Геометрические принципы в механике

Геометрические принципы равномерного и равноускоренного движения в механике Галилея. Ошибки у Галилея в выводах теорем и в аналитических расчетах Долгова. Симметричные преобразования в механике. Метафизическая и физическая сущность абсолютного движения.

Рубрика Физика и энергетика
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 23.08.2013
Размер файла 881,7 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Это, вообще говоря, указывает только на то, что наши чувства могут быть обмануты, и доверяться им, безрассудно. Нужно просто выглянуть в окно, и убедиться, покоится корабль, или двигается, и решение задачи будет однозначным. Движение тела относительно каюты корабля будет простым равноускоренным движением, и по виду прямолинейным. Движение тела относительно Земли будет составным, и по виду, падением по параболе. Отыскиваемая система отсчета может упростить решение для составной части сложного движения, если, например, необходимо исключить кажущиеся движения, либо найти частное решение.

Читаем дальше.

"По отношению к произвольной системе отсчета пространство является неоднородным и не изотропным. Это значит, что если какое-либо тело не взаимодействует ни с какими другими телами, то, тем не менее, его различные положения в пространстве и его различные ориентации в механическом отношении не эквивалентны, То же самое относится в общем случае и ко времени, которое будет неоднородным, т.е. его различные моменты неэквивалентными. Усложнение, которое вносили бы такие свойства пространства и времени в описание механических явлений, - очевидно".

Пространство и время не могут зависеть от выбранной системы отсчета. Например, произвольная система отсчета связанная с конкретным местом на поверхности Земли ничуть не усложняет свойства пространства и времени в описаниях механических явлений, наоборот, все законы механики открыты только благодаря произвольной системе отсчета связанной с поверхностью Земли. Но для открытия законов движения небесных тел, она оказалась непригодной, пришлось принять новую произвольную систему отсчета, гелиоцентрическую. Что тоже не усложнило свойства пространства и времени в описаниях механических явлений, она усложнила только описания механических движений на поверхности Земли, так как в закон движения вошло движение самой Земли. Очевидно и то, что произвольные системы отсчета никак не влияют ни на свойства пространства и времени, "различные положения в пространстве и его различные ориентации в механическом отношении" будут не эквивалентны только в том случае, если описываются кажущиеся движения. Для кажущихся движений не существует законов, и в механическом отношении они никак не связаны с пространством и временем.

Читаем далее.

"Оказывается, однако, что всегда можно найти такую систему отсчета, по отношению к которой пространство является однородным и изотропным, а время - однородным. Такая система называется инерциальной. В ней, в частности, свободное тело, покоящееся в некоторый момент времени, остается в покое неограниченно долго".

Да полноте, господа академики, пространство всегда остается однородным и изотропным, а время - однородным, Ваше свободное тело остается в покое неограниченно долго только относительно системы отсчета, которая движется с такой же скоростью и в том же направлении. Такой покой относителен, и совсем не обязательно, что бы система отсчета и тело двигались равномерно. Если они будут неограниченно долго двигаться с одним и тем же ускорением, то тело будет неограниченно долго оставаться в покое. Следует не пространство и время относить к системе отсчета, а систему отсчета относить к однородному и изотропному пространству и однородному времени. Например, когда сидишь в поезде и он начинает медленно трогаться, то кажется, что перрон неожиданно поехал. Если отыскиваемая Ваша система отсчета связана с поездом, то относительно поезда вагон покоится, а окружающие его пространство начинает двигаться. Но это не значит, что пространство вдруг стало неоднородным и пришло в движение, это значит, что Ваша система отсчета выбрана весьма неудачно. Надо просто перевернуть ситуацию с головы на ноги, чтобы не получилось "перрончик тронется, вагон останется", и все придет в норму.

Читаем дальше.

"Опыт показывает, однако, что не только законы свободного движения будут одинаковыми в этих системах, но что они будут и во всех других механических отношениях полностью эквивалентными. Таким образом, существует не одна, а бесконечное множество инерциальных систем отсчета, движущихся друг относительно друга прямолинейно и равномерно. Во всех этих системах свойства пространства и времени одинаковы и одинаковы все законы механики. Это утверждение составляет содержание так называемого принципа относительности Галилея - одного из важнейших принципов механики".

