaya göre belirlenir. Bu noktanın koordinatları (örneğin Kartezyen koordinat sisteminde) veya bir yarıçap vektörü ile belirtilebilir. R, başlangıç ​​noktasından bu noktaya kadar çizilmiştir. Gerçekte maddi bir nokta zaman içinde hareket edebilir, dolayısıyla yarıçap vektörü Genel dava zamanın bir fonksiyonudur. Klasik mekanikte, göreceli mekaniğin aksine, zamanın akışının tüm referans sistemlerinde aynı olduğuna inanılmaktadır.

4.1.1. Yörünge

Yörünge, hareketli bir maddi noktanın tüm konumlarının toplamıdır - genel durumda, görünümü noktanın hareketinin doğasına ve seçilen referans sistemine bağlı olan kavisli bir çizgidir.

4.1.2. Hareketli

Bir parçacığa etki eden tüm kuvvetler korunumlu ise ve V tüm kuvvetlerin potansiyel enerjilerinin eklenmesiyle elde edilen toplam potansiyel enerjidir, o zaman

Onlar. toplam enerji E = T + V zamanla devam eder. Bu, korunumun temel fiziksel yasalarından birinin bir tezahürüdür. Klasik mekanikte pratikte yararlı olabilir çünkü doğadaki birçok kuvvet türü muhafazakardır.

Mekanik- Newton yasalarına dayanarak, cisimlerin zaman içinde uzaydaki konumlarındaki değişikliklerin yasalarını ve bunlara neden olan nedenleri inceleyen bir fizik dalı. Bu nedenle sıklıkla “Newton mekaniği” olarak anılır.

Klasik mekanik ikiye ayrılır:

statik(vücutların dengesini dikkate alan)

kinematik(hangi çalışmalar geometrik özellik nedenleri dikkate alınmadan yapılan hareket)

dinamikler(bedenlerin hareketini dikkate alır).

Mekaniğin temel kavramları:

Uzay. Cisimlerin hareketinin Öklidyen, mutlak (gözlemciden bağımsız), homojen (uzaydaki herhangi iki nokta ayırt edilemez) ve izotropik (uzaydaki herhangi iki yön ayırt edilemez) uzayda meydana geldiğine inanılmaktadır.

Zaman- temel kavram klasik mekanikte tanımlanmamıştır. Zamanın mutlak, homojen ve izotropik olduğuna inanılmaktadır (klasik mekaniğin denklemleri zamanın akış yönüne bağlı değildir)

Referans çerçevesi– bir referans cismi (mekanik sistemin hareketinin dikkate alındığı gerçek veya hayali belirli bir cisim) ve bir koordinat sisteminden oluşur

Önemli nokta- problemde boyutları ihmal edilebilecek bir nesne. Aslında klasik mekaniğin kanunlarına uyan herhangi bir cismin mutlaka sıfır olmayan bir boyutu vardır. Sıfır boyutta olmayan gövdeler oluşabilir karmaşık hareketler iç konfigürasyonları değişebileceğinden örneğin gövde dönebilir veya deforme olabilir. Ancak, Belirli durumlarİle benzer organlar Maddi noktalar için elde edilen sonuçlar, bu tür cisimleri çok sayıda etkileşimli maddi noktanın toplamı olarak düşünürsek uygulanabilir.

Ağırlık- cisimlerin eylemsizliğinin bir ölçüsü.

Yarıçap vektörü- Koordinatların başlangıç ​​noktasından cismin bulunduğu noktaya kadar çizilen bir vektör, cismin uzaydaki konumunu karakterize eder.

Hız yolun zamana göre türevi olarak tanımlanan, zaman içinde vücut pozisyonundaki değişikliklerin bir özelliğidir.

Hızlanma- hız hız değişiklikleri hızın zamana göre türevi olarak tanımlanır.

Nabız- vektör fiziksel miktar, ürüne eşit hızı üzerinde maddi bir noktanın kütlesi.

Kinetik enerji- maddi bir noktanın hareket enerjisi, vücut kütlesinin hızının karesiyle çarpımının yarısı olarak tanımlanır.

Güç- bedenlerin birbirleriyle etkileşiminin derecesini karakterize eden fiziksel bir miktar. Aslında kuvvetin tanımı Newton'un ikinci yasasıdır.

Muhafazakar güç- işi yörüngenin şekline bağlı olmayan bir kuvvet (yalnızca başlangıçtaki ve bitiş noktası kuvvetlerin uygulanması). Korunumlu kuvvetler, herhangi bir kapalı yörünge boyunca işi 0'a eşit olan kuvvetlerdir. muhafazakar güçler, O mekanik enerji sistem kaydedilir.

Enerji tüketen kuvvetler- etkisi altındaki kuvvetler mekanik sistem toplam mekanik enerjisi azalır (yani dağılır), mekanik olmayan diğer enerji biçimlerine, örneğin ısıya dönüşür.

Mekaniğin temel yasaları

Galileo'nun görelilik ilkesi- klasik mekaniğin dayandığı temel prensip, temel alınarak formüle edilmiş görelilik ilkesidir. ampirik gözlemler G. Galileo. Bu prensibe göre, serbest bir cismin hareketsiz olduğu veya büyüklüğü ve yönü sabit bir hızla hareket ettiği sonsuz sayıda referans sistemi vardır. Bu referans sistemlerine eylemsiz denir ve birbirlerine göre düzgün ve doğrusal olarak hareket ederler. Tümünde eylemsizlik sistemleri referans olarak, uzay ve zamanın özellikleri aynıdır ve mekanik sistemlerdeki tüm süreçler aynı yasalara tabidir.

Newton yasaları

Klasik mekaniğin temeli Newton'un üç kanunudur.

Newton'un ilk yasası Maddi cisimlerde atalet özelliğinin varlığını tespit eder ve serbest bir cismin hareketinin sabit bir hızda meydana geldiği bu tür referans sistemlerinin varlığını varsayar (bu tür referans sistemlerine atalet denir).

Newton'un ikinci yasası kuvvet kavramını bir cismin etkileşiminin bir ölçüsü olarak ortaya koyar ve ampirik gerçeklere dayanarak kuvvetin büyüklüğü, cismin ivmesi ve onun eylemsizliği (kütle ile karakterize edilen) arasında bir bağlantı olduğunu varsayar. Matematiksel formülasyonda Newton'un ikinci yasası çoğunlukla şu şekilde yazılır:

Nerede F-vücuda etki eden kuvvetlerin sonuç vektörü;

A- vücut ivme vektörü;

m vücut ağırlığıdır.

