ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные понятия теоретической механики из "Курс теоретической механики 1981 " В природе тела взаимодействуют друг с другом. Взаимодействие тел может выражаться по-разному например, оно может заключаться в передаче от одного тела к другому какого-либо количества теплоты, электрического заряда и др. Механическим взаимодействием называют один из видов взаимодействия материи, вызывающий изменение механического движения тел или частей тела. [c.4] Из понятия механическое взаимодействие вытекает другое тесно связанное с ним понятие — механическое воздействие на данное тело или на его часть. Если из всех взаимодействующих тел мысленно выделить какое-либо одно (или часть его) и, не интересуясь действием этого тела на другие, рассматривать лишь действие других тел на выбранное нами, то получим механическое воздействие на данное тело. Мерой механического воздействия в данное мгновение на материальную частицу со стороны других материальных объектов является сила. В механике силу рассматривают как вектор, характеризующий величину и направление этого поздействия и не интересуются физической природой сил. [c.4] Целый комплекс дисциплин, изучающих механическое движение и механическое взаимодействие различных материальных тел, объединяют под общим названием механика. К этим дисциплинам относятся, например, прикладная механика, обычно называемая теорией механизмов и машин и изучающая общие вопросы движения и работы механизмов и машин гидромеханика, изучающая движение жидкостей и тел, погруженных в жидкость аэромеханика, изучающая движение газообразных тел и движение твердых тел в газе, а также механические взаимодействия между твердыми телами и газом небесная механика, изучающая движение небесных тел, и т. д. К механике относят также науки, изучающие способы расчетов сооружений, машин и их деталей (строительная механика, детали машин, сопротивление материалов), а также целый ряд наук, занимающихся изучением машин отдельных отраслей промышленности или специальных сооружений (механика пищевых машин, механика сельскохозяйственных машин, механика корабля и т. д. и т. п.). [c.5] Механическое движение и механические взаимодействия подчиняются определенным законам. Эти законы носят объективный характер, они не придуманы людьми и существуют в природе независимо от воли людей. [c.5] Изучением законов механического движения и механического взаимодействия, общих для любых тел, занимается теоретическая механика, называемая также общей механикой. [c.5] Все законы, принципы и положения теоретическая механика устанавливает, изучая движение самых различных тел. Но чтобы изучить общие свойства движения и взаимодействия тел, приходится отвлекаться (или, как говорят, абстрагироваться) от несущественных особенностей, присущих именно этому телу, отмечая только важное и общее. Это привело к общему понятию силы и к понятиям идеальных тел, обладающих вполне определенными идеальными свойствами. Таковы понятия материальной точки и абсолютно твердого тела. [c.5] Чем меньше размеры тела, тем меньше, вообще говоря, отличаются друг от друга движения его материальных частиц. Абстрагируясь от различия в движениях частиц тела, можно представить себе материальное тело сколь угодно малым, принять его за точку. Материальная точка не имеет размеров, но отличается от геометрической точки тем, что обладает некоторой массой , равной массе того тела, которое она изображает, и способна, как и тело, передвигаться в пространстве. Так, например, если мы примем за материальную точку какую-нибудь планету, то будем считать, что материальная точка обладает массой этой планеты. Если же мы будем изучать движение артиллерийского снаряда и примем его за материальную точку, то такая точка имеет массу, равную массе снаряда. [c.6] В отличие от реально существующих материальных частиц материальная точка является отвлеченным понятием — абстракцией. Оно вводится в механику единственно с целью упростить изучение основных свойств движения, с которыми встречаются в природе и в технике. Движение материальной точки значительно проще, чем движение материального тела. Здесь отсутствуют сложности, связанные с размерами тела и, следовательно, с различием в движении его частиц. [c.6] Как известно, тела, встречающиеся в природе, разделяются на газообразные, жидкие и твердые. Особенно велика твердость некоторых камней и металлов. Очень большой твердостью обладает алмаз. Но алмаз все же не является абсолютно твердым телом, его шлифуют и получают бриллианты. При шлифовке алмаза с его поверхности удаляют выступающ,ие частицы, а расстояние между частицами твердого тела не должно изменяться ни при каких обстоятельствах. Велика твердость некоторых металлокерамических сплавов победита, титанита и др. Но все же они поддаются обработке и, следовательно, не являются абсолютно твердыми. И победитовые резцы притупляются, садятся от долгой работы. Громадной плотностью, превышающей в сотни тысяч раз плотность воды и, по-видимому, такой же твердостью обладают некоторые звезды, а плотность недавно открытых (в 1968 г.) нейтронных звезд составляет миллионы тонн в кубическом сантиметре. Но абсолютно твердых тел вообще не существует в природе. Это понятие введено в теоретическую механику для упрощения изучения механического движения и механических взаимодействий. В теоретической механике абсолютно твердое тело часто называют коротко твердым телом. [c.7] Иногда же оказывается удобным принять части какого-либо тела или звенья механизма за отдельные точки и рассматривать все тело или весь механизм как систему материальных точек. Таким образом, в различных задачах теоретической механики одно и то же материальное тело может быть принято и за материальную точку, и за абсолютно твердое тело, и за материальную систему. [c.7] например, при изучении движения Земли вокруг Солнца можно считать Землю (как и Солнце) материальной точкой, но при изучении вращения Земли вокруг оси следует считать ее абсолютно твердым телом. Если мы будем изучать какие-либо явления, происходящие на Земле (приливы, отливы или морские течения), то мы не можем считать Землю абсолютно твердым телом, а принимаем ее за систему материальных точек. [c.7] Но ни материальных точек, ни абсолютно твердых тел в природе не существует. Естественно, может возникнуть вопрос о полезности науки, занимающейся изучением движения несуществующих в природе предметов. Тем не менее введение в науку таких абстрактных понятий, как материальная точка, сила, абсолютно твердое тело, крайне полезно. В. И. Ленин писал Все научные (правильные, серьезные, но вздорные) абстракции отражают природу глубже, вернее, полнее . [c.8] Поясним сказанное следующим примером. Пусть положение всех частиц тела относительно каких-либо других тел не изменяется с течением времени. Про такое тело говорят, что оно находится в относительном покое по отношению к этим телам. Относительный покой, рассматриваемый в связи с силами, называют относительным равновесием или, коротко, равновесием. Пусть к абсолютно твердому телу, находящемуся в покое, приложили две равные силы, действующие по одной прямой, но в противоположные стороны. Совершенно очевидно, что такие две силы не смогут нарушить равновесия абсолютно твердого тела. Этот закон принимаем как аксиому. Но если вместо абсолютно твердого тела мы подвергнем действию двух таких сил какое-либо реальное физическое тело, например будем растягивать какую-либо пружину, в то зависимости от жесткости этой пружины и от действующих сил мы получим более или менее значительную деформацию пружины или даже разрыв ее. Таким образом, отказавшись от понятия абсолютно твердого тела, мы не смогли бы установить общего закона о равновесии тела под действием двух сил. Установив же в теоретической механике этот общий закон на основании свойств абсолютно твердого тела, можно в каждом отдельном случае применять его к реальным физическим телам, что составляет предмет других отраслей механики. [c.8] Ленин указывал, отмечая общие пути развития наук От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике — таков диалектический путь познания истины... . [c.8] Приблизительно ту же мысль еще раньше высказал М. В. Ломоносов Из наблюдений устанавливать теорию, через теорию исправлять наблюдения — есть лучший способ к изысканию правды . [c.8] Вернуться к основной статье