Понятно одно, существует бесконечное множество инерциальных систем отсчета, в которых свойства пространства и времени одинаковы. Но не понятно другое, где и как существуют неинерциальные системы отсчета, в которых эти свойства иные, неоднородные и не изотропные. Если в разных местах, то где находятся эти места, если в одном и том же месте, то каким же способом неинерциальные системы отсчета ухитряются подпортить их свойства. Очевидно одно, свойства пространства и времени одинаковы везде и всегда, и законы механики непосредственно зависят от этих свойств. Принцип относительности Галилея утверждает о независимости механических движений друг от друга, они относительны к системам отсчета. Закон движения тела относительно разных систем отсчета различен, но законы простых движений одинаковы, вообще говоря, не законы механики одинаковы, а законы простых равномерных и равноускоренных движений одинаковы, но они одинаковы не только в инерциальных системах отсчета. Поэтому, принцип относительности Галилея применим одинаково во всех системах отсчета.

Читаем дальше.

"Все сказанное достаточно ясно свидетельствует об исключительности свойств инерциальных систем отсчета, в силу которых именно эти системы должны, как правило, использоваться при изучении механических явлений".

Если система отсчета связана с телом, которое двигается с ускорением, то, ей богу, ничего не изменится ни в свойствах окружающего пространства ни в свойствах времени, ни в законах простых движений, а это свидетельствует о неважной значимости инерциальных систем отсчета при изучении механических явлений.

Уважаемые академики не осознают того, что если пространство и время могут быть неоднородными, то ни о каких законах в природе речи быть не может, если существуют инерциальные системы отсчета, то существуют и неинерциальные, а следовательно, неоднородное пространство и время. Если в природе исключительные свойства пространства и времени одинаковы для равномерных и неравномерных движений, что вероятнее всего, то инерциальные системы отсчета ничего не меняют в законах механики. По сути, они вносят только путаницу при изучении механических явлений.

Выводы из доказанных теорем

Силу, действующую на наше тело, мы оцениваем давлением на наши органы чувств. Силам, действующим между телами, мы даем субъективную оценку по аналогии, давлением тел друг на друга. Так как при взаимодействии тел давление одного тела ничем не отличается от давления другого тела, то силы, действующие со стороны каждого тела, равны по величине и противоположны по направлению. Действие силы приводит к изменению состояния тела. Наши чувства различают два вида возможного состояния взаимодействующих тел, покой и движение. Поэтому понятия, покой и движение, возникли уже в глубокой древности. Обычно покой противопоставлялся движению, прекращение движения приводило к покою. Чтобы вывести тело из покоя, необходимо приложить силу.

Простые равномерные и равноускоренные движения возникают в результате мгновенного или продолжительного действия силы. Движущееся тело обладает динамической силой, которая зависит только от скорости движения. Скорость равномерного движения, и приращенная скорость равноускоренного движения непосредственно зависят от величины действия ускоряющей силы, следовательно, силы воспринимаются телом, и накапливаются в нем. Таким образом, в теле действие силы преобразовывается в движение тела, и наоборот, при столкновении с препятствием движение преобразовывается в силу. Так как за меру движения принята величина кинетической энергии, то в силу принципа сохранения количества энергии, энергия движущей силы преобразовывается в теле в кинетическую энергию. Способность тела к преобразованию энергии приложенной силы в кинетическую энергию мы воспринимаем как сопротивление тела возникновению или прекращению движения, которое получило название инерция. Количество энергии, которое тело способно преобразовать мгновенно, мы воспринимаем как силу инерции.

Сущность движения заключается в преобразовании телом энергии приложенной силы и переносе преобразованной энергии в пространстве. Силовые поля, наполняющие пространство, препятствуют свободному движению тел, поэтому, в природе свободное движение не может быть ни бесконечным, ни равномерным. Понятие, определяющее бесконечное равномерное движение не связано с переносом энергии, и по существу характеризует абсолютное движение.

