Вход

Создание классической механики И. Ньютоном. Ее приложения

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Реферат*
Код 374614
Дата создания 09 января 2018
Страниц 10
Мы сможем обработать ваш заказ 20 октября в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
270руб.
КУПИТЬ

Описание

Реферат по концепциям современного естествознания на тему: "Создание классической механики И. Ньютоном. Ее приложения" ...

Содержание

1. И.Ньютон и развитие классической механики
2. Законы динамики
3. Прямая и обратная задача динамики
4. Ограничения применимости классической механики

Введение

Классическая механика — раздел физики, в котором изучаются закономерности механического движения макроскопических тел со скоростями, во много раз меньшими скорости света в вакууме.

Возникновение классической механики связано с именем великого ученого Исаака Ньютона, который не только сформулировал все основные законы механики, но и нарисовал первую научную картину мира.

Фрагмент работы для ознакомления

И.Ньютон и развитие классической механики
Родился Исаак Ньютон в небольшой деревушке Вульсторп в графстве Линкольн 5 января 1643 г. в семье фермера. В детстве Исаак жил в основном на попечении бабушки. Склонный к одиночеству, размышлениям, упорный в учебе мальчик окончил школу первым и в 1660 г. он был принят в Тринити-колледж Кембриджа в качестве «сабсайзера» (так назывались бедные студенты, в обязанности которых входило прислуживание членам колледжа - бакалаврам, магистрам и прочим). Но, несмотря на это Ньютон настойчиво изучает работы Декарта и Кеплера, арифметику и геометрию Евклида, тригонометрию, богословские науки и древние языки. Напряженная работа дала хорошие результаты: за семь лет Ньютон прошел все степени колледжа (бакалавр, магистр).
1665—1667 годы были наиболее продуктивными в научном творчестве Ньютона. Здесь у него сложились в основном те идеи, которые привели его к созданию дифференциального и интегрального исчислений, к изобретению зеркального телескопа, открытию закона всемирного тяготения, здесь он провёл опыты над разложением света. В 1668 Ньютону была присвоена степень магистра, а в 1669 Барроу передал ему почётную люкасовскую физико-математическую кафедру. В 1671 он построил второй зеркальный телескоп — больших размеров и лучшего качества. Демонстрация телескопа произвела сильное впечатление на современников, и вскоре после этого Ньютон был избран членом Лондонского королевского общества (в 1703 стал его президентом).
В 1687 он опубликовал свой грандиозный труд «Математические начала натуральной философии», который является вершиной его научного творчества. В нем Ньютон обобщил результаты, полученные его предшественниками - Г. Галилеем, И. Кеплером, Р. Декартом, Х. Гюйгенсом, Дж. Борелли, Р. Гуком, Э. Галлеем, и свои собственные исследования.
«Начала» Ньютона знаменовали новую эру в развитии науки. Они
явились прочным фундаментом, на котором успешно строилась физика XVIIIXIX вв., получившая название классической.
Триумфальное шествие механики Ньютона продолжилось и после
смерти гениального ученого. Одним из самых ярких примеров явилось открытие Нептуна — неизвестной в то время планеты Солнечной системы. Теоретическое предположение было сделано на основе наблюдаемых возмущений орбиты Урана. Соответствующий расчет положения этой планеты был сделан французским механиком У.Лаверье, и вскоре она была обнаружена астрономами Берлинской обсерватории.
Законы динамики
В 1667 г. Ньютон сформулировал три закона динамики — фундаментальные законы классической механики. Законы Ньютона играют исключительную роль в естествознании и являются обобщением результатов огромного человеческого опыта, о чем сам Ньютон образно сказал: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов».
Первый закон Ньютона: всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не заставит ее изменить это состояние.
Стремление тела сохранить состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью. Поэтому первый закон Ньютона иногда называют законом инерции.
Для количественной формулировки второго закона динамики вводятся понятия ускорения а, массы тела т и силы F. Ускорение характеризует быстроту изменения скорости движения тела. Масса — основная характеристика материальных объектов, определяющая их инерционные
(инертная масса) и гравитационные (тяжелая, или гравитационная, масса) свойства. Сила - это векторная величина, мера механического воздействия на тело со стороны других тел или полей, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет свою форму и размеры.
Второй закон Ньютона: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе материальной точки (тела):
a=F/m
Второй закон Ньютона справедлив только в инерциальных системах отсчета.
Взаимодействие между материальными точками (телами) определяется третьим законом Ньютона: всякое действие материальных точек (тел) друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми действуют друг на друга материальные точки, всегда равны по модулю, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти точки:
F12=-F21
Здесь F12 — сила, действующая на первую материальную точку со стороны второй;F21 — сила, действующая на вторую материальную точку со стороны первой. Третий закон Ньютона позволяет осуществить переход от динамики отдельной материальной точки к динамике системы материальных точек, характеризующихся парным взаимодействием.
Законы Ньютона позволяют решить многие задачи механики — от простых до сложных. Спектр таких задач значительно расширился после разработки Ньютоном и его последователями нового для того времени математического аппарата — дифференциального и интегрального исчисления, широко применяемого в настоящее время для решения различных задач естествознания.
Прямая и обратная задачи динамики
Фундаментальное значение имело понятие состояния, введенное Ньютоном и ставшее одним из основополагающих понятий во всех физических теориях.
Состояние системы тел в механике полностью определяется координатами и импульсами (скоростями) тел системы. Если известны силы взаимодействия между телами, а также значения координат и импульсов в начальный момент времени, то систему уравнений движения, соответствующую второму закону Ньютона, можно решить и установить координаты и импульс тела в любой последующий момент времени, что составляет прямую задачу динамики.
Существует еще и обратная задача динамики — определение силы по известному закону движения. Решение обратных задач, как правило, не дает полной определенности — удается выяснить некоторые количественные характеристики взаимодействия, выяснение же природы сил требует привлечения дополнительной информации.
Прямая задача динамики с точки зрения математики сводится к решению системы дифференциальных уравнений и для многих моделей имеет единственное решение, определяющее траектории движения тел системы. Хотя аналитически решить такую систему дифференциальных уравнений получается далеко не всегда, Ньютону удалось сделать это для планет Солнечной системы и чрезвычайно точно описать их движение.
Ограничения применимости классической механики
Ньютоновская механика достигла в течение двух столетий таких огромных успехов, что многие физики XIX столетия были убеждены в ее всемогуществе. Считалось, что объяснить любое физической явление означает свести его к механическому процессу, подчиняющемуся законам Ньютона. Однако с развитием науки обнаружились новые факты, которые не укладывались в рамки классической механики. Эти факты получили свое объяснение в новых теориях – специальной теории относительности и квантовой механике.

Список литературы

1. Большая Советская Энциклопедия в 30 томах. Под ред. Прохорова А.М., -М., Советская энциклопедия, 1970.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. – СПб; Лань, 2006
3. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. – М; Высшая школа, 2003
4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М; Гардарики, 2001
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
© Рефератбанк, 2002 - 2021