www.wikidata.uk-ua.nina.az
Klasichna mehanika rozdil fiziki yakij vivchaye ruh na osnovi zakoniv Nyutona ta principu vidnosnosti Galileya Tomu yiyi chasto nazivayut Nyutonovoyu mehanikoyu Klasichnu mehaniku vikoristovuyut yaksho mozhna znehtuvati kvantovimi ta relyativistskimi efektami Klasichnu mehaniku podilyayut na kinematiku yaka vivchaye ruh til ne beruchi do uvagi sili dinamiku yaka vivchaye ruh til pid diyeyu sil statiku tobto fiziku til u spokoyi vivchaye pitannya yihnoyi rivnovagi Ob yekti yaki vivchayutsya mehanikoyu nazivayut mehanichnimi sistemami Zavdannyam mehaniki ye vivchennya vlastivostej mehanichnih sistem zokrema yihnoyi evolyuciyi v chasi Bazovimi ponyattyami klasichnoyi mehaniki ye ponyattya sili masi ta ruhu Masa v klasichnij mehanici viznachayetsya yak mira inertnosti tobto zdatnosti tila do zberezhennya stanu spokoyu abo rivnomirnogo pryamolinijnogo ruhu za vidsutnosti diyi na nogo sil Z drugogo boku sili yaki diyut na tilo zminyuyut stan jogo ruhu viklikayuchi priskorennya Vzayemodiya cih dvoh efektiv i ye golovnoyu temoyu mehaniki Nyutona Inshimi vazhlivimi ponyattyami cogo rozdilu fiziki ye energiya impuls moment impulsu yaki mozhut peredavatis mizh ob yektami v procesi vzayemodiyi Energiya mehanichnoyi sistemi skladayetsya z yiyi kinetichnoyi energiyi ruhu ta potencialnoyi zalezhnoyi vid polozhennya tila vidnosno inshih til energij Shodo cih fizichnih velichin diyut fundamentalni zakoni zberezhennya Zmist 1 Istoriya 1 1 Shodzhennya do vershin 1 2 Rozvitok teoretichnoyi mehaniki 1 3 Rozvitok mehaniki sucilnih seredovish 2 Obmezhennya klasichnoyi mehaniki 3 Matematichnij aparat ta zagalni abstrakciyi 4 Osnovi teoriyi 4 1 Kinematika 4 1 1 Oznachennya 4 1 2 Zadachi 4 1 3 Obertannya 4 2 Dinamika 4 2 1 Dinamika obertannya 4 2 2 Princip Galileya 4 3 Energiya 4 3 1 Zakoni zberezhennya 4 4 Statika 5 Formalizmi 5 1 Mehanika Lagranzha 5 2 Mehanika Gamiltona 6 Mehanika sucilnih seredovish 7 Vazhlivi zadachi klasichnoyi mehaniki 8 Div takozh 9 LiteraturaIstoriya RedaguvatiShodzhennya do vershin Redaguvati Osnovi klasichnoyi mehaniki zaklali Galileo Galilej a takozh Mikolaj Kopernik i Jogann Kepler pri vivchenni zakonomirnostej ruhu nebesnih til i dovshij chas mehanika i fizika rozglyadalisya v konteksti opisu astronomichnih podij U svoyih robotah Kopernik vidznachav sho obchislennya zakonomirnostej ruhu nebesnih til mozhe buti znachno sprosheno yaksho vidijti vid principiv zakladenih Aristotelem i vvazhati Sonce a ne Zemlyu vidpravnoyu tochkoyu dlya takih obchislen tobto zdijsniti perehid vid geocentrichnoyi do geliocentrichnoyi sistem Ideyi geliocentrichnoyi sistemi dali buli formalizovani Keplerom v jogo troh zakonah ruhu nebesnih til Zokrema drugij zakon Keplera stverdzhuye sho vsi planeti sonyachnoyi sistemi ruhayutsya eliptichnimi orbitami sho mayut odnim zi svoyih fokusiv Sonce Nastupnij vazhlivij vklad v pidvalini klasichnoyi mehaniki buv zdijsnenij Galileyem yakij doslidzhuyuchi fundamentalni zakonomirnosti mehanichnogo ruhu til zokrema pid vplivom sil zemnogo tyazhinnya sformulyuvav p yat universalnih zakoniv ruhu Ale vse zh lavri osnovnogo fundatora klasichnoyi mehaniki nalezhat Isaakovi Nyutonu yakij u svoyij roboti Matematichni nachala naturalnoyi filosofiyi zdijsniv sintez tih ponyat z fiziki mehanichnogo ruhu yaki buli sformulovani jogo poperednikami Nyuton sformulyuvav tri fundamentalni zakoni ruhu yaki buli nazvani jogo imenem a takozh zakon vsesvitnogo tyazhinnya yakij pidvodiv risku pid doslidzhennyami Galileyem yavisha vilnogo padinnya til Takim chinom bula stvorena nova na zaminu zastarilij Aristotelevij kartina svitu ta bazovih jogo zakoniv Rozvitok teoretichnoyi mehaniki