Newton'un üçüncü yasası- Birinci cisme ikinciden etki eden her kuvvete karşılık, birinciden ikinci cisme etki eden, eşit büyüklükte ve zıt yönde bir karşıt kuvvet vardır.

Enerji korunumu kanunu

Enerjinin korunumu yasası, yalnızca korunumlu kuvvetlerin etki ettiği kapalı sistemler için Newton yasalarının bir sonucudur. Toplam mekanik enerji kapalı sistem Aralarında yalnızca korunumlu kuvvetlerin etkidiği cisimler sabit kalır.

Makineler ve mekanizmalar teorisi

Temel kavramlar ve tanımlar.

Mekanizmalar ve makineler teorisi, yüksek performanslı mekanizmalar ve makinelerin araştırılması ve geliştirilmesiyle ilgilidir.

Mekanizma- biri sabit olan ve diğerlerinin tümü sabit maddi gövdeye göre iyi tanımlanmış hareketler gerçekleştiren bir dizi hareketli malzeme gövdesi.

Bağlantılar – maddi organlar mekanizmanın oluştuğu yer.

Raf- sabit bir bağlantı.

Stand tasvir edilmiştir. Başlangıçta hareketin bildirildiği bağlantıya denir giriş(başlangıç, önde gelen). Mekanizmanın tasarlandığı hareketi yapan bağlantı - izin günü bağlantı

Krank kaydırma mekanizması

Eğer bu bir kompresörse, bağlantı 1 giriş, bağlantı 3 ise çıkıştır.

Bu bir içten yanmalı motor mekanizmasıysa, bağlantı 3 girdidir ve bağlantı 1 çıkıştır.

Kinematik çift- bunlara izin veren hareketli bir bağlantı bağlantısı bağıl hareket. Diyagramdaki tüm kinematik çiftler harflerle gösterilmiştir Latin alfabesiörneğin A, B, C vb.

Öyleyse K.P. – rotasyonel; eğer öyleyse ilerici.

Bağlantıların numaralandırma sırası:

giriş bağlantısı – 1;

durmak son numaradır.

Bağlantılar şunlardır:

basit - tek parçadan oluşur;

karmaşık - birbirine sıkı bir şekilde tutturulmuş ve aynı hareketi gerçekleştiren birkaç parçadan oluşur.

Örneğin içten yanmalı bir motor mekanizmasının biyel grubu.

Birbirine bağlanan bağlantılar, aşağıdakilere ayrılan kinematik zincirler oluşturur:

basit ve karmaşık;

kapalı ve açık.

Araba- Belirli bir teknolojik sürecin uygulanmasının bir sonucu olarak teknik bir cihaz, insan emeğini otomatikleştirebilir veya mekanize edebilir.

Makineler türlere ayrılabilir:

enerji;

teknolojik;

Ulaşım;

bilgilendirici.

Enerji makineleri ikiye ayrılır:

motorlar;

dönüştürme makineleri.

Motor- bir enerji türünü diğerine dönüştüren teknik bir cihaz. Örneğin içten yanmalı motor.

Trafo makinesi- Dışarıdan enerji tüketen ve faydalı işler yapan teknik bir cihaz. Örneğin pompalar, makineler, presler.

Motor ve teknolojinin teknik kombinasyonu (çalışan makine) – Makine ünitesi(MA).

Motorun ve çalışan makinenin de belirli bir mekanik özelliği vardır.

 1 – motor milinin dönme hızı;

 2 – çalışan makinenin ana milinin döneceği hız.

 1 ve  2 birbirine uygun olarak yerleştirilmelidir.

Örneğin hız n 1 =7000 rpm ve n 2 =70 rpm.

Motorun ve çalışma makinesinin mekanik özelliklerini uyumlu hale getirmek için aralarına kendi mekanik özelliklerine sahip bir aktarma mekanizması yerleştirilmiştir.

u P =1/2=700/70=10

Aşağıdakiler bir aktarım mekanizması olarak kullanılabilir:

sürtünme aktarımları (sürtünmeyi kullanarak);

zincir şanzımanları (motosiklet tahriki);

dişliler.

Kol mekanizmaları çoğunlukla çalışan bir makine olarak kullanılır.

Ana kaldıraç mekanizmaları türleri.

1. Krank-kaydırma mekanizması.

a) merkezi (Şekil 1);

b) eksen dışı (deoksil) (Şekil 2);

e - eksantriklik

Pirinç. 2

1-krank, çünkü bağlantı devreye giriyor tam dönüş kendi ekseni etrafında;

2-rafa bağlı olmayan biyel kolu düz bir hareket yapar;

3 kaydırıcı (piston), öteleme hareketi yapar;

2. Dört eklemli mekanizma.

1,3 numaralı bağlantılar krank olabilir.

Dişli 1 ve 3 krank ise mekanizma çift kranklıdır.

Eğer yıldız 1 bir krank ise (tam bir devir yapar) ve yıldız 3 bir külbütör kolu ise (eksik bir devir yapar), o zaman mekanizma bir krank külbütör koludur.

Yıldızlar 1,3 - külbütör kolu ise, mekanizma çift külbütördür.

3. Sallanma mekanizması.

1 - krank;

2 - külbütör taşı (burç) yıldız 1 ile birlikte A çevresinde tam bir dönüş yapar (1 ve 2 aynıdır) ve ayrıca yıldız 3 boyunca hareket ederek dönmesine neden olur;

3 - külbütör kolu (sahne).

4.Hidrolik silindir

(Kinematik olarak sallanma mekanizmasına benzer).

Tasarım süreci sırasında tasarımcı iki sorunu çözer:

analiz(keşfediyor hazır mekanizma);

sentez(gerekli parametrelere göre yeni bir mekanizma tasarlanmaktadır);

Mekanizmanın yapısal analizi.

Kinematik çiftlerle ilgili kavramlar ve sınıflandırılması.

Birbirine sabit olarak bağlanan iki bağlantı kinematik bir çift oluşturur. Tüm kinematik çiftler iki bağımsız sınıflandırmaya tabidir:

Çift sınıflandırma örnekleri:

Kinematik “vida-somun” çiftini ele alalım. Bu çiftin hareketlilik derecesi sayısı 1, uygulanan bağlantı sayısı ise 5'tir. Bu çift beşinci sınıf bir çift olacaktır; bir vida veya somun için yalnızca bir hareket türünü serbestçe seçebilirsiniz ve ikinci hareket eşlik etmek.

Kinematik zincir– farklı sınıfların kinematik çiftleri ile birbirine bağlanan bağlantılar.

Kinematik zincirler uzaysal veya düz olabilir.

Uzaysal kinematik zincirler– bağlantıları farklı düzlemlerde hareket eden zincirler.

Düz kinematik zincirler– Bağlantıları bir veya paralel düzlemde hareket eden zincirler.

Kinematik zincirlerin ve mekanizmaların hareketlilik derecesine ilişkin kavramlar.

Uzayda serbestçe dolaşan bağlantıların sayısını olarak gösteririz. Bağlantılar için hareketlilik derecesi şu formülle belirlenebilir:. Bağlantıları farklı sınıflardaki çiftler halinde birbirine bağlayarak bu bağlantılardan kinematik bir zincir oluştururuz. Farklı sınıflara ait çiftlerin sayısı, sınıf ile gösterilir, yani: - birinci sınıfa ait çiftlerin sayısı, bunun için, a - ikinci sınıfa ait çiftlerin sayısı, bunun için, a -; üçüncü sınıfa ait çiftlerin sayısı, a; - dördüncü sınıfa ait çiftlerin sayısı, bunun için, a; bunun için, a; Oluşturulan kinematik zincirin hareketlilik derecesi aşağıdaki formülle belirlenebilir:.

Kinematik zincirden bir mekanizma oluşturuyoruz. Mekanizmanın ana özelliklerinden biri, etrafında kalan bağlantıların öncü bağlantının (bağlantılar) etkisi altında hareket ettiği bir standın (gövde, taban) varlığıdır.

Mekanizmanın hareketlilik derecesi genellikle ile gösterilir. Kinematik zincirin halkalarından birini bir standa çevirelim, yani altı hareketlilik derecesinin tamamını ondan kaldıralım, sonra: - Somov-Malyshev formülü.

Düz bir sistemde maksimum serbestlik derecesi sayısı ikidir. Bu nedenle düzlemsel bir kinetik zincirin hareketlilik derecesi aşağıdaki formülle belirlenebilir:. Düz bir mekanizmanın hareketlilik derecesi Chebyshev formülü ile belirlenir: hareketli bağlantıların sayısı nerede. Yüksek ve düşük kinematik çiftlerin tanımını kullanarak Chebyshev'in formülü şu şekilde yazılabilir:

Hareketlilik derecesinin belirlenmesine bir örnek.

Üst bilimsel yaratıcılık I. Newton, ilk kez 1687'de yayınlanan ölümsüz eseri "Doğal Felsefenin Matematiksel İlkeleri"dir. Burada seleflerinin ve kendisinin elde ettiği sonuçları özetledi. kendi araştırması ve ilk kez tek bir uyumlu dünyevi sistem yarattı ve gök mekaniği tüm klasik fiziğin temelini oluşturdu.

Burada Newton ilk kavramların tanımlarını verdi - kütleye eşdeğer madde miktarı, yoğunluk; İtkiye eşdeğer momentum ve çeşitli türler kuvvet. Madde miktarı kavramını formüle ederek atomların tek bir birincil maddeden oluştuğu fikrinden yola çıktı; yoğunluk, bir cismin birim hacmini birincil maddeyle doldurma derecesi olarak anlaşıldı.

Bu çalışma, Newton'un güneş sistemini oluşturan gezegenlerin, uyduların ve kuyruklu yıldızların hareketi teorisini geliştirdiği evrensel çekim doktrinini ortaya koyuyor. Bu yasaya dayanarak gelgit olgusunu ve Jüpiter'in sıkışmasını açıkladı. Newton'un konsepti birçok şeyin temelini oluşturdu teknik başarılar Uzun bir süre boyunca. Temelinde birçok yöntem oluşturuldu bilimsel araştırma V Çeşitli bölgeler Doğa Bilimleri.

Klasik mekaniğin gelişmesinin sonucu, dünyanın tüm niteliksel çeşitliliğinin Newton mekaniğinin yasalarına tabi olarak cisimlerin hareketindeki farklılıklarla açıklandığı bir çerçeve içerisinde dünyanın birleşik bir mekanik resminin yaratılmasıydı.

Newton'un mekaniği, önceki mekanik kavramların aksine, hem önceki hem de sonraki herhangi bir hareket aşaması problemini ve uzayın herhangi bir noktasında çözmeyi mümkün kıldı. bilinen gerçekler Bu harekete neden olan, aynı zamanda hareketin temel unsurları bilinen herhangi bir noktada bu faktörlerin etki büyüklüğünün ve yönünün belirlenmesinde ters problem vardır. Bu sayede Newton mekaniği bir yöntem olarak kullanılabilir. niceliksel analiz mekanik hareket.

Evrensel Çekim Yasası.

Kanun evrensel yerçekimi 1682 yılında I. Newton tarafından keşfedilmiştir. Onun hipotezine göre, evrenin tüm cisimleri arasında, kütle merkezlerini birleştiren çizgi boyunca yönlendirilen çekici kuvvetler hareket eder. Formda bir vücutta homojen top kütle merkezi topun merkezi ile çakışmaktadır.

Sonraki yıllarda Newton, I. Kepler tarafından keşfedilen gezegen hareketi yasalarına fiziksel bir açıklama bulmaya çalıştı. XVII'nin başı yüzyılda yerçekimi kuvvetleri için niceliksel bir ifade verin. Gezegenlerin nasıl hareket ettiğini bilen Newton, onlara hangi kuvvetlerin etki ettiğini belirlemek istedi. Bu yola denir ters problem mekanik.

Mekaniğin asıl görevi bir cismin koordinatlarını belirlemekse bilinen kütle ve herhangi bir zamandaki hızına göre bilinen kuvvetler Eğer cisme etki ediyorsa, ters problemi çözerken, cismin nasıl hareket ettiği biliniyorsa, cisme etki eden kuvvetleri belirlemek gerekir.

Bu sorunun çözümü Newton'u evrensel çekim yasasını keşfetmeye yöneltti: "Bütün cisimler birbirlerine kütleleriyle doğru orantılı, aralarındaki mesafenin karesiyle ters orantılı bir kuvvetle çekilir."

Bu yasayla ilgili olarak değinilmesi gereken birkaç önemli nokta var.

