Класическа механика

Аристотел (IV в. пр. и. е.) въвежда
термина механика — наука да се
построи машина. Архимед (III в. пр. н.
е.) разработва основите на статиката.

Николай Еразъм (1328—1383) изучава
равнопроменливите движения.

Леонардо да Винчи (1452—1519)
намира учудващо приложение на
механичните закони.

Симон Стевин (1548—1620) разлага
силата на взаимноперпендикулярни
компоненти.

Николай Коперник (1473—1543) въвежда
понятието за относително движение и
за система на отчитане.

Йохан Кеплер (1571—1630) определя
кинематичните закони за движението
на планетите.

Галилео Галилей (1564—1642) описва
движението на телата под действие
на сила, въвежда принципа за
относителност и намира закона
за инерцията.

Рене Декарт (1596—1650) дава закона
за запазване на количеството движение.
Въвежда понятието импулс.

Кристиан Хюйгенс (1629—1695) въвежда
центробежната и центростремителната
сили. Изследва движението по окръжност
и колебанията на махало, както и
еластичния удар на телата.

Исак Нютон (1642—1727) формулира
основните закони на механиката и
въвежда понятието маса на телата;
установява основните закони за
движението на тела в течности и за
вътрешното триене в течности
и газове.

Леонард Ойлер (1707—1783) и
Жозеф Лагранж (1736—1813) въвеждат
аналитични методи в динамиката.

Луи Навие (1785—1836) и Джордж Стокс
(1819—1903) решават уравнения за
движението на вискозна течност.

Густав Кориолис (1792—1842) дава
теорема за съставните движения и
ускорения.

Херман Хелмхолц (1821 — 1894) създава
учение за вихрите.

Механиката е една от най-древните науки, възникнала с развитието на производителните сили на обществото и нуждите на практиката. Тя е наука за механичните движения на материалните тела и взаимодействието им. Механично движение е изменението на взаимното положение на телата или на техните частици в пространството и във времето. Това движение може да бъде просто или сложно. Най-напред се изследват статичните положения, след това се анализират простите движения и постепенно се преминава към по-сложните. В механиката се разглеждат само тези взаимодействия между телата, в резултат на които се получава изменение на механичните им движения.

Класическата механика изучава движенията на макроскопични тела, които се движат с не много големи скорости и се подчиняват на нютоновите закони. За описание на относителното движение се въвеждат координатната система, принципът на относителността и законът за инерцията, формулират се законите за запазване на енергията и за запазване на количеството движение (или момента на количеството движение), отчита се ролята на триенето.

При изучаване на движението на материални тела се въвеждат и абстрактни понятия, които отразяват едно или друго свойство на телата: материална точка, абсолютно твърдо тяло, непрекъснато изменяща се среда. Материалната точка е обект с пренебрежимо малки размери, който притежава маса. Използва се, когато размерът на тялото може да се пренебрегне в сравнение с изминатите от него разстояния. Абсолютно твърдото тяло е тяло, в което разстоянието между кои да са негови точки остава винаги неизменно. Използва се, когато може да се пренебрегне деформацията на тялото при движението му. Понятието непрекъснато изменяща се среда се използва, когато при изучаването на движението на средата може да се пренебрегне нейната молекулна структура. При изучаването на непрекъснатите среди се въвеждат абстракции — идеално еластично тяло, пластично тяло, идеална течност, вискозна течност, идеален газ и др., които при дадените условия отразяват най-съществените свойства на реалните тела. В съответствие с това в класическата механика се оформят няколко раздела: механика на материална точка, механика на система от материални точки, механика на абсолютно твърдо тяло, механика на непрекъснати среди и др. Във всеки от тези раздели в зависимост от характера на задачите, които се решават, има дялове по: статика — учение за равновесието на телата под действието на сили и моменти на сили; кинематика — учение за геометричните свойства на траекторията и взаимното положение на движещите се тела; динамика — учение за движението на телата под действието на сили. В кинематиката се измерват само положение и време; движението се описва, без да се взема предвид движещият се обект и причината, която предизвиква движението му. Всяко тяло се разглежда само от страна на геометричните му свойства и възможността да се получи едно или друго изменение в неговото положение или геометрия. По-пълно движението на телата се изучава в динамиката. Тук се разглеждат движещият се обект, причините за движението и как природата на движещия се обект му въздейства. В динамиката се взимат под внимание и силите, определящи движенията (пораждащи ги или противопоставящи им се).

