Что такое механика? Предмет, задачи, разделы

Окружающих мир состоит из материальных объектов, которые взаимодействуют между собой различными способами. Задачей естественных наук, в частности физики, является установление характера этих взаимодействий. Один из прикладных разделов физики называется механика. В статье речь пойдет о том, что такое механика, каков предмет и задачи данной науки, какие существуют отрасли механики.

Механика - это...

Слово "механика" переводится с греческого как "искусство построения машин". Механика - это наука о движении объектов материального мира и их взаимодействии. Иными словами, любое материальное тело занимает какое-либо место в пространстве. Его перемещение называется механическим движением. Это движение, а также то, как тела при нем взаимодействуют друг с другом, и изучает механика.

Спектр исследований этой науки очень широк. Он включает изучение движения небесных тел, перемещения летательных аппаратов, машин, динамики жидкостей и газов.

механика предмет

Предмет и задачи

Понять, что такое механика, поможет изучение ее предмета и задач.

Главной задачей является описание механического перемещения объектов - выведение уравнения движения. Это делается с помощью системы координат, угла поворота, скорости и других категорий. Иначе говоря, выведенный закон движения позволяет высчитать положение тела в момент времени.

Предмет механики - это решение задач и вопросов, связанных с исследованием движения или равновесия тел и их взаимодействий при этом.

Разделы механики

Поскольку исследования механики касаются многих сфер науки, в ней выделяют несколько разделов:

  • классическая (механика Ньютона) - изучает движения материальных дел;
  • релятивистская (механика Эйнштейна) - базируется на постулатах теории относительности;
  • квантовая - исследует движение элементарных частиц.

Классическая механика

Механика Ньютона включает следующие направления: кинематику, динамику и статику.

Исаак Ньютон

Кинематика исследует механическое движение тел без учета причин, его вызывающих. Иначе говоря, этот раздел исследует положение тела в пространстве по истечении определенного времени. В основном, законы и исследования кинематики применяются в расчетах движений механизмов и машин.

В области исследования динамической механики находится перемещение материальных объектов в результате воздействия, примененного к ним. Иными словами, эта наука объясняет, почему тело, к которому приложили силу, оказалось в той или иной точке пространства.

Статическая механика изучает равновесие тел под воздействием, приложенным к ним. Она делится на равновесную и неравновесную.

Разделы классической механики изучаются обычно в средней школе. Кроме них, существует еще несколько направлений этой науки:

  • механика сплошных сред;
  • статистическая;
  • теоретическая;
  • вычислительная и др.

Механика релятивистская

Что такое механика Эйнштейна? Если тела движутся с очень высокой скоростью, например, близкой к скорости света, то физические законы для них становятся иными. Время и пространство изменяют свои свойства по отношению к таким телам. Вопросы этих искажений и изучает релятивистская механика.

релятивистская механика

Слово "релятивистский" означает "относительный". Поэтому постулаты эйнштейновский теории относительности играют здесь важную роль.

В классической механике существует три измерения: длина, ширина и высота. Релятивистская добавляет еще одно измерение - время. Таким образом, пространство считается четырехмерным, и перемещение тел и их характеристики будут зависеть не только от направления движения, но и от скорости.

Эйнштейн считал, что для движущихся наблюдателей время течет медленнее, чем для находящихся в состоянии покоя. Чем выше скорость - тем медленнее время. При достижении скорости света время совсем остановилось бы.

Квантовая механика

Эта наука является составляющей квантовой физики. Обе они исследуют законы мира элементарных частиц - нуклонов, электронов, кварков и т. д.

Классическая механика, описывающая явления макромира, не способна объяснить движения, происходящие на уровне элементарных частиц. Эти задачи взяла на себя квантовая механика. Эта наука является достаточно молодой, и в ее области еще много неисследованного.

Слово "квант" означает любую неделимую единицу чего-либо.

Примеры квантов:

  • фотон - частица электромагнитного излучения;
  • глюон - частица векторного поля;
  • гравитон - квант гравитационного взаимодействия;
  • фонон - квант колебаний кристаллов.
квантовая механика

Итак, что такое механика? Данный раздел физики изучает материальные тела, их перемещения в пространстве, законы перемещений и взаимодействие движущихся тел между собой. Самые обширные ее разделы это классическая, релятивистская и квантовая.