Основание, ядро и принципы классической физики

Классическая механика Ньютона.

Механика, основанная на законах Ньютона называется классической механикой. Эти законы описывают движение больших тел, если их скорость мала по сравнению со скоростью света.

До классической физики.

Учение Аристотеля (4 в. до н.э) в области механики в частности содержало многочисленные ошибки.

Аристотелевское представление об устройстве мира.

1. Земля находится в центре Вселенной, и вокруг неё вращается Солнце вместе с другими планетами.
2. Существуют «естественные места» и движения.
3. Сила как причина движения и отсутствие инерции.
4. Основные качества элементов: тепло, холод, влажность и сухость.
5. Суждения о конечности и единственности мира.

Обратите внимание. Аристотель не пользовался эмпирическим методом познания и законы природы в то время были неизвестны.

Попытки исправить Аристотеля приводили к конфликту с церковью, так как его учение считалось божественным как самое прогрессивное на тот момент.

К 17 веку были открыты многие законы природы, что и подтолкнуло известного физика Исаака Ньютона (1642-1727) к выпуску книги «Математические начала натуральной философии в 1683 году.

Основанием для появления классической физики послужило проведение экспериментов: опытов и наблюдений.

Она возникла благодаря Галилео Галилею. Знаменитый эксперимент Галилея на Пизанской башне показал, что тела падают с одинаковым ускорением (ускорением свободного падения), независящим от массы тела. Галилей доказал, что покой является частным случаем движения, а не самостоятельным состоянием тела. Это положило основу классической физики.

Наблюдения до Ньютона можно разделить на наблюдения окружающего мира и на астрономические.

Иоганн Кеплер, используя измерения Тихо Браге установил, что планеты (вопреки мнению Аристотеля) движутся не по окружностям, а по эллипсам.

Галилей открыл с помощью изобретения подворной трубы открыл четыре спутника Юпитера.

Законы Ньютона

Первый закон Ньютона синоним принципа относительности Галилея.

Принцип относительности:

Границы применимости этого закона – инерциальные системы отсчёта.

Второй закон Ньютона

Обратите внимание. Ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально приложенной к телу силе и обратно пропорционально массе этого тела.

a=F/m

Границы применимости этого закона отсутствуют.

Третий закон Ньютона

Сила действия равна силе противодействия

F1=-F2

При этом, как установил Ньютон, природа сил должна быть одинаковой.

Закон Всемирного тяготения

Этот закон часто причисляют к первым трём, однако три закона Ньютона применимы ко всей механике, а четвёртый только к одной силе.

Этот закон вычислить частную силу, силу тяготения.

F=G*(Mm/R²)

Где M – масса одного тела, m – масса другого тела

R – коэффициент гравитационной постоянной

Впервые этот коэффициент в 1798 году смог измерить Генри Кавендиш.

У закона нет границ применимости, однако в отдельных случаях как и у второго закона Ньютона может потребоваться выражение переменных через другие уравнения.

Принципы классической механики:

• Принцип независимости действия сил

Если на тело действуют несколько сил, то каждая из них сообщает телу такое же ускорение, какое она сообщала бы, если бы действовала одна.

Равнодействующая сила является векторной суммой всех сил, действующих на данное тело.

• Принцип относительности

Все механические явления протекают одинаково в инерциальных системах отсчёта при одинаковых начальных условиях.

Обратите внимание. Принцип относительности был обобщён Альбертом Эйнштейном на все явления природы.