Redaguvati Nadali tverdo spirayuchis na osnovu zakladenu zakonami Nyutona mehanika rozvivala metodi rozv yazuvannya dedali shirshogo kola zadach zokrema zadach prikladnogo znachennya sho opisuyut ruh til u navkolishnomu sviti Buli rozglyanuti zadachi obertannya til i zaprovadzheni ponyattya kutovoyi shvidkosti momentu inerciyi ta momentu impulsu Rozglyad zadach pro ruh til z nakladenimi na nih obmezhennyami v yazyami dozvoliv zaprovaditi ponyattya sil reakciyi Zavdyaki pracyam Leonarda Ejlera Zhozefa Luyi Lagranzha Zhana d Alambera ta inshih buv zroblenij nastupnij vazhlivij krok u vivchenni mehanichnih sistem pokazano sho znahodzhennya trayektoriyi ruhu zvoditsya do zadachi optimizaciyi pevnogo funkcionalu yakij otrimav nazvu diyi Osnovni rivnyannya cogo pidhodu rivnyannya Lagranzha cilkom analogichni drugomu rivnyannyu Nyutona ale dozvolyayut otrimuvati rozv yazok shirokogo kola zadach legshe vimagayuchi odnak bilshogo obsyagu znan Use ce zapochatkuvalo rozvitok teoretichnoyi mehaniki U ramkah teoretichnoyi mehaniki Vilyam Roven Gamilton zaproponuvav she odne formulyuvannya zakoniv mehaniki yake otrimalo nazvu gamiltonovoyi mehaniki Pidhid Gamiltona viyavivsya osoblivo zruchnim dlya statistichnoyi mehaniki sho rozglyadaye mehanichni sistemi yaki skladayutsya z duzhe velikogo chisla chastinok Na nogo takozh spirayetsya kvantova mehanika Matematichno vishukanim rozdilom teoretichnoyi mehaniki ye analitichna mehanika sho rozglyadaye zadachi perehodu vid odnih uzagalnenih zminnih do inshih j formulyuye she odne zagalne rivnyannya ruhu rivnyannya Gamiltona Yakobi a takozh robit taki uzagalnennya yak teorema Liuvillya pro zberezhennya fazovogo ob yemu Teorema Neter zv yazala mizh soboyu zakoni zberezhennya ta simetriyu mehanichnih sistem Rozvitok mehaniki sucilnih seredovish Redaguvati Poryad iz rozvitkom mehaniki materialnih tochok i til skinchennogo rozmiru rozvivalasya takozh mehanika sucilnih seredovish sho dozvolyaye rozv yazuvati zadachi deformaciyi techiyi ridin ta gaziv a takozh poshirennya hvil napriklad zvukovih V mehanici sucilnih seredovish vikoristovuyutsya ponyattya neperervnih poliv yaki kozhnij tochci seredovisha stavlyatsya u vidpovidnist pevni znachennya zminnih Rozvitok ciyeyi teoriyi prohodiv u 18 19 stolittyah odnochasno z rozvitkom vektornogo chislennya rozdilu matematiki sho vivchaye vektorni polya Zakon Guka sho opisuye pruzhnij vidguk na deformaciyu nabrav elegantnoyi tenzornoyi formi Bulo sformulovane osnovne rivnyannya techiyi ridin ta gaziv rivnyannya Nav ye Stoksa Mehanika sucilnih seredovish prodovzhuye rozvivatisya j u 21 stolitti oskilki vona pov yazana z rozv yazannyam vazhlivih praktichnih zadach stijkosti sporud i konstrukcij Osoblivogo znachennya nabuvaye teoriya rujnuvannya materialiv Rivnyannya Nav ye Stoksa sho opisuye ruh ridin zalishayetsya viklikom dlya matematichnih metodiv oskilki nadijni rozv yazki mozhna otrimati tilki dlya laminarnoyi techiyi a ne dlya turbulentnoyi Obmezhennya klasichnoyi mehaniki Redaguvati Klasichna mehanika daye tochni rezultati dlya sistem yaki mi zustrichayemo v povsyakdenni Ale voni stayut nekorektnimi dlya sistem shvidkist yakih nablizhayetsya do shvidkosti svitla de vona zaminyuyetsya relyativistskoyu mehanikoyu abo dlya duzhe malih sistem de diyut zakoni kvantovoyi mehaniki Dlya sistem yaki poyednuyut obidvi ci vlastivosti zamist klasichnoyi mehaniki zastosovuyetsya relyativistska kvantova teoriya polya Dlya sistem z duzhe velikoyu kilkistyu skladovih abo stupeniv svobodi klasichna mehanika takozh mozhe buti adekvatnoyu natomist vikoristovuyutsya metodi statistichnoyi mehaniki Klasichna mehanika ye shiroko vzhivanoyu tomu sho vona po pershe