Физика и классическая механика. Физика и механика — термины, заимствованные из древнегреческого языка

Физика и механика — термины, заимствованные из древнегреческого языка. Первый означает в буквальном переводе природа, второй — искусство создания машин, машина или механизм. Физика — наука о самых фундаментальных элементах материального мира, природы, Вселенной в целом, о законах и физических силах, господствующих во всем окружающем человека мироздании.

К фундаментальным элементам, которые изучает физика, относятся частицы,

атомы, ядра атомов, вещество, поле и т. п. Физические силы, изучаемые физикой,

— это силы, которые действуют между материальными телами, частицами, полями, излучениями. Физика отличается от химии. Химия изучает в основном вещества, их строение, свойства и превращения. Химические

1 Концепции современного естествознания. 100 экзаменационных ответов. Экспресс-

справочник для студентов вузов. Ростов-на-Дону, 2002. С. 58.

свойства вещества — это способность вещества превращаться в другие вещества. В свое время М. В. Ломоносов прозорливо заметил, что химия будет сближаться с физикой в изучении химических свойств веществ. До второй половины ХХ в. химия изучала способность превращения вещества на уровне электронных оболочек атомов (обмен электронами и т. п.). Современная химия изучает превращение веществ уже с учетом их внутреннего физического строения (ядро атома, его состав, силы взаимодействия внутри ядра т. п.).

Первая научная физическая теория была создана в XVII в. В ее создании участвовало много великих умов человечества, однако ее создателями считаются Галилей и Ньютон. Созданная ими физическая теория называется механикой Галилея — Ньютона. Дальнейшее развитие этой механики называется классической механикой.

Классическую механику называют теорией макромира или макротел, т. е. разделом физики, изучающим физические события, явления в мире материальных тел и систем материальных тел, физические параметры которых достаточно велики (движение молекул, тел, состоящих из молекул и т.д.). Методы и технические средства исследования классической механики не оказывают существенного влияния на физические параметры исследуемых объектов. Измеряя температуру жидкости в сосуде с помощью термометра, исследователь знает, что температура самого термометра существенно не изменит температуру измеряемой жидкости. Иначе обстоит дело, когда исследователь работает с электронным микроскопом. Здесь происходит воздействие прибора на изучаемый объект. И оно существенно.

Раздел механики, в котором изучается движение материального тела во времени без учета причин, вызывающих это движение, называется кинематикой. Динамика — это раздел механики, в котором изучаются законы механического движения материальных тел с учетом причин, вызывающих эти движения.

Под причиной в механике понимается сила, воздействие которой приводит к изменению состояния механического движения материального тела. В механике для определения изменения состояния движения материального тела используется понятие «система отсчета». Это произвольно выбранная система материальных тел (отдельное тело или материальная точка как обозначение материального тела), с которой связана система прямоугольных коор-

динат. Эта система координат позволяет определить положение тел в пространстве и изменение их положения относительно других тел в этом пространстве в результате их механического движения.

Классическая механика постулирует (принимает без доказательства), что в механическом движении тела, системы тел их внутренние физическое свойства и внешние физические параметры не изменяются. Масса тела (систем тел) остается постоянной, температура, плотность и другие показатели остаются также неизменными. Следовательно, любое материальное тело можно представить как материальную точку или как систему, состоящую из множества материальных

точек. Такой подход позволяет исследовать механическое движение частиц,

составляющих тела, в различных агрегатных состояниях: твердое тело, жидкость, газ, фазовые переходы между агрегатными состояниями. В твердом теле частицы находятся вблизи, на коротких расстояниях, в жидкости — на больших расстояниях и т. п.

В механике рассматриваются замкнутые и незамкнутые системы тел. Замкнутые системы — это взаимодействие тел без учета воздействия на них внешних сил. Сам источник возникновения движения в материальном мире тел в механике как физической теории не рассматривается. Обсуждение этого вопроса возникает в механической картине мира. Незамкнутые системы — это взаимодействия тел с учетом действия на них внешних сил или окружающей среды.