مکانیک کلاسیک شکل گیری دانش دانش آموزان در مورد ساختار نظریه فیزیکی اصول اولیه مکانیک کلاسیک

مکانیک کلاسیک- نوعی مکانیک (شاخه ای از فیزیک که قوانین تغییر موقعیت اجسام در فضا در طول زمان و علل ایجاد آن را مطالعه می کند) بر اساس قوانین نیوتن و اصل نسبیت گالیله. بنابراین، اغلب نامیده می شود مکانیک نیوتنی».

مکانیک کلاسیک به زیر تقسیم می شود:

• استاتیک (که تعادل اجسام را در نظر می گیرد)
• سینماتیک (که ویژگی هندسی حرکت را بدون در نظر گرفتن علل آن مطالعه می کند)
• دینامیک (که حرکت اجسام را در نظر می گیرد).

چندین روش معادل برای توصیف رسمی مکانیک کلاسیک به صورت ریاضی وجود دارد:

• فرمالیسم لاگرانژی
• فرمالیسم همیلتونی

مکانیک کلاسیک نتایج بسیار دقیقی می دهد اگر کاربرد آن محدود به اجسامی باشد که سرعت آنها بسیار کمتر از سرعت نور است و ابعاد آنها بسیار بزرگتر از اندازه اتم ها و مولکول ها باشد. تعمیم مکانیک کلاسیک به اجسامی که با سرعت دلخواه حرکت می کنند مکانیک نسبیتی است و به اجسامی که ابعاد آنها با ابعاد اتمی قابل مقایسه است - مکانیک کوانتومی. نظریه میدان کوانتومی اثرات نسبیتی کوانتومی را در نظر می گیرد.

با این وجود، مکانیک کلاسیک ارزش خود را حفظ می کند زیرا:

1. درک و استفاده از آن بسیار ساده تر از سایر نظریه ها است
2. در طیف گسترده ای، واقعیت را به خوبی توصیف می کند.

مکانیک کلاسیک را می توان برای توصیف حرکت اجسامی مانند توپ ها و توپ های بیسبال، بسیاری از اجرام نجومی (مانند سیارات و کهکشان ها) و گاهی اوقات حتی بسیاری از اجرام میکروسکوپی مانند مولکول ها استفاده کرد.

مکانیک کلاسیک یک نظریه خودسازگار است، یعنی در چارچوب آن هیچ گزاره ای وجود ندارد که با یکدیگر در تضاد باشد. با این حال، ترکیب آن با سایر نظریه های کلاسیک، مانند الکترودینامیک کلاسیک و ترمودینامیک، منجر به تضادهای غیر قابل حل می شود. به طور خاص، الکترودینامیک کلاسیک پیش بینی می کند که سرعت نور برای همه ناظران ثابت است، که با مکانیک کلاسیک ناسازگار است. در آغاز قرن بیستم، این امر منجر به نیاز به ایجاد یک نظریه نسبیت خاص شد. هنگامی که مکانیک کلاسیک همراه با ترمودینامیک در نظر گرفته شود، منجر به پارادوکس گیبس می شود، که در آن تعیین دقیق میزان آنتروپی غیرممکن است، و به فاجعه فرابنفش، که در آن یک جسم سیاه باید مقدار بی نهایت انرژی را تابش کند. تلاش برای حل این مشکلات منجر به ظهور و توسعه مکانیک کوانتومی شد.

مفاهیم اساسی

مکانیک کلاسیک با چندین مفهوم و مدل اساسی عمل می کند. از جمله آنها باید برجسته شود:

قوانین اساسی

اصل نسبیت گالیله

اصل اساسی که مکانیک کلاسیک بر آن استوار است، اصل نسبیت است که بر اساس مشاهدات تجربی توسط G. Galileo فرموله شده است. بر اساس این اصل، بی‌نهایت چارچوب‌های مرجع وجود دارد که در آنها یک جسم آزاد در حال استراحت است یا با سرعت ثابتی در مقدار مطلق و جهت حرکت می‌کند. این چارچوب های مرجع اینرسی نامیده می شوند و نسبت به یکدیگر به طور یکنواخت و مستقیم حرکت می کنند. در تمام چارچوب های مرجع اینرسی، خواص مکان و زمان یکسان است و همه فرآیندها در سیستم های مکانیکی از قوانین یکسانی تبعیت می کنند. این اصل را می توان به عنوان عدم وجود سیستم های مرجع مطلق، یعنی سیستم های مرجعی که به نوعی نسبت به سایرین متمایز می شوند، فرمول بندی کرد.

قوانین نیوتن

سه قانون نیوتن اساس مکانیک کلاسیک هستند.

قانون دوم نیوتن برای توصیف حرکت یک ذره کافی نیست. علاوه بر این، توصیف نیرو مورد نیاز است که از در نظر گرفتن ماهیت تعامل فیزیکی که بدن در آن شرکت دارد به دست آمده است.

قانون بقای انرژی

قانون بقای انرژی نتیجه قوانین نیوتن برای سیستم های بسته محافظه کار است، یعنی سیستم هایی که در آنها فقط نیروهای محافظه کار عمل می کنند. از دیدگاه اساسی تر، رابطه ای بین قانون بقای انرژی و همگنی زمان وجود دارد که توسط قضیه نوتر بیان شده است.

فراتر از قابل اجرا بودن قوانین نیوتن

مکانیک کلاسیک همچنین شامل توصیفی از حرکات پیچیده اجسام غیر نقطه ای گسترده است. قوانین اویلر گسترشی از قوانین نیوتن را به این حوزه ارائه می کند. مفهوم تکانه زاویه ای بر همان روش های ریاضی است که برای توصیف حرکت یک بعدی استفاده می شود.

