Пространство и время в классической механике

Элементы кинематики

Механическое движение

Движением в широком смысле слова называется всякое изменение вообще. Простейшей формой движения является механическое движение, которое заключается в изменении с течением времени положения тел или их частей относительно друг друга.

В зависимости от характера изучаемых объектов механику делят на механику материальной точки, механику твердого тела и механику сплошной среды.

Материальной точкой (частицей) называется тело, размерами которого можно пренебречь в данной задаче по сравнению с расстоянием до других тел.

Всякое тело под действием силы деформируется, т. е. изменяет свои размеры и форму. В механике под твердым телом будем понимать такое тело, деформацией которого можно пренебречь в данной задаче. Твердое тело можно представить состоящим из системы материальных точек, жестко связанных между собой.

Сплошные среды - это газы, жидкости и деформируемые твёрдые тела. Механика сплошной среды рассматривает тела, отвлекаясь от их прерывистого молекулярного строения.

Деформируемые твердые тела в механике различают 2-х типов: абсолютно упругие (деформация подчиняется закону Гука) и абсолютно неупругие (после прекращения деформирующего действия полностью сохраняют деформированное состояние).

Классическая механика делится на ньютоновскую и релятивистскую. В основе первой лежат законы Ньютона и она справедлива лишь для макроскопических тел при их движении со скоростями гораздо меньше скорости света в вакууме. Релятивистская механика учитывает требования специальной теории относительности Эйнштейна.

Механику принято делить на кинематику, статику и динамику. Кинематика описывает движение тел без выяснения причин его вызвавших. Статика изучает условия равновесия тел. Динамика занимается движением тел в связи с его причинами (взаимодействия тел). Статика является частным случаем динамики при нулевой скорости тел, поэтому в физике отдельно не изучается.

Пространство и время в классической механике

Все тела существуют и движутся в пространстве и времени. Любое тело имеет объем, то есть пространственную протяженность в трех измерениях. Время выражает порядок смены событий, происходящих с телами.

Так как движение тела можно рассматривать только относительно какого-то другого тела, то необходимо выбрать систему отсчета. Система отсчета - это твердое тело, относительно которого определяется положение других тел в различные моменты времени (тело отсчёта), снабженное жестко связанной с ним системой координат и часами для отсчета времени.

Время в ньтоновской механике является однородным, поэтому начало его отсчета можно брать произвольно. В ньютоновской механике свойства пространства описываются геометрией Евклида, а ход времени одинаков во всех системах отсчета.

В физике наиболее часто пользуется правой системой координат (рис. 1). Здесь - единичные по модулю и взаимно перпендикулярные векторы (орты). Они совпадают с взаимной ориентацией 3-х пальцев правой руки.

Положение т.М в такой системе координат можно задать 2-мя способами:

1. Задать все координаты x, y, z т.М.

В системе СИ размерность

м.

2. Задать её радиус-вектор (рис.1).

В системе СИ размерность

м

При этом радиус-вектор и координаты т.М связаны между собой так:

. (1)

Так как наша система координат ортогональная, то проекции радиус-вектора на оси координат будут:

где углы между радиус-вектором и соответствующими ортами .

Поиск по сайту: