Классикан механика

Классикан механика- физикин теори йу. Цо макроскопин объектийн (хӀоьан тӀера машенан меженаш тӀе кхаччалц) а, астрономин объектийн (масала тӀурненан кемаш, планеташ, седарчий, галактикаш) боламашна сурт хӀоттадо. Классикан механико урхалла деш йолу объектан карара хьал девзуш хилча, иза тӀейогӀучу хенахь муха лелар йу ала йиш а йу (детерминизм), иштта иза хьалхалерачу заманахь муха лелла дийца йиш а йу.

Галилейн дустараллан принципашна а, Ньютонан низамашна а тӀехь кхоллайелла механикин кеп йу иза. Цундела кест-кеста цунах «ньютонан механика» олу.

Классикан механикин дакъош:

  1. Статика
  2. Кинематика
  3. Динамика

Классикан механика формалан кепара математикехь йийцаре йан масех эквивалентни некъ бу:

Ньютонан законаш;

Лагранжев формализм;

Гамильтонов формализм;

Гамильтон-Якобин формализм.

XIX—XX бӀешерашкахь гучуделира классикан механикан лелоран дозанаш.

Амма классикан механика шен мехалалла ларйо, хӀунда аьлча цо:

1.дуккха а атта кхета а, лело а, кхечу теорешца дуьстича;

2.шуьйрачу диапазонехь цо дика гойту бакъдерг.

Классикан механика лело мегар ду вуно шуьйрачу классан физикан хӀуманан лелар дийца: ткъа макрокосмосан денна лелош йолу хӀуманаш (масала, топ а, бейсбол а), ткъа иштта астрономин барамехь йолу хӀуманаш (масала, сайрат а, седарчий а), ткъа иштта дуккха а микроскопан хӀуманаш.

Коьрта кхетамаш

Классикан механика болх беш йу масех бух болчу кхетамашца а, моделашца а. Царна йукъахь ду:

• Шорте. Леррина, догӀмаш лелар хуьлу космосехь, иза евклидан йу, абсолютни йу (тергамхочух йозуш йоцуш), цхьанатайпанара (космосехь муьлхха а ши точка къасталуш йац) а, изотропан (космосехь муьлхха а ши агӀо къасталуш йац).

Хан — классикан механикехь бух болуш кхетам бу. Хан лоруш йу абсолютан, цхьанатайпанара, изотропан (классикан механикан уравненеш йозуш йац хенан агӀонах).

• Системан отсчёт лаьтта системийн дегӀах (дегӀ, бакъдолу йа хийцаделла, цуьнца дуьстича лоруш ду механикан системин лелар), хан а, координатан системаш а лоруш йолу гӀирс.

• Масса — догӀмийн инерцин барам.

• Материальни точка — масса йолчу хӀуманан модель, цуьнан барам тидамза буьту дӀайоккхуш йолчу проблемехь[1]. Нулевой барам боцу догӀмаш чолхе леларш хила тарло, хӀунда аьлча церан чоьхьара конфигураци хийцайала тарло (масала, дегӀ дерза тарло йа деформаци йан тарло). Амма цхьадолчу хьолашкахь материалан точкашна дина жамӀаш леладо цу тайпана догӀмашца, нагахь санна вай лоруш делахь и тайпа догӀмаш дуккха а вовшашца уьйр йолчу материалан точкашна гулдарш санна. Кинематикехь а, динамикехь а материалан точкаш дукхахьолахь билгалйоху хӀокху барамца:

• радиусан вектор  — материалан тоьпан карарчу хенахь йолу меттиг санна гӀуллакх деш йолу, космосан точка тӀе кхаччалц схьайаьккхина вектор

;

сихалла — хенан йохаллехь материалан тоьпан меттиг хийцйаларан билгало гойтуш йолу вектор, иза билгалйоккху радиусан векторан хенан[1]:

;

сихдалар — материалан тоьпан чехкалла хенан йохаллехь хийцайалар билгалдоккхуш йолу вектор, иза билгалйоккху хенан йохаллехь чехкаллин схьадалар санна[1]

• масса — материалан тоьпан инерцин барам; иза лоруш йу хенан йохаллехь хаддаза хилар а, материалан тоьпан леларан муьлххачу а башхаллех а, цуьнан кхечу догӀмашца йолчу йукъаметтигех а йозуш йоцуш[2][3][4];

• импульс — векторан физикан барам, нийса бу материалан точкан массан а, цуьнан чехкаллин а произведеница.