معادلات حرکت موشک مفهوم سرعت را هنگامی که تکانه یک جسم در طول زمان تغییر می کند تا اثر کاهش جرم را در نظر بگیرد، گسترش می دهد. دو فرمول جایگزین مهم مکانیک کلاسیک وجود دارد: مکانیک لاگرانژ و مکانیک هامیلتونی. این فرمول‌بندی‌ها و دیگر فرمول‌های مدرن تمایل دارند مفهوم «نیرو» را دور بزنند و بر دیگر کمیت‌های فیزیکی مانند انرژی یا عمل برای توصیف سیستم‌های مکانیکی تأکید کنند.

عبارات فوق برای تکانه و انرژی جنبشی تنها در صورت عدم وجود سهم الکترومغناطیسی قابل توجه معتبر هستند. در الکترومغناطیس، قانون دوم نیوتن برای جریان حامل سیم در صورتی نقض می شود که سهم میدان الکترومغناطیسی در تکانه سیستم بیان شده بر حسب بردار Poynting تقسیم بر ج 2، کجا جسرعت نور در فضای آزاد است.

داستان

زمان باستان

مکانیک کلاسیک عمدتاً در ارتباط با مشکلاتی که در طول ساخت و ساز به وجود آمد در دوران باستان سرچشمه گرفت. اولین بخش از مکانیک که توسعه یافت، استاتیک بود که پایه های آن در آثار ارشمیدس در قرن سوم قبل از میلاد گذاشته شد. ه. او قاعده اهرم را فرموله کرد، قضیه جمع نیروهای موازی، مفهوم مرکز ثقل را معرفی کرد، پایه های هیدرواستاتیک (نیروی ارشمیدس) را بنا نهاد.

قرون وسطی

زمان جدید

قرن 17

قرن 18

قرن 19

در قرن نوزدهم، توسعه مکانیک تحلیلی در آثار اوستروگرادسکی، همیلتون، یاکوبی، هرتز و دیگران صورت می گیرد.در نظریه ارتعاشات، روث، ژوکوفسکی و لیاپانوف نظریه پایداری سیستم های مکانیکی را توسعه دادند. کوریولیس با اثبات قضیه شتاب نظریه حرکت نسبی را توسعه داد. در نیمه دوم قرن نوزدهم، سینماتیک به بخش جداگانه ای از مکانیک تقسیم شد.

به ویژه در قرن 19 پیشرفت در مکانیک پیوسته قابل توجه بود. ناویر و کوشی معادلات نظریه کشش را به صورت کلی فرموله کردند. در آثار ناویر و استوکس، معادلات دیفرانسیل هیدرودینامیک با در نظر گرفتن ویسکوزیته مایع به دست آمد. در کنار این، دانش در زمینه هیدرودینامیک سیال ایده آل عمیق تر می شود: آثار هلمهولتز در مورد گرداب ها، کیرشهوف، ژوکوفسکی و رینولدز در مورد آشفتگی، و پراندتل در مورد اثرات مرزی ظاهر می شوند. سنت ونانت یک مدل ریاضی برای توصیف خواص پلاستیکی فلزات ایجاد کرد.

جدیدترین زمان

در قرن بیستم، علاقه محققان به اثرات غیرخطی در زمینه مکانیک کلاسیک تغییر یافت. لیاپانوف و هانری پوانکاره پایه های تئوری نوسانات غیرخطی را پایه ریزی کردند. مشچرسکی و تسیولکوفسکی دینامیک اجسام با جرم متغیر را تجزیه و تحلیل کردند. آیرودینامیک از مکانیک پیوسته متمایز است که پایه های آن توسط ژوکوفسکی ایجاد شده است. در اواسط قرن بیستم، یک جهت جدید در مکانیک کلاسیک به طور فعال در حال توسعه است - نظریه آشوب. مسائل پایداری سیستم های دینامیکی پیچیده نیز همچنان مهم است.

محدودیت های مکانیک کلاسیک

مکانیک کلاسیک نتایج دقیقی را برای سیستم هایی که در زندگی روزمره با آن مواجه می شویم، به دست می دهد. اما پیش‌بینی‌های او برای سیستم‌هایی که به سرعت نور نزدیک می‌شوند، جایی که مکانیک نسبیتی جایگزین آن می‌شود، یا برای سیستم‌های بسیار کوچکی که قوانین مکانیک کوانتومی در آنها اعمال می‌شود، نادرست است. برای سیستم هایی که هر دوی این ویژگی ها را ترکیب می کنند، به جای مکانیک کلاسیک از نظریه میدان کوانتومی نسبیتی استفاده می شود. برای سیستم هایی با تعداد بسیار زیاد اجزا یا درجه آزادی، مکانیک کلاسیک نیز نمی تواند کافی باشد، اما از روش های مکانیک آماری استفاده می شود.

مکانیک کلاسیک به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد زیرا اولاً کاربرد آن بسیار ساده تر و آسان تر از تئوری های ذکر شده در بالا است و ثانیاً امکان تقریب و کاربرد زیادی برای کلاس بسیار گسترده ای از اشیاء فیزیکی دارد که از موارد معمول شروع می شود. به عنوان یک فرفره یا توپ، به اجرام نجومی بزرگ (سیاره‌ها، کهکشان‌ها) و بسیار میکروسکوپی (مولکول‌های آلی).

