Механіка

Механіка (грэч. μηχανική — машына, прыстасаванне) — навука пра механічны рух матэрыяльных цел і ўзаемадзеянні, што пры гэтым адбываюцца паміж імі.

Гэта раздзел фізікі, што вывучае заканамернасці механічнага руху і прычыны, што яго выклікаюць. Разглядае рухі матэрыяльных пунктаў, іх дыскрэтных сістэм і суцэльных асяроддзяў.

Раздзелы механікі

Класічная механіка

${\vec {F}}={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}(m{\vec {v}})$ Другі закон Ньютана

Гісторыя… Фундаментальныя паняцці Прастора · Час · Маса · Сіла Энергія · Імпульс Фармулёўкі Ньютанаўская механіка Лагранжава механіка Гамільтанава механіка Фармалізм Гамільтана — Якобі Раздзелы Прыкладная механіка Нябесная механіка Механіка суцэльных асяроддзяў Геаметрычная оптыка Статыстычная механіка Вучоныя Галілей · Кеплер · Ньютан Эйлер · Лаплас · Д’Аламбер Лагранж · Гамільтан · Кашы

Класічная механіка (ці проста механіка), у аснове якой ляжаць законы Ньютана, падзяляецца на статыку (вывучае раўнавагу цел), кінематыку (геаметрычныя ўласцівасці руху без уліку мас і сіл) і дынаміку (рух з улікам дзеяння сіл). Складаныя механічныя сістэмы (машыны, механізмы, сістэмы з вялікай колькасцю часціц), рух якіх абмежаваны механічнымі сувязямі, вывучаюцца аналітычнай механікай. У класічнай механіцы разглядаюцца рухі макраскапічных цел са скарасцямі, значна меншымі за скорасць святла (рухі з калясветлавымі скарасцямі вывучае рэлятывісцкая механіка, а рух мікрачасціц з улікам іх хвалевых уласцівасцей — квантавая механіка).

Механіка суцэльных асяроддзяў

Суцэльнае асяроддзе Класічная механіка Закон захавання масы · Закон захавання імпульсу Тэорыя пругкасці Напружанне · Тэнзар · Цвёрдыя целы · Пругкасць · Пластычнасць · Закон Гука · Рэалогія · Вязкапругкасць Гідрадынаміка Вадкасць · Гідрастатыка · Гідрадынаміка · Вязкасць · Ньютанаўская вадкасць · Неньютанаўская вадкасць · Паверхневае нацяжэнне Асноўныя ўраўненні Ураўненне неразрыўнасці · Ураўненне Эйлера · Ураўненні Наўе — Стокса · Ураўненне дыфузіі · Закон Гука Вядомыя вучоныя Ньютан · Гук Бернулі · Эйлер · Кашы · Стокс · Наўе

Квантавая механіка

$\Delta x\cdot \Delta p_{x}\geqslant {\frac {\hbar }{2}}$

Прынцып нявызначанасці Гейзенберга

Уводзіны Матэматычныя асновы Аснова Класічная механіка · Інтэрферэнцыя · Бра і кет · Гамільтаніян · Старая квантавая тэорыя Фундаментальныя паняцці Квантавы стан · Квантавая назіраемая · Хвалевая функцыя · Квантавая суперпазіцыя · Квантавая счэпленасць · Змяшаны стан · Вымярэнне · Нявызначанасць · Прынцып Паўлі · Дуалізм · Дэкагерэнцыя · Тэарэма Эрэнфеста · Тунэльны эфект Эксперыменты Вопыт Дэвісана — Джэрмера · Вопыт Попера · Вопыт Штэрна — Герлаха · Вопыт Юнга · Праверка няроўнасцей Бела · Фотаэфект · Эфект Комптана Фармулёўкі Прадстаўленне Шродзінгера · Прадстаўленне Гейзенберга · Прадстаўленне ўзаемадзеяння · Матрычная квантавая механіка · Інтэгралы па траекторыях · Дыяграмы Фейнмана Ураўненні Ураўненне Шродзінгера · Ураўненне Паўлі · Ураўненне Клейна — Гордана · Ураўненне Дзірака · Ураўненне фон Неймана · Ураўненне Блоха · Ураўненне Ліндблада · Ураўненне Гейзенберга Інтэрпрэтацыі Капенгагенская інтэрпрэтацыя · Тэорыя схаваных параметраў · Шматсусветная Развіццё тэорыі Квантавая тэорыя поля · Квантавая электрадынаміка · Квантавая хромадынаміка · Квантавая гравітацыя Складаныя тэмы Квантавая тэорыя поля · Квантавая гравітацыя · Тэорыя ўсяго Вядомыя вучоныя Планк · Эйнштэйн · Шродзінгер · Гейзенберг · Ёрдан · Бор · Паўлі · Дзірак · Фок · Борн · дэ Бройль · Ландау · Фейнман · Бом · Эверэт