1, eylemi açık biçim istisnasız Evrendeki tüm fiziksel maddi cisimler için geçerlidir.

2 Dünyanın yüzeyindeki yerçekimi kuvveti eşit olarak herhangi bir noktada bulunan tüm maddi cisimleri etkiler küre. Şu anda üzerimizde bir güç var yer çekimi ve bunu gerçekten ağırlığımız gibi hissediyoruz. Bir şeyi düşürürsek, aynı kuvvetin etkisi altında yere doğru düzgün bir şekilde hızlanacaktır.

Doğadaki evrensel çekim kuvvetlerinin etkisi birçok olguyu açıklar: Güneş sistemindeki gezegenlerin hareketi, yapay uydular Dünya - hepsi evrensel çekim yasasına ve dinamik yasalarına dayanan bir açıklama buluyor.

Bunu öneren ilk kişi Newton'du. yerçekimi kuvvetleri yalnızca gezegenlerin hareketini belirlemekle kalmaz Güneş Sistemi; Evrendeki herhangi bir cisim arasında hareket ederler. Evrensel çekim kuvvetinin tezahürlerinden biri yerçekimi kuvvetidir - bu, cisimlerin yüzeyine yakın Dünya'ya doğru çekim kuvvetinin ortak adıdır.

Yer çekimi kuvveti dünyanın merkezine doğru yönlendirilir. Başka kuvvetlerin yokluğunda cisim, yerçekimi ivmesiyle serbestçe Dünya'ya düşer.

Mekaniğin üç ilkesi.

Newton'un mekaniği kanunları, bunların temelinde yatan üç kanundur. Klasik mekanik. I. Newton (1687) tarafından formüle edilmiştir.

Birinci Kanun: “Her beden kendi dinlenme veya tek biçimli durumunda tutulmaya devam eder ve doğrusal hareket uygulanan güçler tarafından bu durumu değiştirmeye zorlanana kadar ve sürece.”

İkinci Kanun: “Momentumdaki değişim uygulanan kuvvetle orantılıdır. itici güç ve bu kuvvetin etki ettiği düz çizgi yönünde meydana gelir.

Üçüncü yasa: “Bir eylemin her zaman eşit ve zıt bir tepkisi vardır, aksi takdirde iki cismin birbiriyle etkileşimi eşit ve yönlüdür. zıt taraflar" N.z. m. çok sayıda gözlem, deney ve deneylerin genelleştirilmesi sonucu ortaya çıkmıştır. teorik araştırma G. Galileo, H. Huygens, Newton'un kendisi vb.

Buna göre modern fikirler ve terminolojiye göre, birinci ve ikinci kanunlarda, bir cisim maddi bir nokta olarak anlaşılmalıdır ve hareket, eylemsiz bir referans sistemine göre hareket olarak anlaşılmalıdır. Matematiksel ifade klasik mekanikteki ikinci yasa şu şekildedir: mw = F, burada m bir noktanın kütlesi, u hızı ve w ivmedir, F etki eden kuvvettir.

N.z. m, çok küçük boyutlardaki nesnelerin (temel parçacıklar) hareketi ve ışık hızına yakın hızlardaki hareketler için geçerliliğini yitirir.

©2015-2019 sitesi
Tüm hakları yazarlarına aittir. Bu site yazarlık iddiasında bulunmaz, ancak ücretsiz kullanım sağlar.
Sayfa oluşturulma tarihi: 2017-04-04

Mekanik mekanik hareketin kalıplarını ve bu harekete neden olan veya onu değiştiren nedenleri inceleyen fiziğin bir parçasıdır.

Mekanik ise kinematik, dinamik ve statik olarak ikiye ayrılır.

Mekanik hareket zamanla vücutların veya vücut bölümlerinin göreceli konumlarındaki değişikliktir.

Ağırlık maddenin hareketsiz ve yerçekimi özelliklerini niceliksel olarak karakterize eden skaler bir fiziksel niceliktir.

Eylemsizlik- bu, vücudun bir dinlenme durumunu veya düzgün doğrusal hareketi sürdürme arzusudur.

Hareketsiz kütle Vücudun durumundaki (durgunluk veya hareket) bir değişikliğe direnme yeteneğini karakterize eder, örneğin Newton'un ikinci yasasında

Yerçekimi kütlesi Bir cismin, gerilim adı verilen vektör miktarıyla karakterize edilen bir yerçekimi alanı yaratma yeteneğini karakterize eder. Tansiyon yerçekimi alanı nokta kütlesi şuna eşittir:

Yerçekimi kütlesi, bir cismin yerçekimi alanıyla etkileşime girme yeteneğini karakterize eder:

P denklik ilkesi Yerçekimi ve eylemsizlik kütleleri: her kütle hem eylemsizlik hem de yerçekimidir.

Bir cismin kütlesi, maddenin yoğunluğuna ρ ve cismin boyutuna (vücut hacmi V) bağlıdır:

Kütle kavramı ağırlık ve yer çekimi kavramlarıyla aynı değildir. Yerçekimi alanlarına ve ivmelere bağlı değildir.

Atalet momenti Katı bir cismin dönme hareketinde ortaya çıkan ataletini niceliksel olarak karakterize eden tensör fiziksel miktarı.

Dönme hareketini tanımlarken kütleyi belirtmek yeterli değildir. Dönme hareketi yapan bir cismin eylemsizliği yalnızca kütleye değil aynı zamanda dönme eksenine göre dağılımına da bağlıdır.

1. Maddi bir noktanın eylemsizlik momenti

burada m maddi noktanın kütlesidir; r – noktadan dönme eksenine olan mesafe.

2. Maddi noktalar sisteminin eylemsizlik momenti

3. Eylemsizlik momenti kesinlikle sağlam

Güç bir ölçü olan vektörel bir fiziksel niceliktir mekanik etki vücudun ivme kazanması veya deforme olması (şeklini veya boyutunu değiştirmesi) sonucu olarak diğer cisimlerden veya alanlardan vücutta.

Mekanik kullanımları çeşitli modeller Mekanik hareketi açıklamak için.

Önemli nokta(m.t.) bu problemde boyutları ihmal edilebilecek kütleli bir cisimdir.

Kesinlikle sert gövde(a.t.t.) hareket sırasında deforme olmayan, yani hareket sırasında herhangi iki nokta arasındaki mesafe değişmeden kalan bir gövdedir.
§ 2. Hareket yasaları.