Метафизическая сущность абсолютного движения

По определению Аристотеля движение есть нечто непрерывное. Так как непрерывное бесконечно делимо, то понятие непрерывное он связывает с понятием бесконечное. Время, у Аристотеля, есть мера длительности движения, и постольку, поскольку оно измеряет его, то заключает в себе некоторое число. Сущность числа он понимает двояко, с одной стороны, это то, что считаемо и может быть сосчитано, а с другой - то, посредством чего мы считаем, то есть мерой физической величины. Поэтому, время у него суть некоторое считаемое число, которое зависит от единицы меры.

Галилей приходит к понятию того, что тело, брошенное вверх, не сохраняет определенной степени скорости в течение конечного промежутка времени, оно только проходит через эти степени, не задерживаясь даже на мгновение. Он объясняет это темя, что любой конечный промежуток времени состоит из двух моментов, и если в первый и последний момент некоторого промежутка времени тело имеет одинаковую скорость, то нет причины для изменения скорости при переходе от второго момента к третьему. "Но если степени все большей и большей медленности бесчисленны, то они никогда не могут быть все исчерпаны. Таким образом, брошенный вверх камень никогда не пришел бы в состояние покоя, но пребывал бы в бесконечном постоянно замедляющемся движении, чего, однако, в действительности никогда не бывает" ("Беседы и математические доказательства"). Бесконечно делимое выходит за пределы физической сущности, и, по сути, является метафизическим понятием.

Развивая эти идеи, Ньютон вводит понятие абсолютного времени, абсолютного пространства.

"I. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью.

II. Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным".

Метафизическая сущность понятий времени и пространства, данных Ньютоном, заключается в том, что абсолютное время и абсолютное пространство по самой своей сущности не относятся к чему-либо внешнему, всегда одинаковы и непрерывны.

Метафизическая сущность движения заключается в том, что абсолютное движение по самой своей сущности не относится к чему-либо внешнему, оно непрерывно во времени и бесконечно в пространстве.

Физическая сущность движения

Действие силы, производимое над телом, является причиной изменения не только состояния его покоя или состояния его движения, но и изменения механической энергии тела. Следовательно, приложенная сила расходует энергию, и по прекращению действия, ее энергия переходит в тело, иначе нарушается принцип сохранения количества энергии. Тело продолжает удерживать свое новое состояние до тех пор, пока имеет возможность сохранять свою механическую энергию. Так как силовое действие исходит не только от удара или давления, но и от напряженности силового поля, то механическая энергия тела в силовом поле непрерывно понуждается к изменению. И поскольку силовые поля заполняют пространство, постольку природные тела не могут сохранять состояние равномерно прямолинейного движения. Вероятнее всего, силовые поля и составляют физическую сущность пространства.

Истинное, механическое движение отличается от абсолютного тем, что в процессе движения происходит постоянное изменение кинетической энергии. Тело либо накапливает кинетическую энергию, либо расходует ее. Потому, физическая сущность движения заключается в том, что тело накапливает кинетическую энергию, переносит ее в пространстве и расходует в процессе перехода энергии к другому телу, или преобразования ее в другую форму.

Механическое движение тела возникает как результат переноса энергии от точки приложения действующей силы до границ его поверхности. Перенос энергии внутри тела подобен переносу энергии в сплошной среде. Перенос энергии в сплошной среде происходит путем перемещения в пространстве среды продольных волн упругих колебаний. Поскольку сплошную среду можно рассматривать как огромное по размерам или даже как бесконечное тело, постольку перенос энергии в конечном теле и перенос энергии в сплошной среде обусловливается единым принципом действия упругих деформаций. В твердом теле упругие силы, и силы сцепления частиц сравнимы. В жидкостях и газах упругие силы значительно больше сил сцепления частиц. Поэтому, механические свойства движений твердых тел, жидкостей и газов различны, но принцип движения в каждом случае одинаков.