اگرچه مکانیک کلاسیک به طور کلی با سایر نظریه های "کلاسیک" مانند الکترودینامیک کلاسیک و ترمودینامیک سازگار است، برخی ناسازگاری ها بین این نظریه ها وجود دارد که در اواخر قرن 19 یافت شد. آنها را می توان با روش های فیزیک مدرن تر حل کرد. به طور خاص، معادلات الکترودینامیک کلاسیک تحت تبدیل گالیله ثابت نیستند. سرعت نور به عنوان یک ثابت به آنها وارد می شود، به این معنی که الکترودینامیک کلاسیک و مکانیک کلاسیک تنها می توانند در یک چارچوب مرجع انتخابی مرتبط با اتر سازگار باشند. با این حال، تأیید تجربی وجود اتر را آشکار نکرد که منجر به ایجاد نظریه نسبیت خاص شد که در آن معادلات مکانیک اصلاح شد. اصول مکانیک کلاسیک نیز با برخی از ادعاهای ترمودینامیک کلاسیک ناسازگار است که منجر به پارادوکس گیبس می شود که بر اساس آن تعیین دقیق آنتروپی غیرممکن است و به فاجعه ماوراء بنفش که در آن یک جسم سیاه باید مقدار بی نهایت تابش کند. انرژی برای غلبه بر این ناسازگاری ها، مکانیک کوانتومی ایجاد شد.

یادداشت

لینک های اینترنتی

• سخنرانی تصویری 1. فیزیک: مکانیک کلاسیک (پاییز 1999)// MIT Lectures: 8.01

ادبیات

• آرنولد وی.آی. اوتس آ.مسائل ارگودیک مکانیک کلاسیک - RHD، 1999. - 284 ص.
• B. M. Yavorsky، A. A. Detlaf.فیزیک برای دانش آموزان دبیرستانی و کسانی که وارد دانشگاه می شوند. - م .: آکادمی، 2008. - 720 ص. - (تحصیلات عالی). - 34000 نسخه. - شابک 5-7695-1040-4
• Sivukhin D.V.درس عمومی فیزیک. - ویرایش پنجم، کلیشه ای. - M .: Fizmatlit، 2006. - T. I. Mechanics. - 560 ص. - شابک 5-9221-0715-1
• A. N. MATVEEVمکانیک و نظریه نسبیت. - ویرایش سوم - M .: ONYX قرن 21: جهان و آموزش، 2003. - 432 ص. - 5000 نسخه. - شابک 5-329-00742-9
• C. Kittel، W. Knight، M. Rudermanمکانیک. دوره فیزیک برکلی. - M .: Lan، 2005. - 480 p. - (کتاب های درسی دانشگاه ها). - 2000 نسخه. - شابک 5-8114-0644-4

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

مکانیک کلاسیک- نوعی مکانیک (بخشی از فیزیک که قوانین تغییر موقعیت اجسام در فضا در طول زمان و علل ایجاد آن را مطالعه می کند) بر اساس قوانین نیوتن و اصل نسبیت گالیله. بنابراین، اغلب نامیده می شود مکانیک نیوتنی».

مکانیک کلاسیک به زیر تقسیم می شود:

استاتیک (که تعادل اجسام را در نظر می گیرد)

سینماتیک (که خاصیت هندسی حرکت را بدون در نظر گرفتن علل آن مطالعه می کند)

دینامیک (که حرکت اجسام را در نظر می گیرد).

مکانیک کلاسیک نتایج بسیار دقیقی می دهد اگر کاربرد آن محدود به اجسامی باشد که سرعت آنها بسیار کمتر از سرعت نور و ابعاد آنها بسیار بزرگتر از ابعاد اتم ها و مولکول ها باشد. مکانیک نسبیتی تعمیم مکانیک کلاسیک برای اجسامی است که با سرعت دلخواه حرکت می کنند و مکانیک کوانتومی برای اجسامی که ابعاد آنها با ابعاد اتمی قابل مقایسه است.تئوری میدان کوانتومی اثرات نسبیتی کوانتومی را در نظر می گیرد.

با این وجود، مکانیک کلاسیک ارزش خود را حفظ می کند زیرا:

درک و استفاده از آن بسیار ساده تر از سایر نظریه ها است

در طیف گسترده ای، واقعیت را به خوبی توصیف می کند.

مکانیک کلاسیک را می توان برای توصیف حرکت اجسامی مانند توپ ها و توپ های بیسبال، بسیاری از اجرام نجومی (مانند سیارات و کهکشان ها) و گاهی اوقات حتی بسیاری از اجرام میکروسکوپی مانند مولکول ها استفاده کرد.

مکانیک کلاسیک یک نظریه خودسازگار است، یعنی در چارچوب آن هیچ گزاره ای وجود ندارد که با یکدیگر در تضاد باشد. با این حال، ترکیب آن با سایر نظریه های کلاسیک، مانند الکترودینامیک کلاسیک و ترمودینامیک، منجر به تضادهای غیر قابل حل می شود. به طور خاص، الکترودینامیک کلاسیک پیش بینی می کند که سرعت نور برای همه ناظران ثابت است، که با مکانیک کلاسیک ناسازگار است. در آغاز قرن بیستم، این امر منجر به نیاز به ایجاد یک نظریه نسبیت خاص شد. زمانی که مکانیک کلاسیک همراه با ترمودینامیک در نظر گرفته شود، منجر به پارادوکس گیبس می شود، که در آن تعیین دقیق میزان آنتروپی غیرممکن است، و فاجعه ماوراء بنفش، که در آن یک جسم کاملاً سیاه باید مقدار بی نهایت انرژی را بتاباند. تلاش برای حل این مشکلات منجر به ظهور و توسعه مکانیک کوانتومی شد.

10 بلیط تصویر مکانیکی جهان ترمودینامیکس

ترمودینامیک(یونانی θέρμη - "گرما"، δύναμις - "نیرو") - شاخه ای از فیزیک که روابط و تبدیل گرما و سایر اشکال انرژی را مطالعه می کند. ترمودینامیک شیمیایی که تحولات فیزیکی و شیمیایی مرتبط با انتشار یا جذب گرما و همچنین مهندسی گرما را مطالعه می کند، به رشته های جداگانه ای تقسیم شده است.

