Реферат по физике 10 класс на тему механика
Обновлено: 07.07.2024
Описание разделов механики, видов и признаков механических систем. Рассмотрение предмета изучения классической, релятивистской и квантовой механики, дифференциального и интегрального исчисления как основы математического аппарата классической механики.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.09.2015 |
| Размер файла | 17,7 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Реферат по физике
на тему "Механика"
Механика - раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними; при этом движением в механике называют изменение во времени взаимного положения тел или их частей в пространстве.
Предмет механики и её разделы
Таким образом, по предмету изучения механика подразделяется на:
механику сплошных сред;
специальные механические дисциплины: теорию механизмов и машин, сопротивление материалов, гидравлику, механику грунтов и др.
Теоретическая механика (в обиходе -- теормех) -- наука об общих законах механического движения и взаимодействия материальных тел.
Механика сплошных сред -- раздел механики, физики сплошных сред и физики конденсированного состояния, посвящённый движению газообразных, жидких и деформируемых твёрдых тел, а также силовым взаимодействиям в таких телах.
Другой важнейший признак, используемый при подразделении механики на отдельные разделы, основан на тех представлениях о свойствах пространства, времени и материи, на которые опирается та или иная конкретная механическая теория. По данному признаку в рамках механики выделяют такие разделы:
Релятивистская механика -- раздел физики, рассматривающий законы механики (законы движения тел и частиц) при скоростях, сравнимых со скоростью света. При скоростях значительно меньших скорости света переходит в классическую (ньютоновскую) механику.
Квантовая механика -- раздел теоретической физики, описывающий физические явления, в которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка.
Механика занимается изучением так называемых механических систем.
Механическая система обладает определённым числом k\,\! степеней свободы, а её состояние описывается с помощью обобщённых координат q_1,\dots q_k\,\! и соответствующих им обобщённых импульсов p_1,\dots p_k\,\!. Задача механики состоит в изучении свойств механических систем, и, в частности, в выяснении их эволюции во времени.
Являясь одним из классов физических систем, механические системы по характеру взаимодействия с окружением разделяются на изолированные (замкнутые), закрытые и открытые, по принципу изменения свойств во времени -- на статические и динамические.
Наиболее важными механическими системами являются:
абсолютно твёрдое тело
абсолютно упругое тело
Неголономная система -- механическая система, на которую, кроме геометрических, накладываются и кинематические связи, которые нельзя свести к геометрическим (их называют неголономными).
Гармонический осциллятор (в классической механике) -- система, которая при смещении из положения равновесия испытывает действие возвращающей силы F, пропорциональной смещению x (согласно закону Гука).
Сплошная среда -- механическая система, обладающая бесконечным числом внутренних степеней свободы.
механика классический дифференциальный квантовый
Важнейшие механические дисциплины
Кинематика (греч. кйнейн -- двигаться) в физике -- раздел механики, изучающий математическое описание (средствами геометрии, алгебры, математического анализа…) движения идеализированных тел (материальная точка, абсолютно твердое тело, идеальная жидкость), без рассмотрения причин движения (массы, сил и т. д.). Исходные понятия кинематики -- пространство и время.
Динамика (греч. дэнбмйт -- сила) -- раздел механики, в котором изучаются причины возникновения механического движения. Динамика оперирует такими понятиями, как масса, сила, импульс, момент импульса, энергия.
теория устойчивости и катастроф
механика сплошных сред
Специальные механические дисциплины
теория механизмов и машин
Некоторые курсы механики ограничиваются только твёрдыми телами. Изучением деформируемых тел занимаются теория упругости (сопротивление материалов -- её первое приближение) и теория пластичности. В случае, когда речь идёт не о жёстких телах, а о жидкостях и газах, необходимо прибегнуть к механике жидкостей и газов, основными разделами которой являются гидростатика и гидрогазодинамика. Общей теорией, изучающей движение и равновесия жидкостей, газов и деформируемых тел, является механика сплошных сред.
Основной математический аппарат классической механики: дифференциальное и интегральное исчисление, разработанное специально для этого Ньютоном и Лейбницем. К современному математическому аппарату классической механики относятся, прежде всего, теория дифференциальных уравнений, дифференциальная геометрия (симплектическая геометрия, контактная геометрия, тензорный анализ, векторные расслоения, теория дифференциальных форм), функциональный анализ и теория операторных алгебр, теория катастроф и бифуркаций. В современной классической механике используются и другие разделы математики. В классической формулировке, механика базируется на трёх законах Ньютона. Решение многих задач механики упрощается, если уравнения движения допускают возможность формулировки законов сохранения (импульса, энергии, момента импульса и других динамических переменных).