В теле, или в сплошной среде импульс приложенной силы смещает частицы на поверхности вещества по направлению действия. Упругие силы, возникающие при сближении смежных частиц, отталкивают и смещают последние, чем и обусловливается продолжение последовательного, конечного и непрерывного распространения действия импульса упругой силы. Внутри тела величина смещение частиц ограничивается упругими силами, действующими между частицами вещества, но на конечной поверхности тела смещение частиц ограничивают упругие силы, действующие между частицами окружающей среды, как правило, жидкой или газообразной. Поскольку, они значительно меньше, то смещение частиц на этой поверхности тела больше чем смещение внутренних частиц, в результате чего тело занимает большее место в пространстве. Последовательные импульсы действующей силы порождают движение. Поэтому, при движении тело увеличивает свои размеры по направлению действия силы. Чем больше импульс приложенной силы, тем большее место оно занимает в пространстве, и, следовательно, тем большее ускорение получает тело. Непрерывное действие импульсов увеличивает смещение частиц, и тем самым увеличивает скорость тела. Чем больше смещение частиц, тем большее место оно занимает в пространстве, и, следовательно, чем больше скорость тела, тем больше его протяженность по направлению движения. Очевидно, по природе вещей тело не может сокращаться в процессе движения. Подобно тому, как температура изменяет объем тела, действие приложенной силы изменяет протяженность тела и величину объемлющего его пространства, поэтому, чем больше скорость тела, тем больше протяженность места, которое оно занимает в пространстве. Следовательно, изменяется не пространство, изменяется протяженность тела в пространстве.

По прекращению действия внешней силы, силы сцепления частиц притягивают предыдущие частицы, и по инерции возникают колебания частиц, которые сохраняют движение тела. Если импульс приложенной силы превосходит силу сцепления частиц, то тело разрушается. Так как приращение скорости приводит к растяжению частиц, то силы сцепления между частицами тела ограничивают его предельно допустимую скорость. Поэтому, чтобы движущееся тело могло превзойти эту скорость, необходимо создавать дополнительно местное действие, ограничивающее растяжение его частиц.

Если на тело действует несколько сил, то возникает сложное движение, составными частями которого являются простые движения. Прямолинейные сложные движения просты, и не вызывают затруднений при их исследовании. Сущность криволинейных движений усложняется тем, что в процессе движения возникает действие центробежных сил, поэтому, при исследовании криволинейных движений необходимо выявить физическую сущность центробежной силы.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Принцип относительности Галилея. Связь между координатами произвольной точки. Правило сложения скоростей в классической механике. Постулаты классической механики Ньютона. Движение быстрых заряженных частиц. Скорость распространения света в вакууме.

    презентация [193,4 K], добавлен 28.06.2013

  • Принцип относительности Галилея. Закон сложения скоростей. Постулаты Эйнштейна, их значение. Преобразования Лоренца и следствия из них. Интерферометр Майкельсона и принципы. Сложение скоростей в релятивистской механике. Взаимосвязь массы и энергии покоя.

    презентация [1,4 M], добавлен 31.10.2016

  • Характеристика законов Ньютона и законов сил в механике. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Принцип суперпозиции. Фундаментальные взаимодействия. Система частиц. Центр масс (центр инерции). Алгоритм решения задач динамики.

    презентация [3,0 M], добавлен 25.05.2015

  • История развития кинематики как науки. Основные понятия этого раздела физики. Сущность материальной точки, способы задания ее движения. Описание частных случаев движения в зависимости от ускорения. Формулы равномерного и равноускоренного движения.

    презентация [1,4 M], добавлен 03.04.2014

  • Законы сохранения в механике. Проверка закона сохранения механической энергии с помощью машины Атвуда. Применение закона сохранения энергии для определения коэффициента трения. Законы сохранения импульса и энергии.

    творческая работа [74,1 K], добавлен 25.07.2007

  • Бесконечное и неделимое. Обсуждение Галилеем природы пустоты и возможности ее присутствия в телах. Сходство его теории с идеями Н. Кузанского. Теория движения Галилея. Представитель физики импетуса Дж. Бенедетти. Изменение античного понятия материи.