nabagato prostisha ta legsha v zastosuvanni nizh perelicheni vishe teoriyi ta po druge maye veliki mozhlivosti dlya aproksimaciyi i zastosuvannya dlya duzhe shirokogo klasu fizichnih ob yektiv pochinayuchi zi zvichnih takih yak dziga abo m yach do velikih astronomichnih ob yektiv planeti galaktiki ta zovsim mikroskopichnih organichni molekuli Hocha klasichna mehanika ye zagalom sumisnoyu z inshimi klasichnimi teoriyami takimi yak klasichna elektrodinamika ta termodinamika vse zh isnuyut deyaki nevidpovidnosti mizh cimi teoriyami yaki buli znajdeni naprikinci 19 stolittya Voni mozhut buti virisheni metodami suchasnishoyi fiziki Zokrema rivnyannya klasichnoyi elektrodinamiki neinvariantni vidnosno peretvoren Galileya Shvidkist svitla vhodit u nih yak konstanta sho oznachaye sho klasichna elektrodinamika i klasichna mehanika mogli b buti sumisnimi tilki v odnij vibranij sistemi vidliku pov yaznanij z efirom Odnak eksperimentalna perevirka ne viyavila isnuvannya efiru sho prizvelo do stvorennya specialnoyi teoriyi vidnosnosti v ramkah yakoyi rivnyannya mehaniki buli modifikovani Principi klasichnoyi mehaniki takozh nesumisni z deyakimi tverdzhennyami klasichnoyi termodinamiki sho prizvodit do paradoksu Gibbsa zgidno z yakim nemozhlivo tochno vstanoviti entropiyu ta do ultrafioletovoyi katastrofi v yakij absolyutno chorne tilo povinno viprominyuvati neskinchennu kilkist energiyi Dlya podolannya cih nesumisnostej bula stvorena kvantova mehanika Matematichnij aparat ta zagalni abstrakciyi RedaguvatiBazovij matematichnij aparat klasichnoyi mehaniki diferencijne ta integralne chislennya rozroblene specialno dlya cogo Nyutonom ta Lejbnicem V klasichnomu formulyuvanni mehanika buduyetsya na troh zakonah Nyutona Klasichna mehanika vikoristovuye ponyattya absolyutnogo prostoru v yakij pomisheno vsi fizichni tila j absolyutnogo chasu nezalezhnogo vid sposterigacha Vona takozh spirayetsya na princip dalekodiyi za yakim diya odnogo tila na inshe peredayetsya momentalno i ne vimagaye poserednika Osnovi teoriyi RedaguvatiKlasichna mehanika vikoristovuye abstrakciyu materialnoyi tochki yak tila rozmirami yakogo mozhna znehtuvati Ruh materialnoyi tochki viznachayetsya nevelikoyu kilkistyu parametriv polozhennyam masoyu ta prikladenimi do neyi silami Naspravdi rozmiri kozhnogo tila z yakim maye spravu klasichna mehanika ne ye nulovimi Chastinki yaki spravdi mozhna vvazhati materialnimi tochkami taki yak elektron pidkoryayutsya zakonam kvantovoyi mehaniki Tila z nenulovimi rozmirami mayut nabagato skladnishu povedinku adzhe yihnij vnutrishnij stan mozhe zminyuvatis napriklad m yach u rusi mozhe she j obertatis Vse zh do takih til mozhut zastosovuvatisya rezultati otrimani dlya materialnih tochok yaksho rozglyadati yih yak sukupnosti z velikoyi kilkosti zv yazanih materialnih tochok Taki skladni ob yekti mozhut povoditi sebe yak materialni tochki yaksho yihni rozmiri nesuttyevi v masshtabah konkretnoyi fizichnoyi zadachi Pri opisi obertannya vikoristovuyetsya insha zruchna abstrakciya absolyutno tverdogo tila tobto tila yake ne deformuyetsya Kinematika Redaguvati Dokladnishe KinematikaRozdil klasichnoyi mehaniki sho nazivayetsya kinematikoyu daye oznachennya velichin yakim opisuyetsya ruh tila zokrema materialnoyi tochki polozhennya shvidkosti priskorennya Oznachennya Redaguvati Polozhennya materialnoyi tochki viznachayetsya vidnosno fiksovanoyi tochki v prostori yaka nazivayetsya pochatkom koordinat Vono mozhe buti zadano koordinatami ciyeyi tochki napriklad v dekartovij sistemi koordinat abo radius vektorom r provedenim z pochatku koordinat v cyu tochku V realnosti materialna tochka mozhe ruhatis z plinom chasu tomu radius vektor