Различные формулировки механики
Все три закона Ньютона для широкого класса механических систем (консервативных систем, лагранжевых систем, гамильтоновых систем) связаны с различными вариационными принципами. В этой формулировке классическая механика таких систем строится на основе принципа стационарности действия: системы движутся так, чтобы обеспечить стационарность функционала действия. Такая формулировка используется, например, в лагранжевой механике и в гамильтоновой механике. Уравнениями движения в лагранжевой механике являются уравнения Эйлера -- Лагранжа, а в гамильтоновой -- уравнения Гамильтона.
Независимыми переменными, описывающими состояние системы в гамильтоновой механике, являются обобщённые координаты и импульсы, а в механике Лагранжа -- обобщённые координаты и их производные по времени.
Гамильтонова механика является одной из формулировок классической механики.
Если использовать функционал действия, определённый на реальной траектории системы, соединяющей некую начальную точку с произвольной конечной, то аналогом уравнений движения будут уравнения Гамильтона -- Якоби.
Следует отметить, что все формулировки классической механики, основанные на голономных вариационных принципах, являются менее общими, чем формулировка механики, основанная на уравнениях движения. Не все механические системы имеют уравнения движения, представимые в виде уравнения Эйлера -- Лагранжа, уравнения Гамильтона или уравнения Гамильтона -- Якоби. Тем не менее, все формулировки являются как полезными с практической точки зрения, так и плодотворными с теоретической. Лагранжева формулировка оказалась особенно полезной в теории поля и релятивистской физике, а гамильтонова и Гамильтона -- Якоби -- в квантовой механике.
В настоящее время известно три типа ситуаций, в которых классическая механика перестаёт отражать реальность.
Свойства микромира не могут быть поняты в рамках классической механики. В частности, в сочетании с термодинамикой она порождает ряд противоречий (см. Классическая механика). Адекватным языком для описания свойств атомов и субатомных частиц является квантовая механика. Подчеркнём, что переход от классической к квантовой механике -- это не просто замена уравнений движения, а полная перестройка всей совокупности понятий (что такое физическая величина, наблюдаемое, процесс измерения и т. д.)
При скоростях, близких к скорости света, классическая механика также перестаёт работать, и необходимо переходить к специальной теории относительности. Опять же, этот переход подразумевает полный пересмотр парадигмы, а не простое видоизменение уравнений движения. Если же, пренебрегая новым взглядом на реальность, попытаться всё же привести уравнение движения к виду F = ma\,\!, то придётся вводить тензор масс, компоненты которого растут с ростом скорости. Эта конструкция уже долгое время служит источником многочисленных заблуждений, поэтому пользоваться ей не рекомендуется.
Классическая механика становится неэффективной при рассмотрении систем с очень большим числом частиц (или же большим числом степеней свободы). В этом случае практически целесообразно переходить к статистической физике.
Голубев Ю. Ф. Основы теоретической механики. 2-е изд. -- М.: Изд-во МГУ, 2000. -- 720 с. -- ISBN 5-211-04244-1.
Киттель Ч., Найт У., Рудерман М. Механика. Берклеевский курс физики. -- М.: Лань, 2005. -- 480 с. -- ISBN 5-8114-0644-4.
Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т. 1. Механика. 5-е изд. -- М.: Физматлит, 2004. -- 224 с. -- ISBN 5-9221-0055-6.
Матвеев А. Н. Механика и теория относительности. 3-е изд.. -- М.: ОНИКС 21 век: Мир и Образование, 2003. -- 432 с. -- ISBN 5-329-00742-9.
Седов Л. И. Механика сплошной среды. Том 1.. -- М.: Наука, 1970. -- 492 с.
Седов Л. И. Механика сплошной среды. Том 2.. -- М.: Наука, 1970. -- 568 с.
Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. 5-е изд. -- М.: Физматлит, 2006. -- 560 с. -- ISBN 5-9221-0715-1.
Подобные документы
Основные концепции классической механики Ньютона: принципы относительности и инерции, законы всемирного тяготения и сохранения, законы термодинамики. Прикладное значение классической механики: применение в пожарной экспертизе, баллистике и биомеханике.
контрольная работа [29,8 K], добавлен 16.08.2009
Определение механики, ее место среди других наук, подразделения механики. Развитие методов механики с XVIII в. до нашего времени. Механика в России и СССР. Современные проблемы теории колебаний, динамики твердого тела и теории устойчивости движения.