    реферат [35,7 K], добавлен 16.11.2013

  • Определение поступательного и вращательного движения твердого тела. Кинематический анализ плоского механизма. Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы. Применение общего управления динамики к движению.

    контрольная работа [415,5 K], добавлен 21.03.2011

  • Правила выполнения контрольных работ. Кинематика поступательного движения. Силы в механике. Закон сохранения импульса. Затухающие и вынужденные колебания. Волны, механизм их возникновения. Звук, его характеристики. Распределения Максвелла и Больцмана.

    методичка [253,8 K], добавлен 02.06.2011

  • Краткий очерк жизни, личностного и творческого становления английского физика и математика Исаака Ньютона. Разработка теории гравитации и вычисление с ее помощью орбиты Луны. Законы движения и их значение в классической механике. Опыты с призмой.

    реферат [24,0 K], добавлен 13.06.2009

  • Сущность физики как науки о формах движения материи и их взаимных превращениях. Теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания, ее методы исследований. Основные величины, используемые в механике, молекулярной физике, термодинамике и оптике.

    лекция [339,3 K], добавлен 28.06.2013

  • Определение величины сил, приложенных к отдельным участкам конструкции, силы трения, нормальной реакции. Вычисление положения точки на траектории в рассматриваемый момент времени. Применение теоремы об изменении количества движения к механической системе.

    контрольная работа [458,3 K], добавлен 23.11.2009

  • Краткая биография Исаака Ньютона. Явление инерции в классической механике. Дифференциальный закон движения, описывающий зависимость ускорения тела от равнодействующей всех приложенных к телу сил. Третий закон Ньютона: принцип парного взаимодействия тел.

    презентация [544,5 K], добавлен 20.01.2013

  • Определение реакций опор твердого тела, скорости и ускорения точки. Интегрирование дифференциальных уравнений движения материальной точки. Теоремы об изменении кинетической энергии механической системы. Уравнение Лагранжа второго рода и его применение.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 15.10.2011

  • "Планетарная модель" атома Бора в основе квантовой механики, ее основные принципы, идеи и значение. Попытки объяснить корпускулярные и волновые свойства вещества в квантовой (волновой) механике. Анализ волновой функции и ее вероятностного смысла.

    реферат [90,7 K], добавлен 21.11.2011

  • Вариационная формулировка первого начала термодинамики. Вариационное уравнение Седова и Лагранжа в механике сплошной среды. Принцип минимума потенциальной энергии и дополнительной работы. Малые отклонения от положения термодинамического равновесия.

    курсовая работа [815,3 K], добавлен 05.01.2013

  • Основные положения и постулаты кинематики – раздела теоретической механики. Теоретические основы: определения, формулы, уравнения движения, скорости и ускорения точки, траектории; практические примеры в виде решения наиболее типичных задач кинематики.

    методичка [898,8 K], добавлен 26.01.2011

  • Фундаментальные понятия квантовой механики: гипотеза де Бройля, принцип неопределённостей Гейзенберга. Квантовое состояние, сцепленность, волновая функция. Эксперимент над квантовомеханической системой: движение микрочастиц, принципы проведения измерений.

    реферат [99,1 K], добавлен 26.09.2011

  • Основные принципы и законы в классической механике. Специальная теория относительности в пространстве и времени. Относительность одновременности. Изучение роли категории "пространство" и "время" в построении физической картины мира. Принцип инерции.

    презентация [4,3 M], добавлен 11.06.2019

  • Теоретическая механика (статика, кинематика, динамика). Изложение основных законов механического движения и взаимодействия материальных тел. Условия их равновесия, общие геометрические характеристики движения и законы движения тел под действием сил.

    курс лекций [162,2 K], добавлен 06.12.2010

  • Предпосылки создания теории относительности А.Эйнштейна. Относительность движения по Галилею. Принцип относительности и законы Ньютона. Преобразования Галилея. Принцип относительности в электродинамике. Теория относительности А.Эйнштейна.

    реферат [16,0 K], добавлен 29.03.2003

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.