در ترمودینامیک، شخص با مولکول های منفرد سر و کار ندارد، بلکه با اجسام ماکروسکوپی متشکل از تعداد زیادی ذره سروکار دارد. این اجسام را سیستم های ترمودینامیکی می نامند. در ترمودینامیک، پدیده های حرارتی با مقادیر ماکروسکوپی - فشار، دما، حجم و ... توصیف می شوند که برای مولکول ها و اتم های منفرد قابل اعمال نیستند.

در فیزیک نظری، همراه با ترمودینامیک پدیدارشناسی که به مطالعه پدیدارشناسی فرآیندهای حرارتی می‌پردازد، ترمودینامیک آماری متمایز می‌شود که برای توجیه مکانیکی ترمودینامیک ایجاد شد و یکی از اولین بخش‌های فیزیک آماری بود.

ترمودینامیک را می توان در طیف وسیعی از موضوعات در علم و فناوری، مانند موتورها، انتقال فاز، واکنش های شیمیایی، پدیده های حمل و نقل و حتی سیاهچاله ها به کار برد. ترمودینامیک برای سایر حوزه‌های فیزیک و شیمی، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی مکانیک، زیست‌شناسی سلولی، مهندسی زیست پزشکی، علم مواد مهم است و در زمینه‌های دیگر مانند اقتصاد مفید است.

11 بلیط ELECTRODYNAMICS

الکترودینامیک- بخشی از فیزیک که میدان الکترومغناطیسی را در کلی ترین حالت (یعنی میدان های متغیر وابسته به زمان در نظر گرفته می شود) و برهمکنش آن با اجسامی که دارای بار الکتریکی هستند (برهم کنش الکترومغناطیسی) مطالعه می کند. موضوع الکترودینامیک شامل رابطه پدیده های الکتریکی و مغناطیسی، تابش الکترومغناطیسی (در شرایط مختلف، چه آزاد و چه در موارد مختلف برهمکنش با ماده)، جریان الکتریکی (به طور کلی متناوب) و برهمکنش آن با یک میدان الکترومغناطیسی (جریان الکتریکی) است. را می توان تحت این عنوان مجموعه ای از ذرات باردار متحرک در نظر گرفت). هر گونه فعل و انفعالات الکتریکی و مغناطیسی بین اجسام باردار در فیزیک مدرن به عنوان انجام شدن از طریق میدان الکترومغناطیسی در نظر گرفته می شود و بنابراین موضوع الکترودینامیک نیز می باشد.

اغلب تحت این اصطلاح الکترودینامیکپیش فرض است کلاسیکالکترودینامیک، که فقط خواص پیوسته میدان الکترومغناطیسی را از طریق سیستم معادلات ماکسول توصیف می کند. برای تعیین نظریه کوانتومی مدرن میدان الکترومغناطیسی و برهمکنش آن با ذرات باردار، معمولاً از عبارت پایدار استفاده می شود. الکترودینامیک کوانتومی.

12 بلیط مفهوم تقارن در علوم طبیعی

قضیه امی نوترادعا می کند که هر تقارن پیوسته یک سیستم فیزیکی با قانون بقای خاصی مطابقت دارد. بنابراین، قانون بقای انرژی مطابق با همگنی زمان، قانون بقای تکانه به همگنی فضا، قانون بقای تکانه زاویه ای نسبت به همسانگردی فضا، قانون بقای بار الکتریکی برای تقارن سنج است. ، و غیره.

این قضیه معمولاً برای سیستم‌هایی با تابع عمل فرموله می‌شود و تغییرناپذیری لاگرانژ را با توجه به گروهی پیوسته از تبدیل‌ها بیان می‌کند.

این قضیه در آثار دانشمندان مدرسه گوتینگن D. گیلبرت، اف. KleinaiE. هیچ. رایج ترین فرمول توسط امی نوتر در سال 1918 اثبات شد.

انواع تقارن موجود در ریاضیات و علوم طبیعی:

تقارن دو طرفه - تقارن با توجه به بازتاب آینه. (تقارن دو طرفه)

تقارن مرتبه n - تقارن با توجه به چرخش از طریق زاویه 360 درجه / n حول هر محور. توصیف شده توسط گروه Z n.

تقارن محوری (تقارن شعاعی، تقارن پرتو) - تقارن با توجه به چرخش از طریق یک زاویه دلخواه حول یک محور. توسط گروه SO(2) توصیف شده است.

تقارن کروی - تقارن با توجه به چرخش در فضای سه بعدی از طریق زوایای دلخواه. توسط گروه SO(3) توصیف شده است. تقارن کروی محلی فضا یا محیط را ایزوتروپی نیز می گویند.

تقارن چرخشی تعمیم دو تقارن قبلی است.

تقارن انتقالی - تقارن با توجه به جابجایی فضا در هر جهت با فاصله معین.

تغییر ناپذیری لورنتس - تقارن با توجه به چرخش های دلخواه در فضا-زمان مینکوفسکی.

عدم تغییر گیج استقلال نوع معادلات نظریه های گیج در نظریه میدان کوانتومی (به ویژه نظریه های یانگ میلز) تحت تبدیل گیج است.

ابرتقارن - تقارن نظریه با توجه به جایگزینی بوزون ها توسط فرمیون ها.

تقارن بالاتر - تقارن در تجزیه و تحلیل گروه.

Kainosymmetry پدیده ای از پیکربندی الکترونیکی است (این اصطلاح توسط S. A. Shchukarev که آن را کشف کرد معرفی شد) که تناوب ثانویه را تعیین می کند (کشف شده توسط E. V. Biron).

