Введение: основные принципы и понятия МЕХАНИКИ

Чирцов А. С.

Ч?? Классическая механика материальной точки: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2019. 130 с.

ISBN 978-5-7629-????-?

УДК ??????????

ББК  ??????????

Рецензенты:

Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия

ISBN 978-5-7629-????-?                                    © СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2019

Уважаемый читатель!

Если Вы держите в руках данное пособие, то это скорее всего значит, что Вы выбрали весьма нелегкий, но достойный путь систематического изучения точных наук и получения фундаментального образования. Это дает реальный шанс попасть в группу людей, которые видят вокруг гораздо больше, чем обычно принято видеть, понимают больше, чем принято понимать, и способны фантазировать так, как и не снилось многим писателям-фантастам. Однако двигаться по этому пути не так просто, как многим того хочется.

Настоящее пособие написано с целью помочь Вам на этом пути. Форма пособия несколько необычна. Это не учебник по физике и не задачник. Представленный в пособии материал максимально приближен к конспекту лекций хорошего студента: в нем содержатся основные идеи курса, записанные на максимально приспособленном для изложения физики весьма информационно емком, точном и кратком языке – языке математики. В качестве пояснений приведены схематичные рисунки и очень краткие тексты в почти «лозунговой» форме, ставшей сегодня весьма популярной благодаря развитию Интернет. Однако, в отличие от многих современных Интернет-ресурсов, эти лозунговые ремарки имеют весьма высокую информационную насыщенность и подразумевают необходимость более широкого раскрытия и многочисленных пояснений. Эти разъяснения будут озвучены в лекциях, именно этих разъяснений от вас в устной форме будут ждать преподаватели, увидевшие (если это произойдет) на  вашем экзаменационном листе формулы и рисунки в количестве, не меньшем, чем приведенные в данном пособии.

 Пособие содержит материалы, соответствующие первой половине лекционного курса по физике на 1 семестре. Будут рассмотрены основные идеи классической и релятивистской механики материальной точки. Эти идеи будут использованы во второй части курса, посвященной классическому описанию систем материальных точек и их важных частных случаев: абсолютно-твердого тела и вещества в газообразном состоянии.

Мне хочется пожелать читателю не только успехов в предстоящем изучении курса физики, но и получения истинного удовольствия в освоении того понимания, которое было достигнуто человечеством в ходе решения одной из самых амбициозных задач – понимания того, как устроен окружающий нас мир.

                                                                                               Автор

Лекция 1

Введение: основные принципы и понятия МЕХАНИКИ

Ньютоновская механика составляет фундамент всей классической физики. Она занимается описанием наиболее простых форм движения - пространственных перемещений тел, происходящих с течением времени.

По существу механика занимается решением весьма важной задачи, всегда волновавшей людей и человечество в целом – задачи достоверного предсказания будущего. Классическая механика решает эту задачу лишь для достаточно простых физических систем на элементы которых наложены весьма жесткие ограничения: составляющие системы тела должны двигаться со скоростями, много меньшими скорости света

                                             (1.1)

и должны быть телами макроскопическими, т.е. удовлетворять неравенству                                        (1.2)

где ℏ - постоянная Планка, m – характерная масса тел в рассматриваемой системе, v – их характерная скорость, l – характерный размер области пространства, доступной для движения тел.

    Современная физика существенно раздвигает границы применимости классического подхода. Ситуации, в которых нарушается требование (1.1) рассматриваются в релятивистской физикой (или теорией относительности). Не удовлетворяющие неравенству (1.2) микросистемы описываются в рамках квантовомеханического подхода. Создание непротиворечивой теории, пригодной для описания микрообъектов, движущихся с релятивистскими скоростями, не завершено до настоящего времени и является одной из важнейших задач современной физики.

Релятивистская и квантовомеханическая теории не противоречат классическая физике и ее фундаменту – ньютоновской механике, а удовлетворяют принципу соответствия: современные теории с более широкими границами применимости должны согласовываться с предшествующими теориями в тех областях, где последние доказали свою работоспособность и надежно проверены на эксперименте.