• 
  Birinci yasa N Newton : Her maddi nokta (cisim), diğer cisimlerin etkisi onu bu durumu değiştirmeye zorlayana kadar bir dinlenme durumunu veya tekdüze doğrusal hareketi korur.

• 
  Newton'un ikinci yasası (dinamiğin temel yasası ileri hareket): Maddi bir noktanın (cismin) momentumunun değişim hızı, ona etki eden kuvvetlerin toplamına eşittir

• 
  Newton'un üçüncü yasası : Maddi noktaların (cisimlerin) birbirleri üzerindeki her hareketi etkileşim niteliğindedir; Maddi noktaların birbirine etki ettiği kuvvetler her zaman eşit büyüklüktedir, zıt yönlüdür ve bu noktaları birleştiren düz çizgi boyunca etki eder.

işte ikinciden birinci maddi noktaya etki eden kuvvet; – birinciden ikinci maddi noktaya etki eden kuvvet. Bu kuvvetler farklı maddi noktalara (cisimlere) uygulanır, her zaman çift olarak etki eder ve aynı doğadaki kuvvetlerdir.

burada yerçekimi sabiti var. .

Klasik mekaniğin korunum yasaları.

Korunum yasaları, etkileşim halindeki cisimlerin kapalı sistemlerinde karşılanır.

Sisteme herhangi bir dış kuvvet etki etmiyorsa sistem kapalı olarak adlandırılır.

Nabız – öteleme hareketinin rezervini niceliksel olarak karakterize eden vektör fiziksel miktarı:

Momentumun korunumu kanunu maddi nokta sistemleri(m.t.): kapalı sistemlerde m.t. tam momentum korunur

Nerede - hız ben etkileşimden önceki maddi nokta; – etkileşimden sonraki hızı.

İtme – dönme hareketinin rezervini niceliksel olarak karakterize eden fiziksel vektör miktarı.

– maddi noktanın momentumu, – maddi noktanın yarıçap vektörü.
Açısal momentumun korunumu kanunu : kapalı bir sistemde toplam açısal momentum korunur:

Bir cismin veya cisimler sisteminin iş yapma yeteneğini karakterize eden fiziksel niceliğe enerji denir.

Enerji – en fazla olan skaler fiziksel miktar genel karakteristik sistem durumu.

Bir sistemin durumu, hareketi ve konfigürasyonu ile belirlenir; göreceli konum onun parçaları. Sistemin hareketi kinetik enerji K ile karakterize edilir ve konfigürasyon (potansiyel kuvvetler alanında bir cismin varlığı) potansiyel enerji U ile karakterize edilir.

Toplam Enerji toplamı olarak tanımlanır:

E = K + U + E dahili,

burada E dahili – içsel enerji bedenler.

Kinetik ve potansiyel enerji ekleyebilirsiniz mekanik enerji .

Einstein'ın formülü(enerji ve kütle arasındaki ilişki):

M.t sisteminin kütle merkeziyle ilişkili referans sisteminde m = m 0 kalan kütledir ve E = E 0 = m 0. c 2 – dinlenme enerjisi.

İçsel enerji Vücudun kendisiyle ilişkili referans sisteminde belirlenir, yani iç enerji aynı zamanda dinlenme enerjisidir.

Kinetik enerji – bu bir cismin veya cisimler sisteminin mekanik hareketinin enerjisidir. göreceli kinetik enerji formülle belirlenir

Düşük hızlarda v
.

Potansiyel enerji – cisimlerin diğer cisimlerle veya alanlarla etkileşimini karakterize eden skaler bir fiziksel nicelik.

Örnekler:

elastik etkileşimin potansiyel enerjisi

• 
  potansiyel enerji yerçekimi etkileşimi nokta kütleleri

Enerji korunumu kanunu : Maddi noktalardan oluşan kapalı bir sistemin toplam enerjisi korunur

Enerji kaybının (saçılma) olmadığı durumda hem toplam enerji hem de mekanik enerji korunur. İÇİNDE enerji tüketen sistemler toplam enerji korunur, ancak mekanik enerji korunmaz.

Kaynak elektromanyetik alan bir elektrik yüküdür.

Elektrik şarjı - bu bazılarının mülküdür temel parçacıklar elektromanyetik etkileşime girer.

Elektrik yükünün özellikleri :

1. Elektrik yükü pozitif ve negatif olabilir (genel olarak bir protonun pozitif yüklü olduğu ve bir elektronun negatif yüklü olduğu kabul edilir).

2. Elektrik yükü kuantumlanmıştır. Elektrik yükünün kuantumu – temel elektrik yükü (e = 1,610 –19 C). Serbest bir durumda, tüm yükler tam sayıdaki temel elektrik yüklerinin katlarıdır:

3. Yükün korunumu yasası: Kapalı bir sistemin toplam elektrik yükü, yüklü parçacıkların katılımıyla meydana gelen tüm işlemlerde korunur:

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

4. Göreli değişmezlik: Sistemin toplam yükünün değeri, yük taşıyıcılarının hareketine bağlı değildir (hareket eden ve duran parçacıkların yükü aynıdır). Yani tüm ISO'larda herhangi bir parçacığın veya cismin yük miktarı aynıdır.

Elektromanyetik alanın tanımı.

Yükler birbirleriyle etkileşime girer (Şekil 1). Aynı işaretli yüklerin birbirini ittiği kuvvetin büyüklüğü ve yüklerin miktarı farklı işaret ampirik olarak belirlenen birbirini çeker yerleşik yasa Kolye:

Burada elektrik sabiti var.

Yüklü cisimler arasındaki etkileşimin mekanizması nedir? Şu hipotezi öne sürebiliriz: elektrik şarjı, bir elektromanyetik alan oluşturur. Buna karşılık elektromanyetik alan, bu alanda bulunan diğer yüklü cisimleri etkiler. Bir yenisi ortaya çıktı maddi nesne- elektromanyetik alan.

Deneyimler, herhangi bir elektromanyetik alanda, büyüklüğü yalnızca yükün büyüklüğüne (kuvvetin büyüklüğü, yükün büyüklüğü ile orantılıdır) ve alandaki konumuna bağlı olan sabit bir yük üzerinde bir kuvvetin etki ettiğini göstermektedir. Alandaki her nokta, alandaki sabit bir yüke etki eden kuvvet ile yük arasındaki orantı katsayısı olan belirli bir vektörle ilişkilendirilebilir. Daha sonra alanın sabit bir yüke etki ettiği kuvvet aşağıdaki formülle belirlenebilir:

Elektromanyetik alanın sabit bir yüke uyguladığı kuvvete denir. elektrik kuvveti. Vektör miktarı Eylemi belirleyen alanın durumunu karakterize eden şeye denir elektrik gerilimi elektromanyetik alan.

