Пространство и время не взаимосвязаны

Классическая механика созданная И. Ньютоном, Ж. Лагранжем, В. Гамильтоном и др. Её успехи в XVII–XIXвв. были столь поразительны, что многие стали считать ее "наукой, стоящей над опытом", т.е. наукой, положения которой не нуждаются в опытной проверке.

Однако в начале XX столетия классическая механика подверглась кардинальному пересмотру. Этот пересмотр привел к созданию одной из величайших научных теорий нашего времени – теории относительности.

Теория относительности, созданная А. Эйнштейном, установила, что пространство и время не являются самостоятельными объектами, подобно телам, толям и т.д.; они – формы существования материальных объектов; пространство и время имеют не абсолютный, а относительный характер; они неотделимы друг от друга, как и от материи и ее движения.

Теория относительности четко определила предмет и границы классической механики. Классическая механика – это теория медленных по сравнению со скоростью света перемещений макроскопических тел. Быстрые движения макроскопических тел описывает механика теории относительности, или релятивистская механика, движение микрообъектов – квантовая механика.

ВЫВОД ПО ПЕРВОМУ ВОПРОСУ:

Механика изучает закономерности механического движения. Механика состоит из трех разделов: кинематики, динамики, статики.Классическая механика – это теория медленных по сравнению со скоростью света перемещений макроскопических тел Механическое движение – это процесс изменения относительного расположения тел или их частей. Всякое движение происходит в пространстве и времени. Основная задача кинематики найти закон движения. Закон движения – функция, с помощью которой можно определить положение тела в пространстве в любой момент времени.

Вопрос № 2.

Что значит знать движение материальной точки? Это значит знать ее положение относительно выбранной система отчета (положение в пространстве) в любой момент времени. Для аналитического описания движения необходима система отсчета. СО включает в себя:

1)тело отсчета;

2)связанную с ним систему координат;

3)часы.

Выберем тело отсчета и свяжем с ним прямоугольную декартову систему координат. Положение материальной точки относительно этой системы можно задать радиус-вектором , проведенным к точке из начала координат.

Спроектировав на оси координат, получим

где - орты осей x, y, z.

Обозначив , получим

Закон движения материальной точки называется уравнение, выражающее зависимость ее радиус вектора от времени

Простейшим видом механического движения абсолютно твердого тела является поступательное движение - такое движение, при котором тело перемещается параллельно самому себе. При этом все точки описывают конгруэнтные (одинаковые) траекторий, смещенные друг относительно друга.

Поступательное движение абсолютно твердого тела может быть охарактеризовано движением какой-либо одной его точки, например, центра масс.

Для характеристики поступательного движения тела (материальной точка) вводится понятие перемещения.

Перемещением называется вектор, соединяющий начальное положение тела с его конечным положением.

Линия, которую описывает материальная точка при своем движении, называется траекторией.

Пусть материальная точка движется по криволинейной траектории. За время t она переместилась из начального положения 1 в конечное положение 2. Путь l , пройденный материальной точкой за время t -длина отрезка траектории, заключенного между начальным и конечным положениями. Путь величина скалярная, положительная.

Если положение точки в декартовой системе координат задано радиус-вектором, то перемещение можно определить как разность радиус векторов, характеризующих конечное (2) и начальное (1) положения точки, движущейся в течение промежутка времени ,

Проекции вектора перемещения на координатные оси 0Х, 0У, 0Z

Dx, Dy, Dz – перемещение точки вдоль соответствующих осей.

В общем случае перемещение не совпадает с траекторией движения. Достаточно малое перемещение, которое с определенной степенью точ­ности можно считать совпадающим с соответствующим участком траектории, называется элементарным перемещением DS. Расстояние, пройденное телом при его движении по траектории, равно пути l. В частных случаях перемещение и путь могут совпадать.

Перемещение , совершаемое материальной точкой за время t , – вектор, соединяющий начальное и конечное положение точки. Модуль кратчайшее расстояние между точками 1 и 2.

Быстроту движения тел относительно системы отсчета характеризует скорость.

Скорость движения материальной точки – векторная физическая величина, характеризующая быстроту движения точки и равная отношению перемещения к промежутку времени, за который это перемещение совершено. Вводят среднюю и мгновенную скорости.

Мгновенная скорость – это скорость в данный момент времени или данной точке траектории. Она равна пределу отношения перемещения ко времени, т.е. производной перемещения во времени:

В каждой точке траектории мгновенная скорость направлена по касательной к траектории.

Средняя за промежуток времени скорость характеризует быстроту перемещения и равна .

Направление совпадает с направлением перемещения .

Средняя путевая скорость – скалярная физическая величина, характеризующая быстроту изменения пути и равная отношению пути l ко времени t, за которое этот путь пройден:

Быстроту изменения скорости характеризует ускорение.

Т.к. , то и

Величину пройденного точкой пути можно представить графически пло­щадью фигуры ограниченной кривой v = f (t) прямыми t = t₁и t = t₂и осью времени на графике скорости.

При движении точки мгновенная скорость может меняться как по величине, так и по направлению. При этом вектор при стремится к некоторому пределу, называемому линейным или мгновенным ускорением:

Ускорение материальной точки – векторная физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости точки со временем и равная отношению приращения скорости к промежутку времени, в течение которого скорость получила это приращение.

Среднее за время t ускорение равно

где – скорость в начальный момент времени t₀ = 0

– скорость в момент времени t