реферат [47,3 K], добавлен 19.06.2019
Предмет и задачи механики – раздела физики, изучающего простейшую форму движения материи. Механическое движение - изменение с течением времени положения тела в пространстве относительно других тел. Основные законы классической механики, открытые Ньютоном.
презентация [303,7 K], добавлен 08.04.2012
"Планетарная модель" атома Бора в основе квантовой механики, ее основные принципы, идеи и значение. Попытки объяснить корпускулярные и волновые свойства вещества в квантовой (волновой) механике. Анализ волновой функции и ее вероятностного смысла.
реферат [90,7 K], добавлен 21.11.2011
Диссипативная модификация квантовой механики. Суперструнные модели; дилатонное скалярное поле и инфляция. Микроскопический струнный подход к описанию диссипативного варианта квантовой механики. Сравнение теории с наблюдениями, построение графиков.
Реферат к предмету Физика 10 класс
С этой сложной, но такой необходимой наукой, как физика, мы начинаем свое знакомство еще в школе и продолжаем ее изучать на протяжении всей жизни. Ведь знания физики необходимы не только ученым, но и инженерам, конструкторам, медикам и т.д., так как основанием любого процесса является физическая теория.
Мы уже знаем о том, что физика – это наука про природу, которая состоит из множества важных и необходимых разделов. Физика знакомит нас с механикой, электроникой, ядерной и молекулярной физикой. На протяжения изучения физики в школе вы познакомитесь с основами динамики и кинематики, изучите основные законы сохранения, узнаете о волнах и механических колебаниях.
Давайте рассмотрим один из таких фундаментальных областей физики, как механика. Это такая наука, которая изучает движение тел, а также их взаимодействия в процессе этого движения, при котором тела могут менять своей направление и деформироваться.
Теперь давайте более подробно выясним, из каких разделов состоит механика:
• Теоретическая механика – это область науки, изучающая передвижение тел и их общие законы.
• Техническая или прикладная механика раскрывает функции работы этих механизмов, а также их устройство.
• Квантовая механика – это такая область физики, которая изучает физические явления и всевозможные процессы, а также занимается описанием квантовых законов движения.
• Раздел кинематики знакомит с видами движения и их характеристиками.
• Изучая динамику, вы рассмотрите законы Ньютона, взаимодействие тел.
• Знакомясь с областью механических колебаний, вы познакомитесь с основными признаками движений, их периодом и частотой.
Механика – это такая наука, которая подробно изучает движение разнообразных механизмов и машин, различных небесных тел и современных летательных аппаратов, а также электрические и магнитные поля. Разные области механики занимаются исследованиями разных течений, таких как атмосферные или океанические. Эта область науки подробно занимается исследованиями поведения плазмы, различных видов деформации тел, движения воздуха, жидкостей или газов и т.д.
Подведем итоги и сделаем выводы:
Вы уже узнали, о том, что такой раздел физики, как механика, занимается изучением движение тел. К этим телам относятся любые живые и неживые предметы и главной задачей физики является научиться определять положения этих тел в любой промежуток времени.
Механика является одной из самых больших и сложных областей физической науки, которая имеет множество подразделений. И каждое такое подразделение занимается решением основных задач механики и имеет свое фундаментальное решение.
Каждая физическая теория имеет свое основание, ядро и соответствующие выводы, касающиеся механики.
Механика представляет собой науку, являющуюся разделом физики, целью которой является изучение принципов движения и взаимодействие отдельных материальных тел. А вот движением в науке механике будет изменение положения как во времени, так и в пространстве. Механикой принято считать науку, задачей которой является решение любых задач на движение, равновесие и взаимодействие тел. И движение планеты Земля вокруг Солнца также подчиняется законам механики. С другой стороны, в понятие механики входит и создание проектов на основании расчетов для двигателей, машин, их деталей. В данному случае можно говорить не только о механике, но и о механике сплошной среды. Механика также призвана решать проблемы движения твердых, газообразных, жидких тел, имеющих способность к деформации. Т.е. речь идет о материальных телах, заполняющих все пространство сплошным непрерывным потоком с меняющимся расстоянием между точками в процессе движения.
Механика подразделяется на: механику сплошных сред, теоретическую и специальную (о механизмах и машинах, механика грунта, сопротивление и др.) - по предмету изучения; классическая, квантовая и релятивистская - по отношению в понятиям времени, материи и пространства. Предметом изучение механики являются механические системы. Каждая механическая система существует при наличии определенных степеней свободы. Состояние механической системы описывается системой обобщенных координат и импульсов. Соответственно, задача механики - узнать и исследовать свойства систем и определить наличие эволюции во времени.
Механические системы бывают замкнутыми, открытыми и закрытыми - по взаимодействию с окружающим пространством; статические и динамические - по наличию возможности видоизменяться во времени. Основными и значимыми механическими системами признаны: тело абсолютной упругости, физический маятник, тело со способностью к деформации, математический маятник, материальная точка. Школьный раздел механики изучает кинематику, динамику, статику и законы сохранения. В то время как теоретическая механика состоит из небесной, неголономной, нелинейной динамики, теории устойчивости, теории катастроф, и гироскопов.
Механика сплошных тел - это, прежде всего гидростатика, аэромеханика, гидродинамика, реология, а также теории упругости и пластичности, газовая динамика и механика разрушения и композитов. Большинство курсов по теории механики ограничивается теорией твердых тел. Деформируемые тела изучаются в теории упругости и теории пластичности. А жидкости и газы изучаются в механике жидкостей и газов. Дифференциальное и интегральное исчисления - основа классической механики. Исчисления разработаны Ньютоном и Лейбницем. Все 3 закона Ньютона относятся к разным вариационным принципам. Таким образом, классическая механика основывается на законах Ньютона. Но на сегодняшний день известно 3 варианта развития событий, при которых классическая механика не соответствует реальности. К примеру, свойства микромира, здесь для объяснения законов необходим переход от классической к квантовой механике. Другой пример, это скорости близкие к скорости света - здесь требуется специальная теория относительности. И третий вариант - системы с большим числом частиц, когда требуется переход к статической физике.
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИКИ; ЕЕ МЕСТО СРЕДИ ДРУГИХ НАУК; ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ МЕХАНИКИ
3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И МЕТОДЫ МЕХАНИКИ
4. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МЕХАНИКИ
Эпоха, предшествовавшая установлению основ механики
Период создания основ механики
Развитие методов механики в XVIII в .
Механика XIX и начала XX вв.
Механика в России и СССР
5. ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ МЕХАНИКИ
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
8. ПРИЛОЖЕНИЕ1. ВВЕДЕНИЕ
Для каждого человека существуют два мира: внутренний и внешний; посредниками между этими двумя мирами являются органы чувств. Внешний мир имеет способность влиять на органы чувств, вызывать у них особого рода изменения, или, как принято говорить, возбуждать в них раздражения. Внутренний мир человека определяется совокупностью тех явлений, которые абсолютно не могут быть доступны непосредственному наблюдению другого человека
Вызванное внешним миром раздражение в органе чувств передается миру внутреннему и со своей стороны вызывает в нем субъективное ощущение, для появления которого необходимо наличие сознания
Воспринятое внутренним миром субъективное ощущение объективируется, т.е. переносится во внешнее пространство, как нечто, принадлежащее определенному месту и определенному времени. Иначе говоря, путем такого объективирования мы переносим во внешний мир наши ощущения, причем пространство и время служат тем фоном, на котором располагаются эти объективные ощущения. В тех местах пространства, где они помещаются, мы невольным образом предполагаем порождающую их причину
Человеку присуща способность сравнивать между собой воспринимаемые ощущения, судить об их одинаковости или неодинаковости и, во втором случае, отличать неодинаковости качественные и количественные, причем количественная неодинаковость может относиться или к напряженности (интенсивности), или к протяженности (экстенсивность) или, наконец, к продолжительности раздражающей объективной причины
Так как умозаключения, сопровождающие всякое объективирование, исключительно основаны на воспринятом ощущении, то полнейшая одинаковость этих ощущений непременно повлечет за собой и тождественность объективных причин, и эта тождественность помимо, и даже против нашей воли сохраняется и в тех случаях, когда другие органы чувств неоспоримо свидетельствуют нам о неодинаковости причин. Здесь кроется один из главных источников несомненно ошибочных умозаключений, приводящих к так называемым обманам зрения, слуха и т. п. Другой источник – отсутствие навыка при новых ощущениях
Восприятие в пространстве и времени чувственных впечатлений, которые мы сравниваем между собой и которым мы придаем значение объективной реальности, существующей помимо нашего сознания, называется внешним явлением. Изменение цвета тел в зависимости от освещения, одинаковость уровня воды в сосудах, качание маятника – внешние явления
Один из могучих рычагов, двигающих человечество по пути его развития – это любознательность, имеющая последней, недостижимой целью – познание сущности нашего бытия, истинного отношения нашего мира внутреннего к миру внешнему. Результатом любознательности явилось
Читайте также: