ФІЗИКА ДЛЯ БАКАЛАВРІВ. МЕХАНІКА
МЕХАНІКА
Даний посібник присвячено основним положенням класичної механіки, в якій вивчаються повільні рухи тіл у макроскопічних областях простору. При цьому повільними вважаються рухи зі швидкостями, малими відносно швидкості світла \(c=3\cdot{10}^{8}\) м/с, а макроскопічними областями – ті, що є несумірно більші за розміри атомів.
В класичній механіці ставляться й розв’язуються дві основні задачі:
1. Встановлення законів руху – співвідношень, які дозволяють визначати характер і характеристики руху будь-якого тіла чи системи тіл у залежності від їхньої взаємодії між собою та із зовнішніми тілами.
2. Знаходження таких загальних співвідношень між механічними характеристиками, які не залежать ані від складу та будови системи, ані від природи та характеру взаємодії між її тілами.
Пошук загальних методів розв’язування першої задачі привело свого часу І. Ньютона до встановлення загальних законів руху (законів динаміки). Розв’язування ж другої задачі дозволило встановити закони збереження (імпульсу, енергії, моменту імпульсу).
Фізика є точною наукою — свої результати вона виражає як словесно, так і за допомогою математичних співвідношень. Але властивості фізичних об’єктів і явищ є настільки багатогранні, що відобразити їх у всій повноті неможливо. Тому в теорії замість реальних розглядаються ідеалізовані фізичні об’єкти (моделі), які відтворюють лише суттєві для поставлених задач властивості та фактори. В механіці такими є матеріальна точка та абсолютно тверде тіло.Матеріальною точкою називають тіло, розміри та форма котрого в умовах задачі, що розглядається, є неістотними. Отже, матеріальною точкою може бути не лише маленька частинка, а й велике тіло, приміром, Земля при розгляді її взаємодії з іншими небесними тілами та руху в космічному просторі. Тому в даному посібнику скрізь, за винятком механіки твердого тіла, терміни “частинка”, “матеріальна точка”, та “тіло” не розрізняються.
Абсолютно твердим називається тіло, взаємне розташування точок якого є незмінним, тобто — тіло, що не деформується. При розгляді законів руху всі тіла вважаються абсолютно твердими.
Положення тіла у просторі та його рух можна визначити тільки відносно якогось іншого тіла, яке називають тілом відліку. Задля можливості точного задання положення даного тіла відносно тіла відліку з останнім пов’язують ту чи іншу систему координат. Окрім того, для опису руху треба мати ”годинник“ – якийсь загально визнаний принцип фіксації моментів і вимірювання проміжків часу в усіх точках простору (принагідно відзначимо, що вимірювання часу спирається на періодичні процеси, до прикладу, коливання маятника, або напруги в коливальному контурі). При цьому
сукупність тіла відліку, пов’язаної з ним системи координат і нерухомого відносно неї годинника називають системою відліку.
Отже, положення та рух тіла є визначеними тільки відносно конкретної системи відліку. В той же час вибір системи відліку є довільним (це стосується як тіла відліку, так і системи координат) і визначається тільки зручністю опису руху в заданих умовах. Тому
положення в просторі й рух тіл є відносними за самою своєю природою.
Далі розглянуті такі частини МЕХАНІКИ:
1. КІНЕМАТИКА
3. НЕІНЕРЦІАЛЬНІ СИСТЕМИ ВІДЛІКУ
6. ЕЛЕМЕНТИ ДИНАМІКИ ТВЕРДОГО ТІЛА