Частина i механіка
Механіка - розділ фізики, в якому вивчаються механічний рух матеріальних тіл і взаємодії між ними.
Рух тіл зі швидкостями, набагато меншими швидкості світла, є предметом вивчення класичної механіки. Її прийнято називати ньютонівської механікою, оскільки Ісаак Ньютон вніс колосальний вклад в розвиток класичної механіки.
Рух тіл зі швидкостями, порівнянними зі швидкістю світла, вивчає релятивістська механіка. В основі релятивістської механіки лежить спеціальна теорія відносності, розроблена на початку ХХ ст. АльбертомЕйнштейном.
Релятивістська механіка не спростовує висновки класичної механіки. При малих швидкостях руху матеріальних тіл висновки, отримані на основі класичної та релятивістської механіки, збігаються. Це означає, що релятивістська механіка просто має більш широку сферу застосування, ніж механіка класична.
Механіка ділиться на три основні розділи: кінематику, динаміку і статику.
Кінематика - це розділ механіки, який вивчає механічний рух тіл без урахування обумовлюють його причин.
Динаміка - розділ механіки, який вивчає рух тіл з урахуванням причин, його що обумовлюють.
Статика - розділ механіки, який вивчає умови рівноваги матеріальних тіл.
Перш ніж перейти до вивчення механіки, необхідно ввести кілька понять, які використовуються в цьому розділі.
Механічний рух - це процес зміни положення тіла відносно інших тіл.
Зверніть увагу, що один і той же тіло відносно різних тіл може рухатися по-різному. Наприклад, людина сидить в рухомому автомобілі. Щодо автомобіля він нерухомий, а щодо землі рухається. Отже, перед тим як приступати до опису руху, необхідно вибрати тіло відліку.
Тіло відліку - це тіло, відносно якого буде визначатися становище інших тіл.
Вибір тіла відліку здійснюють в залежності від ситуації. Наприклад, якщо необхідно розрахувати рух тіла, що переміщається по Землі, то можна в якості тіла відліку вибрати Землю. Якщо ж необхідно розрахувати рух космічного апарату, що здійснює міжпланетний політ, то в якості тіла відліку зручніше вибрати Сонце.
Сістемойотсчёта називається сукупність системи координат і годинника, пов'язаних з тілом відліку.
Сістемакоордінат дозволяє точно задати три незалежні величини (координати), які визначають положення матеріальної точки відносно початку координат. В даному курсі буде використовуватися декартова система координат, а в якості координат - величина, у іz. відлічувані уздовж осей координат.
Однак визначення координат тіла є не дуже простим завданням. Справа в тому, що різні точки одного і того ж тіла будуть мати різні координати. Описати положення всіх точок матеріального тіла неможливо - їх занадто багато. Тому виникає проблема: координати якої саме точки слід описувати? Але в ряді випадків можна знехтувати розмірами тіла і розглядати його як матеріальну точку.
Матеріальна точка - це тіло, розмірами якого в умовах даної задачі можна знехтувати. Маса матеріальної точки дорівнює масі тіла.
Можливість зневаги розмірами тіл залежить не від їх величини, а від умов завдання. Розмірами одного і того ж тіла в одному завданню знехтувати можна, а в іншого - не можна. Наприклад, якщо необхідно визначити координати космічного корабля відносно Землі, його розмірами можна знехтувати. Але якщо необхідно визначити координати космічного корабля щодо станції при їх стикування, то при розрахунку траєкторії причалювання знехтувати розмірами кораблів не можна.
У тих випадках, коли знехтувати розмірами теля не можна, використовується поняття абсолютно твердого тіла.
Абсолютно тверде тіло - це тіло, яке не деформується в процесі руху. Іншими словами, це тіло, відстань між будь-якими двома точками якого в процесі руху незмінно.
Абсолютно твердих тіл не існує, все реальні тіла здатні деформуватися. Тому поняття абсолютно твердого тіла - абстракція, якою зручно користуватися в механіці.
Крім перерахованих необхідно ввести ще одне поняття - траєкторія.
Траєкторія - це лінія, уздовж якої рухається матеріальна точка.