Yüklerle yapılan ileri deneyler, vektörün elektromanyetik alanı tam olarak karakterize etmediğini göstermektedir. Yük hareket etmeye başlarsa, büyüklüğü ve yönü hiçbir şekilde vektörün büyüklüğü ve yönü ile ilgili olmayan bir miktar ek kuvvet ortaya çıkar. Bir yük elektromanyetik alanda hareket ettiğinde oluşan ek kuvvete manyetik kuvvet denir. Deneyimler, manyetik kuvvetin yüke ve hız vektörünün büyüklüğüne ve yönüne bağlı olduğunu göstermektedir. Bir test yükünü alanın herhangi bir sabit noktasından aynı hızla ancak farklı yönlerde hareket ettirirseniz, manyetik kuvvet her seferinde farklı olacaktır. Ancak her zaman. Deneysel gerçeklerin daha ileri analizi, elektromanyetik alanın her noktası için aşağıdaki özelliklere sahip tek bir MN yönünün (Şekil 2) bulunduğunu tespit etmeyi mümkün kılmıştır:

Belirli bir vektör, manyetik kuvvet ile ürün arasındaki orantı katsayısı anlamına gelen MN yönü boyunca yönlendirilirse, o zaman atama, ve ortaya çıkmasına neden olan alanın durumunu açıkça karakterize eder. Vektöre vektör adı verildi elektromanyetik indüksiyon. O zamandan beri ve o zaman

Elektromanyetik bir alanda, q hızıyla hareket eden bir yüke elektromanyetik Lorentz kuvveti etki eder (Şekil 3):

.
Vektörler ve altı sayı, tek bir elektromanyetik alanın eşit bileşenleridir (elektromanyetik alan tensörünün bileşenleri). Belirli bir durumda, her şeyin veya hepsinin olduğu ortaya çıkabilir; daha sonra elektromanyetik alan elektrik veya manyetik alanlara indirgenir.

Deney, elektromanyetik alanın oluşturulmuş iki vektör modelinin doğruluğunu doğruladı. Bu modelde elektromanyetik alanın her noktasına bir çift vektör ve verilmiştir. Kurduğumuz model sürekli bir alanın modelidir çünkü alanı tanımlayan ve fonksiyonları şu şekildedir: sürekli fonksiyonlar koordinatlar

Teori elektromanyetik olaylar Sürekli alan modeli kullanan modele klasik denir.

Gerçekte alan da madde gibi ayrıktır. Ancak bu, yalnızca temel parçacıkların boyutlarıyla karşılaştırılabilecek mesafeleri etkilemeye başlar. Kuantum teorisinde elektromanyetik alanın ayrıklığı dikkate alınır.

Üstüste binme ilkesi.

Alanlar genellikle kullanılarak tasvir edilir Güç hatları.

güç hattı her noktada teğeti alan kuvveti vektörüyle çakışan bir çizgidir.

D
nokta için sabit masraflar elektrik hatlarının resmi elektrostatik alanŞekil 2'de gösterilmiştir. 6.

Bir nokta yükü tarafından oluşturulan elektrostatik alanın yoğunluğunun vektörü formül (Şekil 7 a ve b) ile belirlenir, manyetik alan çizgisi, alan çizgisinin her noktasında vektör bu çizgiye teğet olarak yönlendirilecek şekilde inşa edilir . Manyetik alan çizgileri kapalıdır (Şekil 8). Bu, manyetik alanın bir girdap alanı olduğunu göstermektedir.

Ve eğer alan bir değil birkaç tane yaratıyorsa puan ücretleri? Yükler birbirini etkiliyor mu yoksa sistemdeki her yük diğerlerinden bağımsız olarak ortaya çıkan alana katkıda bulunuyor mu? Elektromanyetik alan yaratılacak mı? i'inci şarj diğer masrafların yokluğunda alanla aynı i-th tarafından yaratıldı diğer suçlamaların varlığında ücretlendirme mi yapılacak?

Üstüste binme ilkesi : elektromanyetik alan keyfi sistem yükler, diğerlerinin yokluğunda bu sistemin temel yüklerinin her biri tarafından yaratılacak alanların eklenmesinin sonucudur:

Ve .
Elektromanyetik alan yasaları

Elektromanyetik alanın yasaları Maxwell denklemleri sistemi biçiminde formüle edilmiştir.

Birinci

Maxwell'in ilk denkleminden şu sonuç çıkıyor: Elektrostatik alan potansiyeldir (yakınlaşan veya uzaklaşan) ve kaynağı sabit elektrik yükleridir.

Saniye Manyetostatik alan için Maxwell denklemi:

Maxwell'in ikinci denkleminden şu sonuç çıkıyor: Manyetostatik alan girdaptır, potansiyel değildir ve nokta kaynağı yoktur.

Üçüncü Maxwell'in elektrostatik alan denklemi:

Maxwell'in üçüncü denkleminden şu sonuç çıkıyor: elektrostatik alan girdap değildir.

Elektrodinamikte (alternatif bir elektromanyetik alan için), Maxwell'in üçüncü denklemi şöyledir:

yani. elektrik alanı potansiyel değil (Coulomb değil), girdaptır ve manyetik alan indüksiyon vektörünün alternatif akışı tarafından yaratılır.

Dördüncü Manyetostatik alan için Maxwell denklemi

İtibaren dördüncü denklem Maxwell manyetostatikte şunu takip ediyor: Manyetik alan girdaptır ve sabit tarafından yaratılır. elektrik akımları veya hareketli yükler. Manyetik alan çizgilerinin bükülme yönü sağ vida kuralıyla belirlenir (Şekil 9).

R
9'dur

Elektrodinamikte Maxwell'in dördüncü denklemi şöyledir:

Bu denklemdeki ilk terim, yüklerin hareketi ve manyetik alan yaratma ile ilişkili iletim akımı I'dir.

Bu denklemdeki ikinci terim "vakumdaki yer değiştirme akımı", yani gerilim vektörünün değişken akışıdır. Elektrik alanı.

Maxwell teorisinin ana hükümleri ve sonuçları aşağıdaki gibidir.