v zagalnomu vipadku ye funkciyeyu chasu V klasichnij mehanici na vidminu vid relyativistskoyi vvazhayetsya sho plin chasu ye odnakovim v usih sistemah vidliku Trayektoriyeyu nazivayetsya sukupnist usih polozhen materialnoyi tochki yaka ruhayetsya U zagalnomu vipadku vona ye krivoyu liniyeyu vid yakoyi zalezhit vid harakteru ruhu tochki ta obranoyi sistemi vidliku Peremishennya ce vektor yakij z yednuye pochatkove ta kinceve polozhennya materialnoyi tochki Shvidkist abo vidnoshennya peremishennya do chasu protyagom yakogo vono vidbuvayetsya viznachayetsya yak persha pohidna vid peremishennya do chasu v d r d t displaystyle mathbf v d mathbf r over dt U klasichnij mehanici shvidkosti mozhna dodavati ta vidnimati Napriklad yaksho odna mashina yide na zahid zi shvidkistyu 60 km god ta nazdoganyaye inshu yaka ruhayetsya v tomu zh napryamku zi shvidkistyu 50 km god to vidnosno drugoyi mashini persha ruhayetsya na zahid zi shvidkistyu 60 50 10 displaystyle 60 50 10 km god Natomist z perspektivi shvidshoyi mashini povilnisha ruhayetsya zi shvidkistyu 10 km god na shid Dlya viznachennya vidnosnoyi shvidkosti u bud yakomu vipadku zastosovuyutsya pravila vektornoyi algebri dlya dodavannya vektoriv shvidkosti Priskorennya abo shvidkist zmini shvidkosti ce pohidna vid shvidkosti po chasu abo druga pohidna vid peremishennya do chasu a d v d t d 2 r d t 2 displaystyle mathbf a d mathbf v over dt d 2 mathbf r over dt 2 Vektor priskorennya mozhe zminyuvatis yak za velichinoyu tak i za napryamom Zokrema yaksho shvidkist zmenshuyetsya to take priskorennya mozhna nazvati upovilnennyam ale v fizici prijnyato bud yaku zminu shvidkosti nazivati priskorennyam Zadachi Redaguvati U vipadku pryamolinijnogo rivnomirnogo ruhu vzdovzh osi x sho zbigayetsya z napryamkom shvidkosti x t x 0 v t displaystyle x t x 0 vt U vipadku rivnopriskorenogo ruhu v t v 0 a t displaystyle v t v 0 at x t x 0 v t 1 2 a t 2 displaystyle x t x 0 vt frac 1 2 at 2 Shkilni formuli Znayuchi zalezhnist shvidkosti materialnoyi tochki vid chasu ta yiyi polozhennya v pochatkovij moment chasu mozhna znajti yiyi polozhennya v dovilnij moment chasu sho analogichno rozv yazku zadachi pro viznachennya trayektoriyi r t t 0 t v t d t displaystyle mathbf r t int t 0 t mathbf v t prime dt prime Analogichno znayuchi zalezhnist priskorennya vid chasu i pochatkovu shvidkist mozhna znajti shvidkist u bud yakij nastupnij moment chasu v t t 0 t a t d t displaystyle mathbf v t int t 0 t mathbf a t prime dt prime i dali skoristavshis poperednimi formulami polozhennya materialnoyi tochki v bud yakij moment chasu Obertannya Redaguvati Zalezhnist kuta povorotu vid chasu pri odnovisnomu rivnomirnomu obertanni f t f 0 w t displaystyle varphi t varphi 0 omega t Shkilni formuli Dlya opisu obertannya absolyutno tverdogo tila vikoristovuyut dvi sistemi koordinat odna z yakih neporushna a druga zhorstko priv yazana do tila rozglyadayut obertannya odniyeyi sistemi shodo inshoyi Zruchnim sposobom zadannya polozhennya odniyeyi sistemi shodo inshoyi ye kuti Ejlera Analogami shvidkosti j priskorennya dlya obertannya ye kutova shvidkist i kutove priskorennya Kinematichni rivnyannya Ejlera zadayut spivvidnoshennya mizh komponentami vektora kutovoyi shvidkosti ta pohidnimi vid kutiv Ejlera Znayuchi kutovu shvidkist mozhna znajti zalezhnist kutiv povorotu vid chasu Cya zadacha prosta u vipadku odnovisnogo obertannya ale dovoli skladna u razi obertannya trivimirnogo nesimetrichnogo tila Formuli Puanso pov yazuyut polozhennya ortiv zhorstko zv yazanoyi z tilom sistemi vidliku z komponentami vektora kutovoyi shvidkosti Dinamika Redaguvati Zadacha opisu ruhu materialnoyi tochki potrebuye viznachennya