Механіка ўключае раздзелы (якія шмат у чым перакрываюцца):

• класічная механіка
• тэарэтычная механіка
• нелінейная дынаміка
• рэлятывісцкая механіка
• квантавая механіка
• нябесная механіка
• негаланомная механіка
• тэорыя ваганняў
• тэорыя ўстойлівасці і катастроф
• механіка суцэльных асяроддзяў
• тэорыя пругкасці
• тэорыя пластычнасці
• спадчынная механіка
• механіка разбурэнняў
• статыстычная механіка
• вылічальная механіка
• супраціўленне матэрыялаў
• будаўнічая механіка

У залежнасці ад стану рэчыва, якое даследуецца, вылучаюць механіку цвёрдага цела, механіку суцзльных асяроддзяў (вадкасці і газу); плазмы; механіку сыпкіх асяроддзяў; механіку цел пераменнай масы. У апошні час з'явіліся новыя раздзелы механікі: фізіка-хімічная механіка (улічвае працяканне фізічных і хімічных працэсаў пры механічных рухах і ўзаемадзеяннях), біяробатамеханіка і інш.

Гісторыя

Механіка – гэта раздзел фізікі, які вывучае асноўныя уласцівасці найпрасцейшай формы руху матэрыі – механічнага руху. Механічны рух – гэта змяненне становішча цела ў прасторы адносна іншых цел з цягам часу.

Першыя працы па даследаванні розных механічных з’яў, у тым ліку па даследаванні руху касмічных цел, з’явіліся ў часы антычнасці. Знакамітыя вучоныя старажытнай Грэцыі першымі сталі звяртацца да навуковага светапогляду, каб тлумачыць розныя з’вы навакольнага свету. Сярод іх асобае месца займаюць выдатныя вучоныя Дэмакрыт (460-370 да н.э.), Арыстоцель (384-322 да н.э.) і Архімед (287-212 да н.э.).

Паводле Арыстоцеля, фізіка ў аснове сваёй абстрактная. Першасныя якасці матэрыі – дзве пары процілегласцей: «цёплае – халоднае» і «сухое – вільготнае». Злучэнню «халоднага з сухім» адпавядае зямля, «цёплага з вільготным» - паветра, «цёплага з сухім» - агонь. Вядомы даследаванні Арыстоцеля ў механіцы, акустыцы, оптыцы. Знакаміта яго праца «Метафізіка», з якой пачынаецца эра развіцця старажытнай фізічнай і механічнай навук.

Шмат адкрыццяў і вынаходак у матэматыцы, фізіцы і астраноміі належаць Архімеду. У прыватнасці, Архімед пабудаваў машыну для арашэння палёў, вінт, рычаг, блок, ваенныя кідальныя машыны. Заклаў асновы гідрастатыкі (аднаго з раздзелаў механікі). Адкрыў закон дзеяння вадкасці і газу на пагружанае ў іх цела (закон Архімеда).

Адным з заснавальнікаў сучасных ідэй аб атамна-малекулярнай будове рэчываў фізічных цел з’яўляецца старажытны філосаф-матэрыяліст Дэмакрыт. Паводле яго ідэй (якія маюць назву атамістыкі), усе целы, якія існуюць у навакольнай прасторы, складаюцца з дробных непадзельных часцінак – атамаў.