Zamanla elektrik alanındaki bir değişiklik, manyetik alanın ortaya çıkmasına neden olur ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle elektromanyetik dalgalar mevcuttur.

Elektromanyetik enerji aktarımı sonlu bir hızda gerçekleşir . İletim hızı elektromanyetik titreşimlerışık hızına eşittir. Buradan elektromanyetik ve optik olayların temel özdeşliği çıktı.

Mekanik, en basit ve en basit mekaniklerden birini inceleyen bir fizik dalıdır. genel formlar doğadaki harekete mekanik hareket denir.

Mekanik hareket zamanla gövdelerin veya parçalarının birbirlerine göre konumunun değiştirilmesinden oluşur. Böylece mekanik hareket, Güneş çevresinde kapalı yörüngelerde dönen gezegenler tarafından gerçekleştirilir; farklı bedenler, Dünya yüzeyi boyunca hareket ederek; elektromanyetik alanın etkisi altında hareket eden elektronlar vb. Diğerlerinde mekanik hareket mevcut karmaşık formlar ayrılmaz bir parçası olarak maddedir, ancak kapsamlı bir parça değildir.

İncelenen nesnelerin doğasına bağlı olarak mekanik, maddi bir noktanın mekaniği, katı bir cismin mekaniği ve sürekli bir ortamın mekaniği olarak ikiye ayrılır.

Mekaniğin ilkeleri ilk olarak I. Newton (1687) tarafından, ışığın boşluktaki hızına (3·10 8 m/s) kıyasla küçük hızlara sahip makro cisimlerin hareketinin deneysel bir çalışmasına dayanarak formüle edildi.

Makro cisimler bizi çevreleyen sıradan cisimlere, yani çok sayıda molekül ve atomdan oluşan cisimlere denir.

Makro cisimlerin boşluktaki ışık hızından çok daha düşük hızlardaki hareketini inceleyen mekaniğe klasik denir.

Klasik mekanik, Newton'un uzay ve zamanın özelliklerine ilişkin aşağıdaki fikirlerine dayanmaktadır.

Herhangi fiziksel süreç uzay ve zamanda akar. Bu, fiziksel olayların tüm alanlarında, her yasanın açıkça veya dolaylı olarak uzay-zaman niceliklerini - mesafeleri ve zaman aralıklarını içermesi gerçeğinden görülebilir.

Üç boyutlu olan uzay Öklid geometrisine uymaktadır, yani düzdür.

Mesafeler ölçeklerle ölçülür; bunun ana özelliği, bir zamanlar uzunlukları çakışan iki ölçeğin her zaman birbirine eşit kalması, yani sonraki her örtüşmeyle çakışmasıdır.

Zaman aralıkları saat cinsinden ölçülür ve ikincisinin rolü, tekrarlanan bir işlemi gerçekleştiren herhangi bir sistem tarafından gerçekleştirilebilir.

Klasik mekaniğin cisimlerin boyutları ve zaman aralıkları hakkındaki fikirlerinin temel özelliği onların mutlaklık: Ölçek, gözlemciye göre nasıl hareket ederse etsin, her zaman aynı uzunluğa sahiptir; Hızları aynı olan ve bir kez aynı hizaya getirilen iki saat, nasıl hareket ederlerse etsinler aynı zamanı gösterirler.

Uzay ve zaman var dikkat çekici özellikler simetri, içlerinde belirli süreçlerin ortaya çıkmasına kısıtlamalar getirmek. Bu özellikler deneysel olarak tespit edilmiştir ve ilk bakışta o kadar açık görünmektedir ki, onları izole etmeye ve onlarla uğraşmaya gerek yokmuş gibi görünmektedir. Bu arada, eğer uzaysal ve zamansal simetri olmasaydı, fizik ne ortaya çıkabilir ne de gelişebilir.

O alan ortaya çıktı homojen olarak Ve izotropik olarak, ve zaman - homojen olarak.

Uzayın homojenliği aynı fiziksel olaylar aynı koşullar altında aynı şekilde gerçekleştirilir çeşitli parçalar uzay. Uzaydaki tüm noktalar bu nedenle tamamen ayırt edilemez, hak bakımından eşittir ve bunlardan herhangi biri koordinat sisteminin kökeni olarak alınabilir. Uzayın homojenliği momentumun korunumu yasasında ortaya çıkar.

Uzayın da izotropisi vardır: her yönde aynı özellikler. Uzayın izotropisi açısal momentumun korunumu yasasında kendini gösterir..

Zamanın homojenliği, zamanın tüm anlarının da eşit, eşdeğer olması, yani aynı olayların aynı koşullarda ortaya çıkmasının, uygulanma ve gözlemlenme zamanına bakılmaksızın aynı olması gerçeğinde yatmaktadır.

Zamanın tekdüzeliği enerjinin korunumu yasasında kendini gösterir..

Bu homojenlik özellikleri olmadan Minsk'te kuruldu fizik kanunu Moskova'da haksızlık olur ve yarın aynı yerde bugün açılması haksızlık olabilir.

Klasik mekanik, diğer cisimlerin etkisine maruz kalmayan bir cismin doğrusal ve düzgün bir şekilde hareket ettiğini öne süren Galileo-Newton eylemsizlik yasasının geçerliliğini kabul eder. Bu yasa, Newton yasalarının (aynı zamanda Galileo'nun görelilik ilkesinin) karşılandığı eylemsiz referans çerçevelerinin varlığını ileri sürer. Galileo'nun görelilik ilkesi devletler tüm eylemsiz referans çerçevelerinin mekanik olarak birbirine eşdeğer olduğu, mekaniğin tüm yasaları bu referans çerçevelerinde aynıdır veya başka bir deyişle, farklı eylemsiz referans çerçevelerindeki herhangi bir olayın uzay-zamansal ilişkisini ifade eden Galilean dönüşümleri altında değişmezdir. Galileo'nun dönüşümleri herhangi bir olayın koordinatlarının göreceli olduğunu göstermektedir. Farklı anlamlar V farklı sistemler geri sayım; farklı sistemlerde olayın meydana geldiği anlar aynıdır. İkincisi, farklı referans sistemlerinde zamanın aynı şekilde aktığı anlamına gelir. Bu durum o kadar açık görünüyordu ki, özel bir varsayım olarak bile dile getirilmemişti.

Klasik mekanikte uzun menzilli eylem ilkesi gözetilir: cisimlerin etkileşimleri anında, yani sonsuz yüksek hızda yayılır.