В класическата механика основните кинематични параметри на движението са: а — за точка (нейните скорост и ускорение); б — за твърдо тяло (скорост и ускорение на постъпателното и ъгловото му движение). Кинематичното състояние на деформируемо твърдо тяло се определя от относителното удължение или свиване и от изместването на частиците му. Кинематичното състояние на течности и газове се описва със скоростите на тяхната деформация, като за неправилното им въртеливо движение се използва и понятието вихър. Основна мярка за механично взаимодействие на материалните тела е силата. При въртеливото движение се въвежда момент на силата спрямо точка или ос като векторно произведение на рамото по силата. В динамиката на непрекъснатите среди се задава обемното или повърхностното разпределение на силите, т. е. отношението на големината на силата към обема или площта, на които действа съответстващата сила. Напреженията, които възникват в средата, се характеризират във всяка точка с една тангенциална и три нормални компонента. Налягането в средата се определя от средното аритметично на трите нормални компонента (<ть сь, а-*) на напреженията, взето с обратен знак. Движението на телата зависи както от приложените сили, така и от тяхната инертност, т. е. от това, колко леко тялото ще измени движението си под действието на приложената сила. Инертността на материална точка се определя от масата й, а инертността на твърдо тяло — както от масата му, така и от нейното разпределение. Инертността на течностите и газовете се определя от разпределението на техните плътности и скорости в пространството. Движението на едно тяло може да се разложи на постъпателно и въртеливо. Постъпателното движение на центъра на масата на материално тяло се определя от приложената сила и от масата му. Въртеливото движение на твърдо тяло се определя от приложения към него момент на силите и от инерционните му моменти. В механиката има два вида понятия: за динамично измерване на механичното движение — количество движение, момент на количеството движение и енергия, и за мерките на действието на силите — импулс на силата и момент на импулса на силата и извършената работа. Моментът на количеството движение е векторното произведение на радиус-вектора и количеството движение. Енергията е обща количествена мярка за движението и взаимодействието на материалните тела. Различните форми на движение имат различни енергии. Кинетичната енергия на материална точка е енергията на нейното механично движение и се определя от произведението на масата и половината от квадрата на скоростта й. Работата, извършена от сила върху материална точка, е равна на скаларното произведение на силата по преместването й. Потенциалната енергия на материална точка се определя като способност на точката да избърши определена работа. Връзката между мерките за движението и мерките на действието на силите (и техните моменти) се определя от теоремите на динамиката и от законите за запазване на количеството движение (или на момента на количеството движение) и на механичната енергия. Те изразяват свойствата на движение на всяка система от материални точки и на непрекъснатата среда. Съществуват връзки между приложената сила, възникналото напрежение и деформацията на еластичните тела. Освен това се отчита ролята на силата на триене и на загубата на енергия от нея при движение на телата върху повърхности, в непрекъснати среди или на самите непрекъснати среди (вътрешно триене). За решаване на задачите на класическата механика широко се използват математически методи, някои създадени специално за нея. Изучаването на основните закони и принципи, на които се подчиняват механичните движения на телата и произтичащите от тях общи теореми и уравнения, съставлява съдържанието на общата (теоретичната) механика. Ефективен метод за изучаване на равновесията и движението на несвободна система от материални точки, т. е. на система от точки, върху която са наложени ограничаващи механични връзки, е вариационният принцип на възможните най-малки премествания. Съществуват методи за изследване на съставните движения на материални точки, на възбуждане на нерегулярни движения в непрекъснати среди и на граничния им слой. Вж. Механика на непрекъснатите среди — раздел Математически науки.

Няма коментари - Остави коментар

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

*

Можете да използвате тези HTML тагове и атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>