tiyeyi sili yaka na neyi diye Napriklad tipovij viraz dlya sili tertya pri rusi tila v gazi abo v ridini viznachayetsya takim chinom F R l v displaystyle mathbf F rm R lambda mathbf v de l displaystyle lambda deyaka konstanta yaka zvetsya koeficiyentom tertya Pislya togo yak viznacheni usi sili na bazi drugogo zakonu Nyutona mozhe buti zapisane diferencijne rivnyannya yake zvetsya rivnyannyam ruhu V nashomu prikladi z lishe odniyeyu siloyu yaka diye na chastinku otrimayemo l v m a m d v d t displaystyle lambda mathbf v m mathbf a m d mathbf v over dt Prointegruvavshi otrimayemo v v 0 e l t m displaystyle mathbf v mathbf v 0 e lambda t m de v 0 displaystyle mathbf v 0 pochatkova shvidkist Ce oznachaye sho shvidkist ruhu ob yekta zmenshuyetsya eksponencialno do nulya Cej viraz v svoyu chergu mozhe buti znovu prointegrovanij dlya otrimannya virazu dlya radius vektora polozhennya tochki v zalezhnosti vid chasu Priklad Ruh pid diyeyu sili tertya Osnovoyu klasichnoyi mehaniki ye zakoni Nyutona Drugij zakon Nyutona yakij zadaye rivnyannya ruhu stverdzhuye sho priskorennya materialnoyi tochki ye pryamo proporcijnim sili yaka na neyi diye a vektor priskorennya napravlenij uzdovzh liniyi diyi ciyeyi sili Inshimi slovami cej zakon pov yazuye silu yaka diye na tilo z jogo masoyu ta priskorennyam Matematichno drugij zakon Nyutona zapisuyetsya tak F d m v d t displaystyle mathbf F d m mathbf v over dt Velichina mv nazivayetsya impulsom Zazvichaj masa m ye nezminnoyu v chasi i zakon mozhe buti perepisanij v prostishij formi F m a m d 2 r d t 2 displaystyle mathbf F m mathbf a m frac d 2 mathbf r dt 2 de a priskorennya Masa tila m ne zavzhdi postijna z plinom chasu Napriklad masa raketi zmenshuyetsya z vikoristannyam palnogo Za takih obstavin poperednye rivnyannya ye nekorektnim i maye buti zastosovana zagalna forma drugogo zakonu Nyutona Yaksho na materialnu tochku diyut dekilka sil vsi voni dodayutsya za pravilami dodavannya vektoriv Dlya mehanichnoyi sistemi sho skladayetsya z kilkoh materialnih tochok druge rivnyannya Nyutona povinno buti zapisane dlya kozhnoyi z nih Rivnyannya Nyutona ye sistemoyu zvichajnih diferencialnih rivnyan drugogo poryadku yaka povnistyu viznachaye zadachu pro evolyuciyu mehanichnoyi sistemi tobto zadachu pro polozhennya kozhnoyi z materialnih tochok sho vhodyat do yiyi skladu yaksho viznacheni pochatkovi polozhennya tochok ta yihni pochatkovi shvidkosti Dinamika obertannya Redaguvati Rozglyadayuchi absolyutno tverde tilo yak sukupnist materialnih tochok iz drugogo zakonu Nyutona mozhna vivesti rivnyannya ruhu dlya obertannya tila Ce rivnyannya za viglyadom shozhe na druge rivnyannya Nyutona de priskorennya treba zaminiti na kutove priskorennya masu na moment inerciyi a silu na moment sili Odnak moment inerciyi ye tenzornoyu velichinoyu i rivnyannya ruhu nabiraye viglyadu M i j I i j ϵ j displaystyle M i sum j I ij epsilon j de M i displaystyle M i komponenti vektora momentu sili I i j displaystyle I ij komponenti momentu inerciyi a ϵ j displaystyle epsilon j komponenti kutovogo priskorennya Princip Galileya Redaguvati Rivnyannya ruhu klasichnoyi mehaniki zadovolnyayut princip vidnosnosti tobto zalishayutsya invariantnimi tobto mayut odnakovij viglyad pri perehodi vid odnoyi inercialnoyi sistemi vidliku do inshoyi sho zadayetsya peretvorennyami Galileya Pri peretvorennyah Galileya plin chasu zalishayetsya nezminim v oboh sistemah vidliku a prostorovi koordinati zminyuyutsya za zakonom r r V t displaystyle mathbf r prime mathbf r prime mathbf V t de V displaystyle mathbf V vidnosna shvidkist ruhu novoyi shtrikohvanoyi sistemi vidliku shodo staroyi Pershij zakon Nyutona postulyuye isnuvannya inercialnih