Тема 1.1 Введение. Модели классической механики

Предмет и методы классической механики, ее разделы. Модели классической механики: материальная точка (частица), система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда.

Ключевые слова: кинематика, динамика, статика, релятивистская механика, ньютонова механика, пространство, время, материальная точка, частица, система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда.

Обучение теоретической физике в университетах с педагогическим направлением подготовки должно формировать у будущего специалиста – физика умение использовать теоретические методы для познания законов природы и изучения структуры вещества. При этом следует добиваться глубокого усвоения студентами как общей структуры физической науки, так и конкретных физических теорий. Поэтому в курсе теоретической физики необходимо акцентировать внимание студентов на наиболее общих принципах, законах и понятиях физики, имеющих единый теоретический базис; научить студентов применять эти принципы для анализа конкретных физических процессов и явлений; продемонстрировать связь изучаемых физических теорий с достижениями современной науки и техники. Курс теоретической физики должен сыграть решающую роль в формировании у студентов целостного представления о современной физической картине мира и единых методах ее изучения.

Классическая механика является первым разделом курса теоретической физики. При ее изложении уделяется особое внимание тем идеям и понятиям, которые являются общими для всей физики, но показывается специфика их использования в рамках механики.

Теоретическая механика – наука об общих законах механического движения и взаимодействия материальных тел. Будучи, по существу, одним из разделов теоретической физики, теоретическая механика выделилась в отдельную дисциплину и получила широкое самостоятельное развитие благодаря своим важным приложениям в естествознании и технике. Теоретическая механика тесно связана с техническими науками, в которых законы и методы механики широко используются при обосновании ряда исходных положений, при проведении многочисленных конкретных инженерных расчетов. Законы и методы механики как естественной науки, т.е. науки о природе, позволяют изучить ряд важных явлений в окружающем нас мире и способствуют дальнейшему росту и развитию естествознания в целом, а также выработке правильного материального мировоззрения.

В задачи курса механики входят:

- создание основ теоретической подготовки в области механики, позволяющей будущим специалистам ориентироваться в потоке научной и технической информации;

- ознакомление с методами, применяемыми в исследованиях по механике, формирование умений в пользовании этими методами,

- формирование навыка самостоятельно решать конкретные задачи по механике; формирование умения применять знания для объяснения явлений природы;

- развитие научного мышления, правильного понимания границ различных физических понятий, законов, теорий, умения оценивать достоверность результатов, полученных с помощью математических методов исследования.

По характеру рассматриваемых задач механику делят на кинематику, динамику и статику. В кинематике рассматриваются общие геометрические свойства движения тел. В динамике изучается движение тел под действием сил. В статике излагается учение о силах и об условиях равновесия тел под действием сил.

Общий метод научных исследований состоит в том, что при рассмотрении того или иного явления в нем выделяют главное, определяющее, а от всего остального, сопутствующего данному явлению, абстрагируются. В результате вместо реального явления или объекта рассматривают некоторую его модель и вводят ряд абстрактных понятий, отражающих соответствующие свойства этого явления. В классической механике научными абстракциями или моделями являются по существу все вводимые исходные положения и понятия. Они учитывают то основное, определяющее, что существенно для рассматриваемого механического движения и позволяет его строго охарактеризовать и изучить. Например, вместо реальных материальных тел в механике рассматривают такие их абстрактные модели, как материальная точка, абсолютно твердое тело или сплошная среда, абстрагируясь от учета в первом случае формы и размеров тела, во втором – его деформаций, в третьем – молекулярной структуры среды. Система, состоящая из тел, каждое из которых можно считать материальной точкой, называется системой материальных точек.