На жаль, ідэі навуковага светапогляду антычнай Грэцыі, распрацаваныя выдатнымі вучонымі Арыстоцелем, Архімедам і Дэмакрытам, былі забыты на вельмі працяглы перыяд. У першую чаргу гэта было звязана з развіццём тэалагічных догмаў і кіраваннем рэлігіі над усімі сферамі тагачаснага грамадства. Таму у перыяд сярэднявечча навука падвяргалася нападкам царквы, шмат выдатных людзей за свае навуковыя погляды загінулі ад рук палачоў царквы.

Але з пачаткам эпохі Адраджэння у Заходняй Еўропе назіраецца ўздым зацікаўленнасці людзей да праблем навуковага светапогляду. З’яўляюцца вучоныя-даследчыкі у розных галінах навукі, у тым ліку і ў фізіцы.

Навука пашыралася, набывала моцную матэматычнкю і тэарэтычную аснову. Прапанаваліся розныя тэорыі, адкрываліся фундаментальныя законы. Пачала складывацца механічная карціна свету, у фундаменце якой стаялі такія знакамітыя вучоныя-фізікі, як Галілеа Галілей (1564-1642) і Ісаак Ньютан (1643-1727). Таму менавіта ў іх гонар класічная механіка часта называецца механікай Галілея - Ньютана. Але разам з імі асновы класічнай фізікі закладвалі такія выдатныя вучоныя, як Блез Паскаль (1623-1662), Тарычэлі Аванджэліста (1608-1647), Эдм Марыётт (1620-1684), Роберт Бойль (1627-1691), Роберт Гук (1635-1703), Хрысціян Гюйгенс (1629-1695) і іншыя.

Італьянскі фізік і астраном Галілеа Галілей даказаў пастаянства паскарэння свабоднага падзення, першым устанавіў заканамернасці руху па інэрцыі (што стала асновай для закона інэрцыі Ньютана). У 1609 годзе пабудаваў першую падзорную трубу (тэлескоп). Вынайшаў тэрмаскоп (правобраз тэрмометра), сканструяваў гідрастатычныя вагі, распрацоўваў геліацэнтрысцкую сістэму светабудавання Каперніка. Ад Галілея бярэ пачатак фізіка як навука.

У 1643 годзе італьянскі фізік і матэматык Аванджэліста Тарычэлі адкрыў існаванне атмасфернага ціску. Вынайшаў ртутны барометр. Сфармулявай закон выцякання вадкасці праз адтуліны сасуда і вывеў формулу скорасці выцякання (формула Тарычэлі).

У 1653 годзе французскі матэматык, фізік і філосаф Блез Паскаль адкрыў асноўны закон гідрастатыкі (закон Паскаля). Сваімі працамі пацвердзіў існаванне атмасфернага ціску і яго залежнасць ад вышыні. Таксама даказаў, што паветра мае вагу.

У 1676 годзе знакаміты англійскі вучоны-фізік і матэматык Роберт Гук сфармуляваў закон залежнасці модуля сілы пругкасці ад абсалютнай дэфармацыі цела пры пругкіх дэфармацыях (закон Гука) у сваёй анаграмме «Ut tension sic vis» («Як напружанне, так сіла»).

У сваёй знакамітай фундаментальнай працы па фізіцы «Матэматычныя асновы натуральнай філасофіі» (1687) вялікі англійскі вучоны, фізік, матэматык і астраном Ісаак Ньютан сфармулявай адкрытыя ім закон сусветнага прыцягнення і асноўныя законы механікі (першы, другі і трэці законы Ньютана, або закон інэрцыі, асноўны закон дынамікі і закон дзеяння і супрацьдзеяння адпаведна). Шмат работ Ньютан прысвяціў вывучэнню трэння, стварыў фізічную карціну свету, шмат адкрыццяў зрабіў у оптыцы. Адкрыў з'яву дысперсіі святла, распрацаваў карпускулярную тэорыю святла.

Далейшае развіццё механікі звязана з імёнамі Л. Эйлера, Д. Бернулі, Ж. Д'Аламбера (асноўныя працы па механіцы вадкасці і газу), Ж. Лагранжа (варыяцыйлае вылічэнне, аналітычная механіка). 3 прац А. Эйнштэйна пачаўся этап развіцця рэлятывісцкай, Л. Больцмана і Дж. Гібса — статыстычнай, М. Планка і Н. Бора — квантавай механікі.