sistem vidliku Spravdi pri takih peretvorennyah pohidna vid shvidkosti tobto priskorennya zalishayetsya nezminnim a sili sho diyut na tila ne zalezhat vid sistemi vidliku i rivnyannya ruhu zberigayut svoyu formu Pri rozglyadi ruhu v neinercialnih sistemah vidliku a inodi ce dovoditsya robiti oskilki napriklad sistema vidliku pov yazana z Zemleyu obertayetsya zavdyaki obertannyu Zemli navkolo svoyeyi osi procedura rozv yazannya zadach zalishayetsya takoyu samoyu yaksho vvazhati sho na tila diyut dodatkovi fiktivni sili inerciyi Energiya Redaguvati Analiz rivnyan ruhu klasichnoyi mehaniki dozvolyaye vvesti ponyattya roboti i energiyi Yaksho sila F displaystyle mathbf F diye na materialnu tochku yaka v rezultati cogo zminyuye svoye polozhennya na d r displaystyle delta mathbf r to pri comu vikonuyetsya robota sho dorivnyuye d A F d r displaystyle delta A mathbf F cdot delta mathbf r Yaksho masa tila stala to sumuyuchi roboti yaki vikonani vsima silami z drugogo zakonu Nyutona viplivaye d A t o t a l d T displaystyle delta A rm total delta T de T kinetichna energiya Dlya materialnoyi tochki vona viznachayetsya yak T m v 2 2 displaystyle T m mathbf v 2 over 2 Dlya skladnih sistem sho skladayutsya z bagatoh meterialnih tochok kinetichna energiya ye sumoyu kinetichnih energij okremih materialnih tochok Osoblivij klas konservativnih sil potencialni sili mozhna viraziti gradiyentom pevnoyi skalyarnoyi funkciyi vidomoyi yak potencialna energiya V displaystyle V F V displaystyle mathbf F nabla V Dlya potencialnih sil vvodyat ponyatnnya povnoyi mehanichnoyi energiyi sho dorivnyuye sumi kinetichnoyi ta potencialnoyi energij E T V displaystyle E T V Zmina povnoyi energiyi pri neskinchenno malomu peremishenni matematichnoyi tochki d r displaystyle delta mathbf r dorivnyuye roboti nepotencialnih nekonservativnih sil d E F d d r displaystyle delta E mathbf F d cdot delta mathbf r Zakoni zberezhennya Redaguvati Dlya zamknenih mehanichnih sistem isnuyut tri zagalni integrali ruhu yaki nazivayutsya zakonami zberezhennya Zakon zberezhennya impulsu stverdzhuye sho zberigayetsya sumarnij impuls mehanichnoyi sistemi i p i i m i v i const displaystyle sum i mathbf p i sum i m i mathbf v i text const Zakon zberezhennya mehanichnoyi energiyi spravedlivij todi koli v sistemi vidsutni nekonservativni sili i maye viglyad E T V const displaystyle E T V text const U tomu razi koli na tila diyut nekonservativni sili chastina mehanichnoyi energiyi mozhe peretvoryuvatisya v inshi vidi energiyi napriklad u teplo Vrahuvannya cih peretvoren dozvolyaye sformulyuvati zakon zberezhennya energiyi u zagalnij formi Zakon zberezhennya momentu impulsu stverdzhuye sho sumarnij moment impulsu vsih til izolovanoyi mehanichnoyi sistemi zalishayetsya stalim i r i p i const displaystyle sum i mathbf r i times mathbf p i text const Tri zakoni zberezhennya vidpovidayut trom tipam simetriyi mehanichnih sistem odnoridnosti prostoru odnoridnosti chasu j izotropnosti prostoru Statika Redaguvati Dokladnishe StatikaUmova rivnovagi vazhelya F 1 l 1 F 2 l 2 displaystyle F 1 l 1 F 2 l 2 Shkilni formuli Rozdil klasichnoyi mehaniki yakij nazivayut statikoyu rozglyadaye taki mehanichni sistemi v yakih nemaye ruhu hocha isnuyut sili Vidsutnist ruhu zumovlena tim sho sili yaki diyut na mehanichni tila zrivnovazhuyutsya Vidsutnist postupalnogo ruhu vimagaye rivnosti nulyu sumi vsih sil sho diyut na tilo Vidsutnist obertannya vimagaye rivnosti nulyu sumi momentiv usih sil sho diyut na tilo i F i 0 displaystyle sum i mathbf F i 0 i r i F i 0 displaystyle sum i mathbf r i times mathbf F i 0 Rivnovaga mizh silami ye takozh osnovnim principom pri vivchenni deformacij tverdih