- •1. Место дисциплины «Концепция современного естествознания» в профессиональной деятельности выпускника.
- •2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.
- •3. Из истории естествознания:
- •4. Научные революции в истории естествознания:
- •4.1. Первая научная революция. Гелиоцентрическая система Мира Николая Коперника
- •4.2.Вторая научная революция. Создание классической механики и экспериментального естествознания. Механическая картина мира
- •4.3 Третья научная революция. Крушение механической картины мира.
- •5. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания
- •7. Естествознание и философия, математика, религия.
- •9. Методы научного познания теоретического уровня.
- •10. Принципы научного познания. Относительность истины.
- •11.Уровни строения вещества. Иерархия структур.
- •12. Фундаментальные взаимодействия в природе. Силы макромира.
- •13. Концепции классической механики:
- •15. Концепция релятивсткой механики. Постулаты и следствия специальной теории относительности.
- •16. Концепции квантовой механики
- •17. Концепции молекулярно-кинетической теории:
- •18. Концепции термодинамики:
- •20.Химические элементы, периодический закон д.И.Менделеева
- •21. Химические связи. Виды связей
- •23. Скорость химической реакции и пути управления ею.
- •24.Диссоциация, ассоциация. Окисление восстановление. Электролиз.
- •25.Растворы.Рн Растворы.
- •26. Строение органических веществ.
- •27. Строение Земли.
- •28. Строение и состав атмосферы Земли:
- •29. Гидросфера и ее роль в земных процессах
- •30. Магнитосфера и ее значение для жизни на Земле.
- •31. Возникновение и эволюция жизни на земле
- •32. Концепции дарвинизма
- •33. Молекулярно-биологические основы жизни. Нуклеиновые кислоты, белки, днк, Рнк и др.
- •34. Наследственность и изменчивость живых организмов. Концепции генетики.
- •35. Проблемы и перспективы генной инженерии
- •36. Природные ресурсы и их классификация
- •37. Топливно-энергетические ресурсы и проблемы энергетики
- •38. Рациональное природопользование. Концепция устойчивого развития.
- •39.Экология.Экологические проблемы глобального масштаба.
- •40. Пути решения экологических проблем
- •41. Человек и биосфера. Прогрессивные технологии.
- •42. Концепции кибернетики.
- •43. Концепции синергетики
13. Концепции классической механики:
Класси́ческая меха́ника — вид механики (раздела физики, изучающего законы изменения положений тел в пространстве со временем и причины, это вызывающие), основанный на законах Ньютона и принципе относительности Галилея. Поэтому её часто называют «Ньютоновской механикой».
Классическая механика подразделяется на:
статику (которая рассматривает равновесие тел)
кинематику (которая изучает геометрическое свойство движения без рассмотрения его причин)
динамику (которая рассматривает движение тел).
Существует несколько эквивалентных способов формального математического описания классической механики:
Законы Ньютона
Лагранжев формализм
Гамильтонов формализм
Формализм Гамильтона — Якоби
Классическая механика даёт очень точные результаты, если её применение ограничено телами, скорости которых много меньше скорости света, а размеры значительно превышают размеры атомов и молекул. Обобщением классической механики на тела, двигающиеся с произвольной скоростью, является релятивистская механика, а на тела, размеры которых сравнимы с атомными — квантовая механика. Квантовая теория поля рассматривает квантовые релятивистские эффекты.
Тем не менее, классическая механика сохраняет своё значение, поскольку:
она намного проще в понимании и использовании, чем остальные теории
в обширном диапазоне она достаточно хорошо описывает реальность.
Классическую механику можно использовать для описания движения таких объектов, как волчок и бейсбольный мяч, многих астрономических объектов (таких, как планеты и галактики), и иногда даже многих микроскопических объектов, таких как молекулы.
Классическая механика является самосогласованной теорией, то есть в её рамках не существует утверждений, противоречащих друг другу. Однако, её объединение с другими классическими теориями, например классической электродинамикой и термодинамикой приводит к появлению неразрешимых противоречий. В частности, классическая электродинамика предсказывает, что скорость света постоянна для всех наблюдателей, что несовместимо с классической механикой. В начале XX века это привело к необходимости создания специальной теории относительности. При рассмотрении совместно с термодинамикой, классическая механика приводит к парадоксу Гиббса, в котором невозможно точно определить величину энтропии, и к ультрафиолетовой катастрофе, в которой абсолютно чёрное тело должно излучать бесконечное количество энергии. Попытки разрешить эти проблемы привели к развитию квантовой механики.
Классическая механика оперирует несколькими основными понятиями и моделями. Среди них следует выделить:
Пространство. Считается, что движение тел происходит в пространстве, являющимся евклидовым, абсолютным (не зависит от наблюдателя), однородным (две любые точки пространства неотличимы) и изотропным (два любых направления в пространстве неотличимы).
Время — фундаментальное понятие, постулируемое в классической механике. Считается, что время является абсолютным, однородным и изотропным (уравнения классической механики не зависят от направления течения времени).
Система отсчёта состоит из тела отсчёта (некоего тела, реального или воображаемого, относительно которого рассматривается движение механической системы), прибора для измерения времени и системы координат.
Принцип относительности Галилея
Основная статья: Принцип относительности
Основным принципом, на котором базируется классическая механика является принцип относительности, сформулированный на основе эмпирических наблюдений Г. Галилеем. Согласно этому принципу существует бесконечно много систем отсчёта, в которых свободное тело покоится или движется с постоянной по модулю и направлению скоростью. Эти системы отсчёта называются инерциальными и движутся друг относительно друга равномерно и прямолинейно. Во всех инерциальных системах отсчёта свойства пространства и времени одинаковы, и все процессы в механических системах подчиняются одинаковым законам. Этот принцип можно также сформулировать как отсутствие абсолютных систем отсчёта, то есть систем отсчёта, каким-либо образом выделенных относительно других[7].
[править]
Законы Ньютона
Основная статья: Законы Ньютона
Основой классической механики являются три закона Ньютона.
Первый закон устанавливает наличие свойства инертности у материальных тел и постулирует наличие таких систем отсчёта, в которых движение свободного тела происходит с постоянной скоростью (такие системы отсчёта называются инерциальными).
Второй закон Ньютона вводит понятие силы как меры взаимодействия тела и на основе эмпирических фактов постулирует связь между величиной силы, ускорением тела и его инертностью (характеризуемой массой). В математической формулировке второй закон Ньютона чаще всего записывается в следующем виде:
ma=F
где F— результирующий вектор сил, действующих на тело; a — вектор ускорения тела; m — масса тела.
Второй закон Ньютона может быть также записан в терминах изменения импульса тела p :
dp/dt=F
В такой форме закон справедлив и для тел с переменной массой, а также в релятивистской механике.
Второго закона Ньютона недостаточно для описания движения частицы. Дополнительно требуется описание силы , полученное из рассмотрения сущности физического взаимодействия, в котором участвует тело.
Третий закон Ньютона уточняет некоторые свойства введёного во втором законе понятия силы. Им постулируется наличие для каждой силы, действующей на первое тело со стороны второго, равной по величине и противоположной по направлению силы, действующей на второе тело со стороны первого. Наличие третьего закона Ньютона обеспечивает выполнение закона сохранения импульса для системы тел.