;

• кинетикан энерги — материалан тоьпан леларан энерги, билгалйоккху дегӀан ах масса а, цуьнан чехкаллин квадрат а санна.

или ;

• ницкъ — векторан физикан барам, иза бу кхечу догӀмашна, иштта физикан майданашна а, луш долчу дегӀана тӀеӀаткъам баран чӀагӀаллин барам. Иза йу материалан тоьпан координатийн а, чехкаллин а функци, цо къастадо цуьнан импульсан схьадалар хенан агӀо[5];

• нагахь санна ницкъан болх дегӀ лелачу траекторин тайпанах бозуш бацахь, амма цуьнан йуьхьанцара а, чаккхенан а меттигашца бен къастабацахь, тӀаккха ишттачу ницкъах потенциальни ницкъ олу. Потенциалан ницкъашца хуьлуш йолу вовшашца уьйраш йийца йиш йу потенциалан энергица.

.

Коьрта законаш

Галилейн принцип относительности

Классикан механика шен бух болуш принцип йу Галилейс эмпирически тергамашна тӀехь хӀоттийна принцип. Цу принципца чаккхе йоцуш дукха йу хьажийна системаш, шайна чохь маьрша дегӀ садаӀарехь хуьлу йа чехкаллица лела, шен барамца а, агӀонца а хаддаза. Цу хьажийначу системех инерциальни олу, уьш вовшашца нисса цхьабосса а, нийса а лела. Массо а инерциальни системехь меттиган а, хенан а башхаллаш цхьатерра йу, механикан системехь массо а процессаш цхьатерра законшах йозуш ю. И принцип дӀахӀотто йиш йу абсолютан хьажийна системаш ца хилар санна а, вуьшта аьлча, хьажийна системаш, уьш цхьана кепара къаьсташ йу кхечаьрца дуьстича.

Ньютонан законаш

Классикан механикан бух бу Ньютонан кхо закон (и законаш хӀиттош Ньютона лелайора «дегӀ» боху термин, бакъдерг аьлча, цара дуьйцу материалан точкаш).

Хьалхара законо дӀахӀоттадо материалан догӀмашкахь инерцин хьал хилар, хьажийна системаш хилар, цу чохь маьрша дегӀан лелар хуьлу хаддаза чехкаллица. Ньютонан шолгӀа закон:  — ницкъан вектор;  — сихаллин хийцайаларан вектор; m — дег1ан йозалла.

Ньютонан шолгӀа :

законо эмпирически бакъдолчунна тӀехь лаьтташ долу, ницкъан барамна дозуш хилар а, дегӀан сихваларан а, цуьнан инерцин а (массаца билгалйолу) йукъаметтиг хиларан[6][7][8].

Ньютонан кхоалгӀачу законо билгалйоккху шолгӀачу законехь йукъабаьккхинчу ницкъан кхетаман цхьайолу башхаллаш. Ньютонан кхоалгӀа закон хиларо тешалла до догӀмийн системина импульс ларъйаран закон кхочуш хиларх.

Импульс ларъйаран закон

Импульс ларъйаран закон — Ньютонан законийн тӀаьхье йу дӀакъевлинчу системашна (аьлча а, цхьа а арахьара ницкъаш лелабо йа арахьара ницкъийн результат нулевой хуьлу). Оцу законан коьрта бух бу меттиган цхьанатайпаналлин хьал, ткъа импульс ларъйаран законан а, оцу амалан а йукъаметтиг гойту Нётеран теоремица[9].

Энерги ларъйаран закон

Энерги Ӏалашъйаран закон — Ньютонан законийн тӀаьхье йу дӀакъевлинчу консервативни системашна (аьлча а, консервативни ницкъаш бен болх беш йоцу системаш). Цу законан бух бу хенан цхьанатайпаналлин хьал, ткъа энерги Ӏалашъйаран законан а, оцу амалан а йуккъаметтиг йуха а гойту Нётеран теоремица[10]

Даьржина догӀмашна тӀе дӀасадаржар

Классикан механика йукъайогӀу иштта йаржийначу, точкаш йоцучу хӀуманан чолхе леларан дийцар. Ньютонан механикан законаш цу тайпана хӀуманашна тӀе дӀасадаржар доккхачу декъанна Л. Эйлеран бахьана долуш хилла. Эйлеран законийн кхузаманан формулировкехь а лелайо кхаа агӀонан векторийн аппарат.