til Formalizmi RedaguvatiVihodyachi z zakoniv Nyutona pobudovani alternativni formulyuvannya klasichnoyi mehaniki yaki dozvolyayut vikoristovuvati potuzhni matematichni metodi Mehanika Lagranzha Redaguvati Dokladnishe Mehanika LagranzhaZadachu pro znahodzhennya zalezhnosti koordinat mehanichnoyi sistemi vid chasu mozhna pereformulyuvati yak zadachu optimizaciyi funkcionalu sho otrimav nazvu diya Napriklad yaksho mehanichna sistema evolyucionuye vid pochatkovogo stanu z uzagalnenimi koordinatami q i 0 displaystyle q i0 do kincevogo stanu z koordinatami q i 1 displaystyle q i1 sho z usih mozhlivih funkcij q i t displaystyle q i t realizuvatimetsya ta sho vidpovidaye minimumu diyi S 0 T L q i t q i t t d t displaystyle S int 0 T mathcal L dot q i t q i t t dt de S displaystyle S diya a L q i t q i t t displaystyle mathcal L dot q i t q i t t funkciya Lagranzha sho viznachayetsya yak riznicya kinetichnoyi ta potencialnoyi energiyi L T V displaystyle mathcal L T V Takij pidhid maye nazvu principu najmenshoyi diyi Uzagalneni koordinati mozhut buti dekartovimi koordinatami til mehanichnoyi sistemi a mozhut buti napriklad kutami povorotu absolyutno tverdogo tila Voni vibirayutsya z mirkuvan zruchnosti Variaciya diyi shodo funkcij q i t displaystyle q i t daye rivnyannya Lagranzha zvichajni diferencialni rivnyannya drugogo poryadku analogichni drugomu rivnyannyu Nyutona ale v zruchnishij formi Mehanika Gamiltona Redaguvati Dokladnishe Gamiltonova mehanikaSistemu zvichajnih diferencialnih rivnyan pershogo poryadku analogichnu rivnyannyam Nyutona mozhna otrimati yaksho rozglyadati nezalezhnimi zminnimi uzagalneni koordinati q i displaystyle q i ta uzagalneni impulsi p i displaystyle p i Rivnyannya Gamiltona mayut viglyad p i H q i displaystyle dot p i frac partial mathcal H partial q i q i H p i displaystyle dot q i frac partial mathcal H partial p i de Nemozhlivo rozibrati viraz SVG MathML mozhna vvimknuti cherez plagin brauzera Nedijsna vidpovid Math extension cannot connect to Restbase vid servera http localhost 6011 uk wikipedia org v1 displaystyle mathcal H T V funkciya Gamiltona v yakij yak kinetichna tak i potencialna energiya virazheni cherez uzagalneni koordinati ta impulsi Yaksho q i t displaystyle q i t ta p i t displaystyle p i t zadovolnyayut rivnyannyam Gamiltona to funkciya Gamiltona dorivnyuye energiyi Mehanika sucilnih seredovish RedaguvatiMehanika sucilnih seredovish yaka rozglyadaye techiyu ridin ta gaziv j deformaciyi tverdogo tila buduyetsya na osnovi zakoniv Nyutona Sucilne seredovishe umovno rozbivayetsya na materialni tochki mittyeve polozhennya yakih vidpovidaye koordinatam u trivimirnomu prostori Zamist koordinat i shvidkostej materialnoyi tochki vikoristovuyutsya polya zmishen i shvidkostej vlastivosti seredovisha taki yak gustina tezh opisuyutsya zalezhnimi vid koordinat polyami Pri deformaciyi abo techiyi uyavni materialni tochki zminyuyut koordinati a yihnye misce zajmayut inshi materialni tochki Pri opisi techiyi ridini u gidroaeromehanici ce prizvodit do zmini tipu pohidnoyi po chasu Povna pohidna po chasu otrimuye dodatkovij chlen d d t t v displaystyle frac d dt frac partial partial t mathbf v cdot nabla Pri rozglyadi ruhu ridin ta gaziv neobhidno vrahovuvati te sho v nih mozhut zminyuvatisya gustina tisk i temperatura vid tochki do tochki i rivnyannya ruhu povinni buti dopovneni rivnyannyami stanu dlya vidpovidnih seredovish Osnovnim rivnyannyam gidrodinamiki dlya idealnoyi tobto nestislivoyi ridini ye rivnyannya Ejlera Rivnyannya Nav ye Stoksa spravedlive u zagalnomu vipadku Deformaciyi u tverdomu tili opisuyutsya vektornim polem zmishen ta tenzorom deformaciyi Vidguk tverdogo tila na