Cisimlerin hareket hızlarına ve cisimlerin boyutlarına bağlı olarak mekanik, klasik, göreli ve kuantum olmak üzere ikiye ayrılır.

Daha önce de belirttiğimiz gibi kanunlar Klasik mekanik yalnızca kütlesi çok fazla olan makro cisimlerin hareketine uygulanabilir daha fazla kütle Atomun hızı, ışığın boşluktaki hızına göre daha düşüktür.

Göreli mekanik Makro cisimlerin boşluktaki ışık hızına yakın hızlardaki hareketini dikkate alır.

Kuantum mekaniği- boşluktaki ışık hızından çok daha düşük hızlarda hareket eden mikropartiküllerin mekaniği.

Göreli kuantum mekanik - boşlukta ışık hızına yaklaşan hızlarda hareket eden mikropartiküllerin mekaniği.

Bir parçacığın makroskopik parçacıklara ait olup olmadığını belirlemek için klasik formüller, kullanmanız gerekiyor Heisenberg'in belirsizlik ilkesi. Kuantum mekaniğine göre, gerçek parçacıklar konum ve momentum açısından ancak belirli bir doğrulukla karakterize edilebilir. Bu doğruluğun sınırı şu şekilde belirlenir:

Nerede
ΔX - koordinat belirsizliği;
ΔP x - momentum eksenine projeksiyonun belirsizliği;
h, 1,05·10 -34 J·s'ye eşit Planck sabitidir;
"≥" - değerinden daha büyük, hakkında...

Momentumu kütle ve hızın çarpımı ile değiştirerek şunu yazabiliriz:

Formülden açıkça görülüyor ki parçacığın kütlesi ne kadar küçük olursa koordinatları ve hızı da o kadar az kesin olur. Makroskobik cisimler için, hareketi tanımlamaya yönelik klasik yöntemin pratikte uygulanabilirliği şüphe götürmez. Mesela şunu söyleyelim Hakkında konuşuyoruz Kütlesi 1 g olan bir topun hareketi hakkında Genellikle topun konumu pratik olarak milimetrenin onda biri veya yüzde biri kadar bir doğrulukla belirlenebilir. Her halükarda atom boyutundan daha küçük bir topun konumunun belirlenmesinde bir hatadan bahsetmek pek mantıklı değil. Bu nedenle bulduğumuz belirsizlik ilişkisinden ΔX=10 -10 m koyalım.

ΔX ve ΔVx değerlerinin eşzamanlı küçüklüğü, makro cisimlerin hareketini açıklayan klasik yöntemin pratik uygulanabilirliğinin kanıtıdır.

Hidrojen atomundaki bir elektronun hareketini düşünelim. Elektronun kütlesi 9,1·10 -31 kg'dır. Elektronun ΔX pozisyonundaki hata her durumda atomun boyutunu, yani ΔX'i aşmamalıdır.<10 -10 м. Но тогда из соотношения неопределенностей получаем

Bu değer, bir atomdaki elektronun hızından bile daha büyüktür; bu, büyüklük sırası olarak 10 6 m/s'ye eşittir. Bu durumda hareketin klasik resmi tüm anlamını yitirir.

Mekanik ikiye ayrılır kinematik, statik ve dinamik. Kinematik, cisimlerin hareketini, bu hareketi belirleyen sebeplerle ilgilenmeden anlatır; Statik, cisimlerin denge koşullarını dikkate alır; Dinamik, hareketin şu veya bu doğasını belirleyen nedenlerle (bedenler arasındaki etkileşimler) bağlantılı olarak bedenlerin hareketini inceler.

Cisimlerin gerçek hareketleri o kadar karmaşıktır ki, onları incelerken, söz konusu hareket için önemsiz olan ayrıntılardan soyutlamak gerekir (aksi takdirde sorun o kadar karmaşık hale gelir ki çözülmesi pratik olarak imkansız olur). Bu amaçla, uygulanabilirliği ilgilendiğimiz problemin spesifik doğasına ve sonucu elde etmek istediğimiz doğruluk derecesine bağlı olan kavramlar (soyutlamalar, idealleştirmeler) kullanılır. Bu kavramlar arasında kavramlar önemli bir rol oynamaktadır. Maddi nokta, maddi noktalar sistemi, kesinlikle katı cisim.

Maddi bir nokta, bir cismin öteleme hareketinin, yalnızca doğrusal boyutları diğer cisimlerin doğrusal boyutlarıyla karşılaştırıldığında, cismin koordinatlarını belirlemenin verilen doğruluğu dahilinde küçük olması durumunda, yardımıyla tanımlandığı fiziksel bir kavramdır ve Vücudun kütlesi ona atfedilir.

Doğada maddi noktalar yoktur. Bir ve aynı cisim, şartlara bağlı olarak ya maddi bir nokta olarak ya da sonlu boyutlarda bir cisim olarak düşünülebilir. Dolayısıyla Güneş'in etrafında dönen Dünya'nın maddi bir nokta olduğu düşünülebilir. Ancak Dünya'nın kendi ekseni etrafında dönüşünü incelerken artık maddi bir nokta olarak kabul edilemez, çünkü bu hareketin doğası Dünya'nın şekli ve boyutundan ve Dünya üzerindeki herhangi bir noktanın geçtiği yoldan önemli ölçüde etkilenir. Kendi ekseni etrafındaki dönüş periyoduna eşit bir sürede yüzey, dünyanın doğrusal boyutlarıyla karşılaştırılabilir. Kütle merkezinin hareketini incelersek, bir uçak maddi bir nokta olarak düşünülebilir. Ancak çevrenin etkisini hesaba katmak veya uçağın ayrı ayrı parçalarındaki kuvvetleri belirlemek gerekiyorsa, uçağı kesinlikle katı bir cisim olarak düşünmeliyiz.

Kesinlikle katı bir cisim, belirli bir problemin koşulları altında deformasyonları ihmal edilebilecek bir cisimdir.

Maddi noktalar sistemi, maddi noktaları temsil eden, incelenmekte olan cisimlerin bir koleksiyonudur.

Rastgele bir cisimler sisteminin hareketinin incelenmesi, etkileşim halindeki maddi noktalar sisteminin incelenmesine indirgenir. Bu nedenle, klasik mekaniğin incelenmesine bir maddi noktanın mekaniği ile başlamak ve daha sonra bir maddi noktalar sisteminin incelenmesine geçmek doğaldır.