ТӀаьхьо кхиира аналитикан механика, цуьнан коьрта ойла йу механикан система цхьана объект санна гайтар, дуккха а тайпанийн геометрин аппаратах пайда а оьцуш. Классикан аналитикан механикан коьрта (ткъа доккхачу декъанна альтернативни) ши формулировка йу: Лагранжан механика а, Гамильтонан механика а. Оцу теорешкахь «ницкъ» боху кхетам йухабоьду тӀехьарчу тӀегӀане, ткъа механикан системаш йовзийтарехь тидам тӀебохуьйту кхечу физикан барамашна, масала, энерги йа гӀуллакх. Лакхахь импульсан а, кинетикан энергин а гайтамаш нийса бу нагахь санна ладаме электромагнитни дакъа ца хилча бен. Электромагнитизмехь Ньютонан шолгӀа закон ток дӀасалелочу теллин хьокъехь дохадо, нагахь санна тидаме ца оьцу электромагнитни майданан системин импульсехь долу дакъа; и дакъа гойту Пойнтинган векторца с2 екъаро, цигахь с — маьршачу меттигехь серлонан чехкалла.

Истори

Шира хан

Классикан механика кхоллайелира ширачу заманахь, йозуш йоцу дакъа санна кхиа йолайелира, физикан кхечу декъел хьалха, коьртачу декъана гӀишлошъйарехь (хьалаайаран а, транспортан а машенаш, ширачу Египтан пирамидаш), куьйган говзаллин сурсаташ арахоьцучу хенахь, кеманашца а, тӀеман гӀуллакхашца а. Гергарчу Малхбалехь йевзаш йара йерриг а «цхьалхе машенаш» олуш йолу: рычаг, наклонни план, шкив, клин, винт. Амма царех лаьцна йозанан тептарш ца дисина. Ширачу Китайхь, вайн эран хьалхарчу бӀешарахь дуьненахь дуьххьара кхоьллина сейсмоскоп[11].

Дуьххьара кхиийна механикан дакъа дара статика, цуьнан бух биллина Архимедан белхашкахь вайн эрал хьалха III бӀешо хьалха. Цо хӀоттийра леверан бакъо, параллельни ницкъаш тӀетохарх йолу теорема, йукъабаьккхира гравитацин центран кхетам, бух биллира гидростатикан (Архимедан ницкъ)[12].

Йуккъера бӀешераш

undefined

XIV бӀешарахь французийн философо Жан Буридана кхоьллина импульсан теори. Иза кхин а кхиийна Жанан дешархочо, Саксонин епископо Альберта[13].

Керла зама

XVII бӀешо

Динамика классикан механикан дакъа санна кхиа йолаелла XVII бӀешарахь бен. Цуьнан бух биллина Галилей Галилейс, иза вара дуьххьара нийса дӀайаьккхина дегӀан леларан проблема луш йолчу ницкъан Ӏаткъамца. Эмпирически тергамашна тӀе а тевжаш, цунна гучуделира инерцин закон а, гергарлонан принцип а. Иштта Галилейс гӀо дира осцилляцин теори а, материалийн чӀагӀаллин Ӏилма а кхиорехь[14].

Кристиан Гюйгенс таллам бира осцилляцин теорин декъехь, леррина Ӏамийна точкан лелар гонца, иштта физикан маятникан осцилляци а. Цуьнан белхашна йукъайогӀура иштта догӀмийн эластикан тӀелатарийн законаш дуьххьара формулировка йар.

Классикан механикан бух биллина Исаак Ньютона, цо хӀоттийра механикан законаш шайн уггар йукъара кепехь, гучуделира универсалан гравитацин закон. Иштта цо хӀоттийра 1684 шарахь хин а, газийн а легаш долу хьийзаран закон[15].

Иштта XVII бӀешарахь, 1660 шарахь, хӀоттийра эластикан деформацин закон, иза карийначун Гук Робертан цӀарах тиллина.

XVIII бӀешо

XVIII бӀешарахь аналитикан механика кхоллайелира, сиха кхиира. Цуьнан дакъойн леларан проблема йерзоран кепаш кхоьллина Эйлер Леонарда, ондачу дегӀан динамикан бух а буьллуш. И кепаш виртуалан меттахӀоттаман принципан а, Д’Аламберан принципан а бух тӀехь йу[16].

Аналитикан кепаш кхиор чекхдаьккхира Лагранжа, цуьнан аьтто белира механикан системин динамикан уравненеш уггаре а Йукъарчу кепехь хӀитто: Йукъара координатех а, моментех а пайда а оьцуш. Цул сов, Лагранжа гӀо дира кхузаманан осцилляцин теорин бух кхолларехь. Классикан механикан аналитикан формулировкин альтернативни кеп лаьтта уггар кӀезиг гӀуллакхан принцип тӀехь, иза дуьххьара гайтира Мопертюас цхьана материалан точкаца йоьзна, йукъара йира Лагранжа материалан точкийн системин хьолехь.

Иштта XVIII бӀешарахь идеалан кочаллин гидродинамикан теоретически дийцаран бух кхоьллина Эйлеран а, Даниэль Бернуллин а, Лагранжан а, Д’Аламберан а белхаш тӀехь.

XIX бӀешо

XIX бӀешарахь аналитикан механика кхиира Остроградскийн, Гамильтонан, Якобин, Герцан, кхечеран а белхаш тӀехь. Осцилляцин теорехь Рута а, Жуковскийс а, Ляпуновс а кхоьллина механикан системийн стабилалла гойтуш йолу теори. Кориолис кхоьллина гергара леларан теори, тоьшалла до сихваларан цуьнан компоненташка декъадаларан теорема[17].

XIX бӀешеран шолгӀачу кхоалгӀачу декъехь кинематика дӀасакъаьстира механикан къаьстина декъе (кинематика иштта дӀасакъастар дика хиларан ойла дуьххьара гайтира Эйлера 1776 шарахь). XIX бӀешарахь къаьсттина ладаме кхиамаш хилира континууман механикехь. Навье а, Коши а йукъара кепехь кхоьллина эластичность теорин уравненеш[18].Навьеран а, Стоксан а белхаш тӀехь гидродинамикан дифференциалан уравненеш йира, хин легаш тидаме а оьцуш. Цуьнца цхьаьна кӀарглуш дара идеалан кочаллин гидродинамикан декъехь хаарш: зорбане бевлира Гельмгольцан болх вихрях лаьцна, Кирхгофан, Жуковскийн, Рейнольдсан болх турбуленталлах лаьцна, Прандтлан болх дозанан эффектех лаьцна. Сен-Венан математикан модель кхоьллина, металлийн пластикан башхаллаш йовзуьйтуш.

ХӀинцалера зама

XX бӀешарахь Ӏилманчийн шовкъ дӀайахара классикан механикехь линейни йоцучу эффекташка. Ляпуновс а, Анри Пуанкаре а бух биллина линейни йоцу осцилляцин теорин. Мещерскийс а, Циолковскийс а анализ йира хийцалуш йолу масса йолчу догӀмийн динамикан. Континуум механикера кхоллайелира аэродинамика, цуьнан бух Жуковскийс кхоьллина. XX бӀешо йуккъе даьлча классикан механикехь керла агӀо — хаосан теори — жигара кхуьуш йара. Чолхе динамикан системийн стабилалла гойтуш долу хаттарш, дискретни системийн механика, гироскопан а, инерцин а системийн теори, механизмийн а, машенийн а теори, хийцалуш йолчу массан догӀмийн механика, деформаци йеш йолчу чӀогӀа хӀуманан механика, гидроаэродинамика, газан динамика, евклидан йоцу механика иштта мехала йу[19].

Классикан механикан лелоран дозанаш

Область применимости классической механики

Классикан механикан прогнозаш нийса ца хуьлу шен чехкалла серлонан чехкаллина герга йолчу системашна (цу тайпа системийн лелар дийца деза релятивистийн механикица), йа квантан механикан законаш лелачу вуно кегийчу системашна. Релятивистийн квантан майданан теори лелайо релятивистийн а, квантан а эффекташ ладаме йолчу системийн лелар дийца. Дукха компоненташ йолчу системашна, йа паргӀатонан даржаш долчу, классикан механика а кхачам боллуш хила йиш йац, оцу хьолехь лелайо статистически механикан кепаш. Классикан механика — ша-шеца йогӀуш йолу теори, маьӀна ду цуьнан гурашкахь вовшашна дуьхьал долу дӀахьедарш ца хилар. Наггахь иза кхечу «классикан» теорешца цхьаьна йогӀуш хила тарло (масала, классикан электродинамика а, классикан термодинамика а), оцу теорешна йукъахь цхьацца нийса цахиларш гучудевлира XIX бӀешо чекхдолуш; и нийса цахиларш дӀадахарца билгалдаьккхира кхузаманан физика кхоллайалар. Къаьсттина:-классикан электродинамикан уравненеш хийцалуш йац Галилейн хийцадаларца: серлонан чехкалла оцу уравненешна йукъайогӀуш хиларна (физикан константа санна, массо а тергамхочунна константа), классикан электродинамика а, классикан механика а цхьаьнадогӀу цхьана хаьржинчу хьажийначу рамкехь бен — эфирца йоьзна йолчу. Амма экспериментан зерашца гучу ца делира эфир хилар, цуо кхачийра леррина гергарлонан теори кхолларе (цуьнан гурашкахь механикан уравненеш хийцалора);-классикан термодинамикан цхьадолу дӀахьедарш а догӀуш дац классикан механикица: уьш лелор классикан механикан законашца цхьаьна кхачадо Гиббсан парадоксе (цуьнца нийса къасто йиш йац энтропин мах) а, ультрафиолетан катастрофе а.