deformaciyu opisuyetsya tenzorom napruzhen Zv yazok mizh cimi velichinami u vipadku pruzhnih deformacij zadayetsya zakonom Guka v zagalnij tenzornij formi Dlya rozv yazannya praktichnih zadach znahodzhennya pruzhnih deformacij v tverdih tilah na yaki diyut zovnishni sili vikoristovuyetsya princip rivnovagi dlya togo shob ruh odniyeyi chastini tverdogo tila shodo inshoyi pripinivsya neobhidno shob sili yaki diyut na bud yakij pereriz tverdogo tila z oboh bokiv buli rivnimi mizh soboyu Mehanika sucilnih seredovish dozvolyaye takozh opisati rozpovsyudzhennya hvil u sucilnih seredovishah ta na poverhni rozdilu seredovish Do takih hvil nalezhit zvuk Osoblivistyu rozpovsyudzhennya zvuku v gazah ye te sho zvukovi kolivannya vidbuvayutsya shvidshe nizh vstanovlyuyetsya teplova rivnovaga tobto ce adiabatichnij proces Yak naslidok neobhidno vrahovuvati lokalni zmini temperaturi u vuzlah ta puchnostyah hvili Vazhlivi zadachi klasichnoyi mehaniki RedaguvatiPershim velikim uspihom klasichnoyi mehaniki bulo rozv yazannya zadachi dvoh til spirayuchis na yake Nyuton viviv zakoni Keplera Zadacha dvoh til j nadali zalishayetsya osnovoyu nebesnoyi mehaniki Krim togo vona vazhliva pri rozglyadi rozsiyannya chastinok napriklad dlya rezerfordivskogo rozsiyannya Inshoyu vazhlivoyu zadacheyu klasichnoyi mehaniki ye zadacha pro mali kolivannya najprostishim vipadkom yakih ye garmonichnij oscilyator U skladnishih vipadkah mali kolivannya rozbivayutsya na normalni modi Zadacha pro matematichnij mayatnik ye prikladom angarmonichnih kolivan Rozglyad vimushenih kolivan privodit do vazhlivih fizichnih efektiv takih yak rezonans parametrichnij rezonans Zadacha ruhu zaryadzhenoyi chastinki v magnitnomu ta elektrichnih polyah vazhliva ne tilki dlya klasichnoyi mehaniki a j dlya elektrodinamiki Zadacha pro ruh tila kinutogo pid kutom lezhit v osnovi balistiki osoblivo dopovnena vrahuvannyam oporu povitrya obertannya tila ta Zemli Div takozh RedaguvatiFizika Mehanika Specialna teoriya vidnosnosti Kvantova mehanika Hronologiya klasichnoyi mehanikiStandartni odinici vimiryuvannya v mehanici SI red Nazva Simvol Rozmirnist Fizichna velichinasekunda osnovna odinicya SI s Chasmetr osnovna odinicya SI m Dovzhinakvadratnij metr m2 PloshaKubichnij metr m3 Ob yemMetr za sekundu m s ShvidkistMetr za sekundu v kvadrati m s2 Priskorennyakilogram osnovna odinicya SI kg Masakilogram metr v sekundu kg m s Impulsnyuton N kg m s2 Silapaskal Pa N m2 kg m s2 Tiskdzhoul Dzh N m kg m2 s2 Energiya Moment silivat Vt Vt Dzh s kg m2 s3 Potuzhnistgerc Gc 1 s Chastotaradian za sekundu rad s Kutova shvidkistradian za sekundu v kvadrati rad s2 Kutove priskorennyakilogram na metr v kvadrati kg m2 Moment inerciyikilogram na kvadratnij metr v sekundu kg m2 s Moment impulsuLiteratura RedaguvatiVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Klasichna mehanikaUkrayinskoyuYezhov S M Makarec M V Romanenko O V Klasichna mehanika K VPC Kiyivskij universitet 2008 480 s Iro G Klasichna mehanika Klassische Mechanik L LNU im Ivana Franka 1999 464 s Fedorchenko A M Teoretichna mehanika K Visha shkola 1975 516 s Inshimi movamiTom W B Kibble en Frank H Berkshire Classical Mechanics 5th Revised ed London Imperial College Press 2004 500 s ISBN 978 1860944352 Goldstejn G Klassicheskaya mehanika Classical Mechanics M Nauka 1975 416 s Landau L D Lifshic E M Mehanika Teoreticheskaya fizika M Fizmatlit 2007 T 1 224 s Levi Chivita T Amaldi U Kurs teoreticheskoj mehaniki Lezioni di meccanica razionale M IL 1951 1952 385 326 435 556 s Lich Dzh U Klassicheskaya mehanika Classical Mechanics M IL 1961 174 s Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Klasichna mehanika amp oldid 37023887