13 ایستگاه خدمات بلیط

نظریه نسبیت خاص(یکصد; همچنین نظریه نسبیت خصوصی) نظریه ای است که حرکت، قوانین مکانیک، روابط فضا-زمان را با سرعت های حرکت دلخواه که کمتر از سرعت نور در خلاء است، از جمله سرعت های نزدیک به سرعت نور را توصیف می کند. در چارچوب نسبیت خاص، مکانیک کلاسیک نیوتن تقریبی از سرعت های پایین است. تعمیم SRT برای میدان های گرانشی را نظریه نسبیت عام می نامند.

انحرافات در روند فرآیندهای فیزیکی از پیش بینی های مکانیک کلاسیک که توسط نظریه نسبیت خاص توصیف شده است نامیده می شود. اثرات نسبیتی، و نرخ هایی که چنین تأثیراتی قابل توجه می شوند هستند سرعت های نسبیتی.

14 بلیط OTO

نظریه نسبیت عام(نسبیت عام؛ آی تی. allgemeine Relativitätstheorie) یک نظریه هندسی گرانش است که نظریه نسبیت خاص (SRT) را توسعه می دهد که توسط آلبرت اینشتین در سال های 1915-1916 منتشر شد. در چارچوب نظریه نسبیت عام، مانند سایر نظریه‌های متریک، فرض می‌شود که اثرات گرانشی ناشی از برهمکنش غیر نیرویی اجسام و میدان‌های واقع در فضا-زمان است، اما به دلیل تغییر شکل خود فضا-زمان است که به ویژه با حضور انرژی انبوه همراه است. نسبیت عام با استفاده از معادلات اینشتین برای ارتباط انحنای فضا-زمان با ماده موجود در آن، با سایر نظریه های متریک گرانش متفاوت است.

نسبیت عام در حال حاضر موفق ترین نظریه گرانش است که به خوبی توسط مشاهدات پشتیبانی می شود. اولین موفقیت نسبیت عام توضیح تقدم غیرعادی حضیض عطارد بود. سپس، در سال 1919، آرتور ادینگتون گزارش داد که انحراف نور را در نزدیکی خورشید در زمان یک خسوف کامل مشاهده کرده است، که از نظر کمی و کیفی پیش‌بینی‌های نسبیت عام را تایید می‌کند. از آن زمان، بسیاری از مشاهدات و آزمایش‌های دیگر تعداد قابل توجهی از پیش‌بینی‌های این نظریه را تأیید کرده‌اند، از جمله اتساع زمان گرانشی، انتقال گرانشی به سرخ، تأخیر سیگنال در یک میدان گرانشی، و تا کنون فقط به‌طور غیرمستقیم، تابش گرانشی. علاوه بر این، مشاهدات متعدد به عنوان تأیید یکی از مرموزترین و عجیب ترین پیش بینی های نظریه نسبیت عام - وجود سیاهچاله ها - تفسیر می شود.

علیرغم موفقیت خیره کننده نظریه نسبیت عام، ناراحتی در جامعه علمی وجود دارد که اولاً با این واقعیت مرتبط است که نمی توان آن را به عنوان حد کلاسیک نظریه کوانتومی دوباره فرمول بندی کرد و ثانیاً با این واقعیت که خود نظریه نشان می دهد. محدودیت‌های کاربرد آن، زیرا هنگام در نظر گرفتن سیاه‌چاله‌ها و به‌طور کلی، تکینگی‌های فضا-زمان، ظهور واگرایی‌های فیزیکی غیرقابل حذف را پیش‌بینی می‌کند. برای حل این مشکلات، تعدادی نظریه جایگزین ارائه شده است که برخی از آنها کوانتومی نیز هستند. با این حال، شواهد تجربی کنونی نشان می‌دهد که هر نوع انحراف از نسبیت عام، اگر اصلا وجود داشته باشد، باید بسیار کوچک باشد.

15 بلیط گسترش جهان. قانون هابل

انبساط کیهان- پدیده ای متشکل از انبساط تقریباً یکنواخت و همسانگرد فضای بیرونی در مقیاس کل کیهان. به طور تجربی، انبساط کیهان در قالب اجرای قانون هابل مشاهده می شود. علم به اصطلاح بیگ بنگ را آغاز انبساط کیهان می داند. از لحاظ نظری، این پدیده توسط A پیش بینی و اثبات شد. فریدمن در مراحل اولیه توسعه نظریه نسبیت عام از ملاحظات فلسفی عمومی در مورد همگنی و همسانگردی جهان.

قانون هابل(قانون رکود عمومی کهکشان ها) یک قانون تجربی است که انتقال به سرخ کهکشان را به فاصله آن ها به صورت خطی مرتبط می کند:

جایی که z- انتقال به سرخ کهکشان دی- فاصله تا آن اچ 0 یک عامل تناسب است که ثابت هابل نامیده می شود. با ارزش کمی zبرابری تقریبی برقرار است cz=V r، جایی که V rسرعت کهکشان در امتداد خط دید ناظر است، ج- سرعت نور در این مورد، قانون شکل کلاسیک را به خود می گیرد:

این سن، زمان مشخصه انبساط کیهان در لحظه است و تا ضریب 2، مطابق با سن جهان است که با استفاده از مدل استاندارد کیهان شناسی فریدمن محاسبه شده است.

16 بلیط مدل فریدمن. تکینگی

جهان فریدمن(متریک فریدمن-لماتر-رابرتسون-واکر) یکی از مدل های کیهان شناختی است که معادلات میدان نظریه نسبیت عام، اولین مدل از مدل های غیر ساکن کیهان را برآورده می کند. در سال 1922 توسط الکساندر فریدمن دریافت شد. مدل فریدمن یک همسانگرد همگن را توصیف می کند غیر ثابتجهانی با ماده که دارای انحنای ثابت مثبت، صفر یا منفی است. این کار دانشمند به توسعه نظری اصلی نسبیت عام پس از کار انیشتین در 1915-1917 تبدیل شد.

