Лекция 3. Макромир: динамические закономерности (Механика) Основные понятия механики

 

Механика изучает движение материи. Основная ее задача – определение положения тела в пространстве в любой момент времени. Основные ее понятия пространство и время. Пространство и время – это категории, обозначающие основные формы существования материи.

 

Ньютон ввел понятие абсолютного пространства и абсолютного времени. Он считал, что это – самостоятельные сущности, которые не зависят друг от друга. Не зависят они также и от находящихся в них объектов и проходящих в них процессах.

 Специальная теория относительности выявила зависимость пространственных и временных характеристик объектов от скорости их движения и объединила пространство и время в единый пространственно-временной континуум. Общая теория относительности вскрыла зависимость метрических характеристик этого пространства-времени от распределения гравитационных масс. Их наличие приводит к искривлению пространства-времени, делая его либо конечным, либо бесконечным.

 Движение – это изменение положения тела в пространстве с течением времени. Под положением всегда понимается относительное положение, т.е. положение относительно других тел. Понятие некоего абсолютного положения тела лишено смысла.

 Тело или система тел, относительно которых определяется положение других тел, называется пространственной системой отсчета. Утверждение, что два различных неодновременных события произошли в одном и том же месте пространства, лишено содержания, пока не указана система отсчета, в которой эти события рассматриваются.

 В качестве пространственной системы отсчета можно взять, например, прямоугольную, декартову систему координат. Существуют два вида координатных систем – правая и левая. Их различают по правилу буравчика. Координаты точки в выбранной системе – не что иное, как числа. Их количественное определение достигается измерением, т.е. определением числа, которым характеризуется длина.

 Для этого необходим некий эталон длины. За историю человечества таких эталонов было довольно много. Поэтому возникла необходимость унификации единиц измерения. В 1875 г. в Париже 17 государств, в том числе и Россия, подписали Метрическую конвенцию, где принималась метрическая система мер, основанная на единице длины метре и единице массы килограмме.

 Для описания движения нам необходимо еще знать время в течение, которого происходит изменение положение тела в пространстве. Для этого нам необходимо иметь часы – тело или систему тел, в которых совершается периодический процесс, служащий для измерения времени.

 Первыми часами были песочные, водяные, и даже огненные. Точность их была невелика. Гораздо более точными были так называемые, маятниковые часы.

 Первые маятниковые часы были созданы в 1657 г. голландским физиком и математиком Христианом Гюйгенсом.

 Известный немецкий математик и физик К.Х. Гаусс показал в своей работе 1832 года «Напряжение земной магнитной силы, приведенная к абсолютной мере», что можно беря за основные три единицы можно вывести все остальные. Он показал, что для механики достаточно ввести единицы длины, массы и времени.