Предмет теоретической механики

Приступая к изучению новой учебной дисциплины, полезно иметь представление о ее предмете, методе исследования, а также месте в системе естествознания и образования среди других наук и дисциплин.

Напомним, что механика – это наука, изучающая механическое движение материальных объектов, то есть их взаимное перемещение в пространстве и во времени.

Материальными объектами помимо дискретных тел могут быть среды, например, жидкость или газ и поля, поэтому круг объектов, изучаемых механикой, очень широк.

В зависимости от физических свойств этих объектов и их размеров всю механику можно разделить на классическую, или ньютонову и неклассическую.

Неклассическая механика - это часть физики, в которой исследуются объекты микро- и макромира с учетом пространственно-временной зависимости.

Классическая механика имеет дело с объектами, протяженность которых приблизительно и с точностью до нескольких порядков заключена в интервале от 10^-10 до 10¹⁰ метра. При их изучении свойства пространства и времени можно считать постоянными. Именно такую ньютонову механику мы и будем рассматривать.

В зависимости от особенностей модели реальных объектов классическая механика делится на теоретическую механику - с моделью абсолютно твердого тела и механику сплошной среды с моделью деформируемого тела.

Теоретическая механика - это раздел механики, изучающий движение абсолютно твердого тела.

Абсолютно твердым, или недеформируемым, называется тело, у которого расстояния между двумя любыми точками остаются неизменными.

Частным случаем твердого тела является материальная точка – это тело, размерами которого в условиях конкретной задачи можно пренебречь.

В зависимости от особенностей механического движения теоретическая механика (ТМ) делится на статику, кинематику и динамику.

Статика рассматривает частный случай механического движения, когда оно не зависит от времени – речь идет о рассмотрении равновесия твердого тела (ТТ), загруженного системой сил и находящегося в состоянии покоя.

Кинематика рассматривает внешнюю сторону механического движения независимо от вызвавших его причин. Это не что иное, как геометрия в четырехмерном пространстве, где время играет роль четвертого измерения.

Динамика исследует общий случай механического движения ТТ в зависимости от действующих на него сил.

Основные понятия кинематики

Кинематика – это раздел теоретической механики, изучающий движение ТТ в пространстве и во времени.

Под пространством в классической механике понимают трехмерное евклидово пространство либо его одно- или двухмерные подпространства.

Время в такой механике считают абсолютным и одинаковым во всех системах отсчета.

К числу основных понятий кинематики относятся понятия траектории и закона движения.

Траектория – это непрерывная кривая линия, которую описывает движущаяся точка в пространстве при изменении времени t от начального значения t ₀ до бесконечности.

Закон движения – это функциональная зависимость, позволяющая определить положение движущейся точки в пространстве в любой момент времени.

Очевидно, что, зная закон движения можно построить траекторию, а вот по траектории определить закон движения нельзя.

Основная задача кинематики заключается в определении по известному закону движения траектории и таких кинематических параметров как скорость, ускорение, кривизна траектории и т.д.

Дата добавления: 2015-07-07