تکینگی گرانشی- منطقه فضا-زمان که از طریق آن ادامه خط ژئودتیک غیرممکن است. اغلب در آن، انحنای پیوستار فضا-زمان به بی نهایت تبدیل می شود، یا متریک دارای ویژگی های آسیب شناختی دیگری است که اجازه تفسیر فیزیکی را نمی دهد (به عنوان مثال، تکینگی کیهانی- وضعیت کیهان در لحظه اولیه انفجار بزرگ که با چگالی و دمای بی نهایت ماده مشخص می شود.

17 بلیط تئوری انفجار بزرگ. تابش باقی مانده

تابش یادگاری(یا تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانیاز انگلیسی تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی) - تابش الکترومغناطیسی کیهانی با درجه ایزوتروپی بالا و با مشخصه طیف یک جسم کاملا سیاه با دمای 2.725 کلوین.

وجود CMB از نظر تئوری در چارچوب نظریه بیگ بنگ پیش بینی شده بود. اگرچه بسیاری از جنبه‌های نظریه بیگ بنگ اصلی اکنون بازنگری شده است، اما اصولی که پیش‌بینی دمای CMB را ممکن می‌سازد تغییر نکرده است. اعتقاد بر این است که تابش باقیمانده از مراحل اولیه وجود کیهان حفظ شده و به طور مساوی آن را پر می کند. وجود آن به طور تجربی در سال 1965 تأیید شد. همراه با انتقال به سرخ کیهانی، تابش پس‌زمینه مایکروویو کیهانی به عنوان یکی از تأییدهای اصلی نظریه انفجار بزرگ در نظر گرفته می‌شود.

مهبانگ(انگلیسی) مهبانگ) یک مدل کیهان شناختی است که توسعه اولیه کیهان را توصیف می کند، یعنی آغاز انبساط کیهان، که قبل از آن، جهان در یک حالت منفرد قرار داشت.

معمولاً اکنون به طور خودکار نظریه بیگ بنگ و مدل جهان داغ را با هم ترکیب می کنند، اما این مفاهیم مستقل هستند و از نظر تاریخی نیز مفهوم یک جهان اولیه سرد در نزدیکی انفجار بزرگ وجود داشته است. این ترکیب نظریه بیگ بنگ با نظریه جهان داغ است که با وجود تابش پس زمینه مایکروویو کیهانی پشتیبانی می شود که بیشتر مورد توجه قرار می گیرد.

18 بلیط SPACE VACUUM

وکیوم(مربوط خلاء- خالی) - فضای خالی از ماده. در مهندسی و فیزیک کاربردی، خلاء به عنوان یک محیط حاوی گاز در فشارهای بسیار کمتر از فشار اتمسفر شناخته می شود. خلاء با نسبت بین میانگین مسیر آزاد مولکول های گاز λ و اندازه مشخصه محیط مشخص می شود. د. زیر دفاصله بین دیواره های محفظه خلاء، قطر خط لوله خلاء و غیره را می توان گرفت. بسته به مقدار نسبت λ / دتفاوت بین خلاء کم ()، متوسط ​​() و زیاد ()

باید بین مفاهیم تمایز قائل شد خلاء فیزیکیو خلاء فنی.

19 بلیط کوانتوم مکانیک

مکانیک کوانتومی- بخشی از فیزیک نظری که پدیده‌های فیزیکی را توصیف می‌کند که در آن عمل از نظر بزرگی با ثابت پلانک قابل مقایسه است. پیش بینی های مکانیک کوانتومی می تواند به طور قابل توجهی با پیش بینی های مکانیک کلاسیک متفاوت باشد. از آنجایی که ثابت پلانک در مقایسه با عملکرد اجسام روزمره بسیار کوچک است، اثرات کوانتومی عمدتاً فقط در مقیاس های میکروسکوپی ظاهر می شوند. اگر عمل فیزیکی سیستم بسیار بیشتر از ثابت پلانک باشد، مکانیک کوانتومی به صورت ارگانیک وارد مکانیک کلاسیک می شود. به نوبه خود، مکانیک کوانتومی یک تقریب غیر نسبیتی (یعنی تقریبی از انرژی های کوچک در مقایسه با انرژی باقیمانده ذرات عظیم سیستم) از نظریه میدان کوانتومی است.

مکانیک کلاسیک، که به خوبی سیستم‌های مقیاس ماکروسکوپی را توصیف می‌کند، قادر به توصیف پدیده‌هایی در سطح اتم‌ها، مولکول‌ها، الکترون‌ها و فوتون‌ها نیست. مکانیک کوانتومی به اندازه کافی خواص و رفتار اساسی اتم‌ها، یون‌ها، مولکول‌ها، ماده متراکم و سایر سیستم‌های دارای ساختار الکترون-هسته‌ای را توصیف می‌کند. مکانیک کوانتومی همچنین می‌تواند رفتار الکترون‌ها، فوتون‌ها و دیگر ذرات بنیادی را توصیف کند، اما توصیف دقیق‌تر نسبی‌گرایانه‌تر از تبدیل‌های ذرات بنیادی در چارچوب نظریه میدان کوانتومی ساخته شده است. آزمایش ها نتایج به دست آمده با کمک مکانیک کوانتومی را تایید می کنند.

مفاهیم اساسی سینماتیک کوانتومی مفاهیم قابل مشاهده و حالت هستند.

معادلات اساسی دینامیک کوانتومی معادله شرودینگر، معادله فون نویمان، معادله لیندبلاد، معادله هایزنبرگ و معادله پائولی است.

معادلات مکانیک کوانتومی با بسیاری از شاخه‌های ریاضیات مرتبط است، از جمله: نظریه عملگر، نظریه احتمال، آنالیز تابعی، جبر عملگر، نظریه گروه.

