Класична механіка Ньютона

Класична механіка Ньютона – це особливий напрямок в науці, яке в подальшому дало можливість ученим вирішувати задачу про будь-якій стадії руху, на відміну від попередніх механічних концепцій.

Великий англійський фізик Ісаак Ньютон (1643-1727) розробив власний варіант інтегрального та диференціального числення, що застосовуються безпосередньо для вирішення головних проблем механіки: обчислення миттєвої швидкості як початкової від шляху за часом руху, і – загального прискорення предметів як похідною від швидкості. Завдяки цьому вчений зміг сформулювати основні закони всесвітнього тяжіння і динаміки.

Тепер кількісний метод при описі руху виступає в якості центрального принципу, однак в середині XVII століття це було найбільшим відкриттям наукової думки.

Отже, можна зробити висновок, що вчення Ньютона є закінченою механічною системою, що базується на поняття кількості матерії і руху, що включають в себе три закони руху:

  • закон інерції;
  • закон пропорційності прискорення і сили;
  • закон рівності дії і протидії.

Основні визначення класичної механіки детально викладені в знаменитій праці Ньютона під назвою “Математичні початки натуральної філософії”, який був випущений в 1687 році. У своїх експериментах фізик вирішив відмовитися від застосування всеосяжної картини нашого Всесвіту і представив науковому світу унікальний метод фізичного експерименту, який спирається виключно на досвід, який обмежується фактами і не претендує на пізнання справжніх причин. Основним завданням механіки Ньютона вважається знаходження точного руху під силу, або, навпаки, визначення діючих сил по рухах без початкового аналізу природи взаємозв’язку.

Основні закономірності в динаміці

У 1667 Ньютон сформулював і представив 3 основних закони динаміки:

Будь-яка матеріальна точка може зберігати стан спокою або рівномірного руху до тих пір, поки вплив інших тіл не змусить її кардинально змінити цей стан. Прагнення речовин залишатися в спокійному стані називається інертністю або інерцією. Тому перший закон Ньютона – Закон інертності.

Прискорення, яке купується тілом, буде прямо пропорційно викликає його силі і відрізнятися від його маси тіла:

а = \ frac {F} {m},

де  

  • а – характеризує швидкість прискорення,
  • F – сила у вигляді векторної величини , яка впливає на елементи.

Кожна взаємодія сил друг на друга має загальний характер і пов’язані один з одним з матеріальної точки зору, тому дані елементи завжди одно по модулю, протилежно спрямовані і діють тільки уздовж прямої, що з’єднує точки:

F_ {12} = F_ {21},

де

  • F – діючі на конкретні точки сили.

Розглянуті 3 закону руху по Ньютону допомагають встановити початкове положення і швидкість руху фізичних тіл, використовуючи для цього певну координату в будь-який заданий момент часу.

Відкриття зазначених концепцій і гіпотези всесвітнього тяжіння має величезне світоглядне значення і практичний вплив.

Світоглядне значення виступає інструментом унікальності цих законів. За допомогою даних закономірностей можливо дати пояснення безлічі явищ: рух всіх тіл у Всесвіті, їх взаємодія, швидкість і так далі. На основі законів Ньютона з’явилася космологія.

Практичне значення: без знань законів технології не виникло б промислової революції, яка мала місце бути в 18 – 19 століттях. У класичній механіці завжди існувала абсолютизація. Підхід класичної механіки можна використовувати і в даний час, але тільки в тих випадках, якщо швидкості руху фізичних тіл значно менше швидкості світла.

Ньютоновская фізика стала вершиною розвитку ідей і поглядів у розумінні суті природи, а роботи великого вченого заклали міцну базу для класичної науки Нового часу. Закон всесвітнього І. Ньютон відкрив на початку 1682 року. Відповідно до даної гіпотезою, між усіма фізичними тілами Всесвіту постійно діють сили тяжіння, які спрямовані по певних лініях, що з’єднують центри мас. У будь-якого елементу центр мас виглядає у вигляді однорідного кулі.

У наступні роки дослідник намагався виявити фізичне пояснення закономірностям руху планет, відкритих на початку XVII століття І. Кеплером, і дати науці кількісне визначення для гравітаційних сил. Так, знаючи, за яким принципом рухаються планети, Ньютон хотів встановити, які сили в основному на них діють. Такий шлях у фізиці називається оберненої задачі механіки.

Щодо цього закону можна зробити кілька важливих зауважень. Його дія в явній формі впливає на всі матеріальні тіла на Землі в Космосі. Сила тяжіння нашої планети біля поверхні в рівній мірі впливає на фізичні тіла, які розташовані в будь-якій точці земної кулі.

Ньютон перший не побоявся висловити думку про те, що абсолютно всі гравітаційні сили діють між будь-якими тілами Всесвіту, визначаючи тим самим рух планет Сонячної системи. Одним із проявів таких сили є сила тяжіння – так називають в науці силу тяжіння елементом і тел до планети.

Принципи класичної механіки Ньютона

Натурфілософія Ньютона – це комплексний синтез різних методологічних установок, заснованих на ідеях його попередників і зібраних в єдину цілісну гіпотезу.

Механіка Ньютона, яка в подальшому була розвинена в роботах Лагранжа, Даламбера, Лапласа, Якобі і інших дослідників, отримує завершену струнку форму, що базується на визначальних наукову картину світу теоріях.

У ряді принципів вчення Ньютона знаходяться: собі тотожність фізичного тіла, детермінованість майбутнього поведінки об’єкта і оборотність всіх процесів в механічної концепції.

Дані принципи є результатами уявлень про безперервному часу і порожньому просторі, в яких реально виділити індивідуальне тіло. Ці методи рухомого тіла характеризуються безперервним зміною навколишнього середовища. Завдяки таким поглядам, які дозволяють одночасно зареєструвати існування фізичного тіла і точно встановити його швидкість в кожній точці інтервалу, можна зробити висновок про те, що в природі існує один і той же тіло, саме собі тотожне. Саме методологія Ньютона стала основою для появи диференціального й інтегрального числення в Новий час, які дають детальний опис поведінки елементарної частинки як в минулому, сьогоденні, так і в майбутньому, тобто визначаються властивостями детермінованості і оборотності.

Внаслідок стрімкого розвитку фізики на початку XX століття визначилася сфера використання класичної механіки Ньютона: її закони виконуються для визначення рухів, швидкість яких значно менше швидкості світла. Вчені встановили, що з ростом швидкості маса фізичного тіла автоматично зростає. Взагалі закони ньютонівського вчення справедливі для випадку інерційних концепцій відліку. У разі неінерційних систем відліку ситуація зовсім інша, так як при її прискореному русі перший закон Ньютона не має місця, – вільні елементи в ній будуть поступово змінювати свою швидкість руху.

ПОДІЛИТИСЯ: