Задачи и предмет механики
Механика.
Задачи и предмет механики.
Гансу Ландольту принадлежит шутка: «Физики работают хорошими методами с плохими веществами, химики – плохими методами с хорошими веществами, а физхимики – плохими методами и с плохими веществами».
Известный физик Эренфест обучил своего цейлонского попугая произносить фразу: «Aber, meine Herren, das ist keine Physik» (Но, господа, ведь это не физика.) Этого попугая он предлагал в качестве председателя в дискуссии о новой квантовой механике в Геттингене.
Механика изучает механическое движение. Под механическим движением понимают изменение положения тела относительно других тел в пространстве с течением времени.
Основная задача механики – описание движения и установление законов движения, позволяющих определять положение тела в любой момент, установление законов взаимодействия тел.
Механику подразделяют на:
а)классическая - устанавливает законы движения макроскопических тел (макроскопические явления, происходящие с участием большого числа атомов или молекул в областях, превышающих размеры атомов на много порядков: r >>10-10м)
Рекомендуемые материалы
б)квантовая – микроскопических и любых тел (микроскопическими называются явления, происходящие в областях, сравнимых с атомными размерами и меньших: r≈10-10м)
В классической механике рассматривается только два вида взаимодействия: электромагнитные и гравитационные.
Разграничение законов физики на классические и квантовые можно произвести количественно с помощью постоянной Планка ħ = 1,054·10-34Дж·с, которая является фундаментальной константой и имеет размерность действия (Дж·с = кг·м2/с). Если произведение точечной массы частицы на ее среднюю скорость и размер области движения значительно больше ħ, то движение имеет классический характер:
m·<v>·r>>ħ
Если же
m·<v>·r≈ħ,
то движение будет квантовым.
Так, при m=10-30кг и <v>=0,01м/с (электрон в атоме водорода), движение будет квантовым, если r≈10-10м (размер атома водорода).
Естественным масштабом скоростей в природе является скорость света в вакууме с=2,9978·108м/с. Её фундаментальное значение определяется тем, что скорость света является предельно высокой скоростью движения любого материального объекта.
Если
Рекомендуем посмотреть лекцию "1, 2 лекции".
v/c<<1,
то движение является нерелятивистским.
Если
v/c≈1,
то движение носит релятивистский характер.
Опыт показывает, что законы нерелятивистской классической физики вытекают из релятивистских. Релятивистские квантовые представления носят более общий характер по сравнению с нерелятивистскими классическими законами.