Механика — это наука о систематическом механическом движении всех материальных тел, а также взаимодействии, которое происходит при этом между ними.
Рисунок 1. Механика и ее виды. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Под механикой принято понимать называемое классическое учение, которое базируется на законах механики Ньютона. Научные труды знаменитого физика исследуют движение любых физических тел (кроме атомов и других элементарных частиц) при условии, что скорость подвижности всех объектов намного меньше скорости света. Таким образом, быстрота движение материальных тел, которая близка к скорости света, рассматривают в механике относительности, а внутриатомные процессы и действие элементарных частиц — в квантовой физике.
Под механическим воздействием ученые понимают кардинальное изменение с течением определенного периода времени общего расположения тел или их элементов в пространстве. Например, передвижение небесных тел, постоянные колебания земной коры, морские и воздушные течения, быстрота летательных аппаратов и транспортных средств, деформация основных элементов сооружений, движение газов и другое.
В механике взаимодействия тел считаются логическим результатом изменения всех скоростей точек объектов или их деформации. В этом аспекте, притяжение предметов по закону всемирного тяготения, а также взаимное давление соприкасающихся частиц являются главными показателями деятельности механических явлений.
При исследовании движения материальных объектов физики оперирует рядом понятий, которые демонстрируют те или иные характеристики реальных тел:
- материальная точка — представляет собой пренебрежимо малых размеров предмет, имеющий определенную массу;
- абсолютно твердое тело — объект, где расстояние между двумя любыми точками не меняется, следовательно, этим определением пользуются при деформации тела;
- сплошное изменяемое пространство — применяется, когда необходимо пренебречь молекулярной структурой предмета и изучить движения газов, жидкостей, и деформируемых твердых тел.
История развития механики
Процесс развития и становления механики, так же как и иных естественных наук, напрямую связан с историей эволюции общества и его производительных сил. Технографию механики можно условно разделить на несколько основных периодов, которые отличаются характером проблем и способами их решения.
Эпоху создания первых обязательных орудий производства и искусственных сооружений следует считать началом накопления необходимого опыта и знаний, которые в дальнейшем помогли ученым открыть главные законы механики.
В то время, когда астрономия и геометрия античного мира представляли уже достаточно развитые научные концепции, положения в сфере механики были практически не изучены и относились к самым элементарным случаям равновесия материальных тел. Ранее всех разделов официально зародилась статика. Этот раздел развивался в тесной взаимосвязи со строительным искусством древних народов.
Основное определения статики – понятие мощности и интенсивности– изначально связывали с мускульным усилием, которое происходит посредством давления предмета на руку.
Приблизительно к середине IV в. до н. э. уже были представлены обществу простейшие законы уравновешивания и сложения сил, приложенных к одному объекту вдоль однородной линии. Задача о рычаге, которая была разработана великим философом Архимедом, вызвала особый интерес у древних мыслителей. Физик установил основные правила разложения и сложения параллельных объектов, дал определение понятия центра тяжести и системы двух грузов, которые были подвешены к одному стержню. Архимеду также принадлежит открытие ключевых законов гидростатики.
Динамические и Кинематические исследования эпохи Возрождения были направлены на точное представление о нестабильном криволинейном движении материальных точек. До этого времени все процессы было принято считать не соответствующими действительности воззрениям Аристотеля, который считал, что для полноценного поддержания равномерного движения тела к необходимо приложить беспрерывно действующую силу.
Основная заслуга правильной формулировки всех известных на сегодняшний день законов динамики принадлежит известному английскому ученому И. Ньютону (1643 – 1727). В своих трактатах, которые были представлены обществу в 1687 г., физик окончательно подвел итог достижениям своих предшественников, указав пути дальнейшего развития механических процессов на столетия вперед.
Задача механики
Основная задача механики заключается в детализированном описании свойств механического движения тел, то есть установление уравнения движения объектов на основе их характеристик, описывающих перемещение, координаты, длину пройденного пути и динамику развития изучаемых предметов.
Другими словами, если путем составленного закона перемещение материальных тел можно определить положение любой элемента системы в конкретный момент времени, то главная задача механики считается полностью решенной. В зависимости от исследуемых физических величин и способов решения проблем в механики ее разделяют на динамику, кинематику и статику.
Кинематика представляет собой раздел механики, в котором исследуется беспрерывное механическое движение без предоставления его причин. Это направление помогает ответить на вопрос, где в следующий раз окажется материальный объект, если известны только его первоначальные особенности.
Динамика, в первую очередь, занимается изучением закономерностей всех механических движений предметов под непосредственным влиянием приложенных к ним сил. Данный процесс дает ответ на вопрос, почему именно таким образом движется тело.
Статика – особый и значимый раздел механики, который изучает и трактует условия равновесия материальных объектов под действием приложенных к ним явлений.
Основные направления развития механики
Практически все решенные задачи механики отражают технические проблемы определенного времени. В этой среде необходимо выделить группу самых важных процессов динамики, представляющие собой основу современной теории предметных колебаний. Изучая малые движения, можно увидеть, что любое движение физического тела можно представить, как конечный итог наложения друг на друга простых естественных колебаний.
Механика XIX и начала XX столетия подытожила все достижения теоретической механики прошлых веков определив своим положением следующие главные направления в дальнейшем развития:
- расширение общих понятий взаимосвязей и обобщение центральных уравнений динамики нестабильной системы для новых трансформаций;
- правильная формулировка градации принципов динамики и метода сохранения механической энергии;
- создание методов целостного интегрирования уравнений механики.
В середине XIX века был озвучен принцип сохранения энергии: для любой физической концепции возможно выделить коэффициент, называемую интенсивность, равную сумме потенциальной, кинетической и электрической силам, определение которого остается стабильным независимо от происходящих в системе изменений.
Дальнейшая эволюция гипотез малых непостоянных колебаний было тесно взаимосвязана с появлением отдельных серьезных технических проблем.
Наиболее значимые работы по теории в механической сфере принадлежат известному советскому ученому А. Н. Крылову, деятельность которого была полностью посвящена использованию новых достижений в математике и механике для решения важнейших технических задач.