Литература

Хьажоргаш

Билгалдахарш

  1. 1 2 3 Петкевич, 1981, с. 9.
  2. Тарг С. М.  Краткий курс теоретической механики. — М.: Высшая школа, 1995. — 416 с. — ISBN 5-06-003117-9. — С. 287. «В классической механике масса каждой точки или частицы системы считается при движении величиной постоянной»
  3. Голубев Ю. Ф.  Основы теоретической механики. — М.: Издательство МГУ, 2000. — 720 с. — ISBN 5-211-04244-1. — С. 160. «Аксиома 3.3.1. Масса материальной точки сохраняет своё значение не только во времени, но и при любых взаимодействиях материальной точки с другими материальными точками независимо от их числа и от природы взаимодействий».
  4. Журавлёв В. Ф.  Основы теоретической механики. — М.: Физматлит, 2001. — 319 с. — ISBN 5-95052-041-3. — С. 9. «Масса [материальной точки] полагается постоянной, независящей ни от положения точки в пространстве, ни от времени».
  5. Сивухин Д. В.  Общий курс физики. Т. I. Механика. — М.: Наука, 1979. — 520 с. — С. 71.
  6. Маркеев А. П.  Теоретическая механика. — М.: ЧеРО, 1999. — 572 с. — С. 254. «…второй закон Ньютона справедлив только для точки постоянного состава. Динамика систем переменного состава требует особого рассмотрения».
  7. Иродов И. Е.  Основные законы механики. — М.: Высшая школа, 1985. — 248 с. — С. 41. «В ньютоновской механике… m=const и dp/dt=ma».
  8. Kleppner D., Kolenkow R. J.  An Introduction to Mechanics. — New York: McGraw-Hill, 1973. — 546 p. — ISBN 0-07-035048-5. (Архивйина 2013 шеран 17 июнехь). — P. 112. «For a particle in Newtonian mechanics, M is a constant and (d/dt)(Mv) = M(dv/dt) = Ma».
  9. Ландау и Лифшиц, т. I, 2012, с. 26—28.
  10. Ландау и Лифшиц, т. I, 2012, с. 24—26.
  11. Зубов В. П. Физические идеи древности. // Под ред. Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 11-80
  12. Зубов В. П. Физические идеи древности. // Под ред. Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 11-80
  13. Зубов В. П. Физические идеи средневековья. // Под ред. Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 81-128
  14. Кузнецов Б. Г. Генезис механического объяснения физических явлений и идеи картезианской физики. // Под ред. Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 156—185
  15. Кузнецов Б. Г. Основные принципы физики Ньютона. // Под ред. Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 186—197
  16. Кудрявцев П. С. Основные линии развития физических идей в XVIII в. // Под ред. Григорьян А. Т., Полак Л. С. Очерки развития основных физических идей. — М., АН СССР, 1959. — С. 198—218
  17. Сретенский Л. Н. Аналитическая механика (XIX век) // Под ред. Григорьян А. Т., Погребысский И. Б. История механики с конца XVIII века до середины XX века. — М., Наука, 1972. — С. 7-45
  18. Михайлов Г. К. Механика сплошной среды (XIX век) // Под ред. Григорьян А. Т., Погребысский И. Б. История механики с конца XVIII века до середины XX века. — М., Наука, 1972. — С. 46-85
  19. Под ред. Григорьян А. Т., Погребысский И. Б. История механики с конца XVIII века до середины XX века. — М., Наука, 1972. — С. 86-511

Категореш