بدنه کاملا مشکی- ایده آل سازی فیزیکی مورد استفاده در ترمودینامیک، جسمی که تمام تشعشعات الکترومغناطیسی وارد شده بر روی خود را در همه محدوده ها جذب می کند و هیچ چیزی را منعکس نمی کند. علیرغم نام، یک جسم سیاه خود می تواند تابش الکترومغناطیسی با هر فرکانسی ساطع کند و از نظر بصری یک رنگ داشته باشد.طیف تابش یک جسم سیاه فقط با دمای آن تعیین می شود.

اهمیت جسم سیاه در مسئله طیف تابش حرارتی هر اجسام (خاکستری و رنگی) به طور کلی، علاوه بر اینکه ساده ترین حالت غیر پیش پا افتاده است، در این واقعیت نیز هست که مسئله طیف تعادل تابش حرارتی اجسام با هر رنگ و ضریب انعکاس با روش‌های ترمودینامیک کلاسیک به مسئله تابش از یک جسم کاملاً سیاه کاهش می‌یابد (و از نظر تاریخی این کار قبلاً در پایان قرن نوزدهم انجام شد، زمانی که مشکل تابش یک بدن کاملاً سیاه به میدان آمد).

سیاه ترین مواد واقعی، به عنوان مثال، دوده، تا 99٪ از تابش تابشی (یعنی آلبیدو برابر با 0.01) را در محدوده طول موج مرئی جذب می کنند، اما تابش مادون قرمز را بسیار بدتر جذب می کنند. در میان اجرام منظومه شمسی، خورشید تا حد زیادی خواص یک جسم کاملا سیاه را دارد.

این اصطلاح توسط گوستاو کیرشهوف در سال 1862 معرفی شد.

20 بلیط اصول مکانیک کوانتومی

تمام مسائل فیزیک مدرن را می توان به دو گروه تقسیم کرد: مسائل فیزیک کلاسیک و مسائل فیزیک کوانتومی. هنگام مطالعه خواص اجسام ماکروسکوپی معمولی، تقریباً هرگز با مسائل کوانتومی مواجه نمی‌شویم، زیرا ویژگی‌های کوانتومی تنها در عالم صغیر ملموس می‌شوند. . بنابراین، فیزیک قرن نوزدهم که فقط اجسام ماکروسکوپی را مطالعه می کرد، کاملاً از فرآیندهای کوانتومی بی اطلاع بود. این فیزیک کلاسیک است. برای فیزیک کلاسیک معمول است که ساختار اتمی ماده را در نظر نمی گیرد. با این حال، اکنون، توسعه فناوری تجربی، مرزهای آشنایی ما با طبیعت را چنان فراتر برده است که اکنون می دانیم، و علاوه بر این، با جزئیات زیاد، سخت گیری اتم ها و مولکول های منفرد را می شناسیم. فیزیک مدرن ساختار اتمی ماده و در نتیجه اصول فیزیک کلاسیک قدیمی قرن نوزدهم را مطالعه می کند. باید مطابق با واقعیت های جدید تغییر می کرد و به طور اساسی تغییر می کرد. این تغییر در اصول، گذار به فیزیک کوانتومی است.

21 بلیط CORPUSCULAR-WAVE DUALISM

دوآلیسم موج کورپوسکولار- این اصل که هر جسمی می تواند هم خواص موجی و هم ذره ای را از خود نشان دهد. در طول توسعه مکانیک کوانتومی برای تفسیر پدیده های مشاهده شده در عالم کوچک از دیدگاه مفاهیم کلاسیک معرفی شد. توسعه بیشتر اصل دوگانگی موج-ذره مفهوم میدان های کوانتیزه در نظریه میدان کوانتومی بود.

به عنوان یک مثال کلاسیک، نور را می توان به عنوان جریانی از ذرات (فوتون) تفسیر کرد که در بسیاری از اثرات فیزیکی خواص امواج الکترومغناطیسی را نشان می دهند. نور خواص موج را در پدیده های پراش و تداخل در مقیاس های قابل مقایسه با طول موج نور از خود نشان می دهد. مثلا حتی تنهافوتون هایی که از شکاف دوگانه عبور می کنند، یک الگوی تداخلی روی صفحه ایجاد می کنند که توسط معادلات ماکسول تعیین می شود.

با این وجود، آزمایش نشان می‌دهد که یک فوتون یک پالس کوتاه از تابش الکترومغناطیسی نیست، به عنوان مثال، نمی‌توان آن را با تقسیم‌کننده‌های پرتو نوری به چندین پرتو تقسیم کرد، که به وضوح توسط آزمایشی که فیزیکدانان فرانسوی Grangier، Roger و Aspe انجام دادند، نشان داد. 1986. خواص جسمی نور در اثر فوتوالکتریک و در اثر کامپتون آشکار می شود. یک فوتون همچنین مانند ذره ای رفتار می کند که به طور کامل توسط اجسامی که ابعاد آنها بسیار کوچکتر از طول موج آن است (مثلاً هسته های اتمی) گسیل یا جذب می شود یا به طور کلی می توان آن را نقطه مانند (مثلاً یک الکترون) در نظر گرفت.

در حال حاضر، مفهوم دوگانگی موج-ذره تنها مورد توجه تاریخی است، زیرا تنها به عنوان یک تفسیر عمل می کند، راهی برای توصیف رفتار اجسام کوانتومی، انتخاب قیاس هایی از فیزیک کلاسیک برای آن. در واقع، اجسام کوانتومی نه امواج کلاسیک هستند و نه ذرات کلاسیک، و فقط با تقریبی خاصیت اولی یا دومی را کسب می کنند. از نظر روش شناختی صحیح تر، فرمول بندی نظریه کوانتومی بر حسب انتگرال های مسیر (پراکنده)، فارغ از استفاده از مفاهیم کلاسیک است.

22 بلیط مفهوم ساختار اتم مدلهای اتم

مدل اتم تامسون(مدل "پودینگ با کشمش"، eng. مدل پودینگ آلوج. جی. تامسون پیشنهاد کرد که اتم را جسمی با بار مثبت با الکترون های محصور در داخل آن در نظر بگیریم. سرانجام رادرفورد پس از آزمایش معروفش در مورد پراکندگی ذرات آلفا آن را رد کرد.

مدل سیاره‌ای اولیه ناگائوکا از اتم. در سال 1904، هانتارو ناگائوکا، فیزیکدان ژاپنی، مدلی از اتم را پیشنهاد کرد که بر اساس قیاس با سیاره زحل ساخته شد. در این مدل، الکترون‌ها که در حلقه‌ها متحد شده‌اند، حول یک هسته کوچک مثبت در مدارها می‌چرخند. معلوم شد مدل اشتباه است.

مدل سیاره ای اتم بور-رادرفورد. در سال 1911، ارنست رادرفورد، پس از انجام یک سری آزمایشات، به این نتیجه رسید که اتم نوعی سیستم سیاره ای است که در آن الکترون ها در مدارهایی به دور یک هسته با بار مثبت سنگین واقع در مرکز اتم حرکت می کنند ("مدل رادرفورد از اتم"). با این حال، چنین توصیفی از اتم با الکترودینامیک کلاسیک در تضاد بود. واقعیت این است که طبق الکترودینامیک کلاسیک، یک الکترون هنگام حرکت با شتاب مرکز باید امواج الکترومغناطیسی ساطع کند و در نتیجه انرژی خود را از دست بدهد. محاسبات نشان داد که مدت زمانی که یک الکترون در چنین اتمی بر روی هسته می افتد کاملا ناچیز است. برای توضیح پایداری اتم‌ها، نیلز بور باید فرضیه‌هایی را مطرح می‌کرد که به این واقعیت خلاصه می‌شد که یک الکترون در یک اتم، که در برخی از حالت‌های انرژی ویژه قرار دارد، انرژی تابش نمی‌کند ("مدل اتم بور-رادرفورد"). فرضیه های بور نشان داد که مکانیک کلاسیک برای توصیف اتم قابل استفاده نیست. مطالعه بیشتر تابش اتم منجر به ایجاد مکانیک کوانتومی شد که توضیح اکثریت قریب به اتفاق حقایق مشاهده شده را ممکن ساخت.

اتم(دیگر یونانی ἄτομος- غیر قابل تقسیم) - کوچکترین بخش شیمیایی غیر قابل تقسیم یک عنصر شیمیایی که حامل خواص آن است. یک اتم از یک هسته اتم و الکترون تشکیل شده است. هسته یک اتم از پروتون های با بار مثبت و نوترون های بدون بار تشکیل شده است. اگر تعداد پروتون‌های هسته با تعداد الکترون‌ها منطبق باشد، اتم در کل از نظر الکتریکی خنثی است. در غیر این صورت مقداری بار مثبت یا منفی دارد و یون نامیده می شود. اتم ها بر اساس تعداد پروتون ها و نوترون های هسته طبقه بندی می شوند: تعداد پروتون ها تعیین می کند که آیا یک اتم به یک عنصر شیمیایی خاص تعلق دارد یا خیر، و تعداد نوترون ها ایزوتوپ این عنصر را تعیین می کند.

اتم های انواع مختلف در مقادیر مختلف که توسط پیوندهای بین اتمی به هم متصل می شوند، مولکول ها را تشکیل می دهند.

23 بلیط تعاملات اساسی

تعاملات اساسی- انواع مختلف کیفی برهمکنش ذرات بنیادی اجسام متشکل از آنها.

امروزه وجود چهار تعامل اساسی به طور قابل اعتماد شناخته شده است:

گرانشی

الکترومغناطیسی

قوی

ضعیف

در عین حال، فعل و انفعالات الکترومغناطیسی و ضعیف مظاهر یک واحد هستند تعامل الکتریکی ضعیف.

جست‌وجوها برای انواع دیگر برهمکنش‌های بنیادی، هم در پدیده‌های خرد و هم در مقیاس کیهانی در حال انجام است، اما تاکنون هیچ نوع دیگری از تعاملات بنیادی کشف نشده است.

در فیزیک، انرژی مکانیکی به دو نوع تقسیم می شود - انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی. دلیل تغییر در حرکت اجسام (تغییر در انرژی جنبشی) نیرو (انرژی بالقوه) است (به قانون دوم نیوتن مراجعه کنید). نیروی فشردگی فنر، نیروی برخورد اجسام، نیروی اصطکاک، نیروی مقاومت هوا، نیروی انفجار و غیره. اما وقتی ساختار اتمی ماده مشخص شد، مشخص شد که همه تنوع این نیروها نتیجه برهمکنش اتم ها است. با همدیگر. از آنجایی که نوع اصلی برهمکنش بین اتمی الکترومغناطیسی است، معلوم شد که بیشتر این نیروها فقط مظاهر مختلف برهمکنش الکترومغناطیسی هستند. یکی از استثناها، به عنوان مثال، نیروی گرانش است که ناشی از برهمکنش گرانشی بین اجسامی است که جرم دارند.

24 بلیت کلی ذرات و خواص آنها

ذره ابتدایی- یک اصطلاح جمعی که به ریز اجرام در مقیاس فرعی هسته ای اشاره دارد که نمی توانند به اجزای سازنده آنها تجزیه شوند.

باید در نظر داشت که برخی از ذرات بنیادی (الکترون، فوتون، کوارک و غیره) در حال حاضر بدون ساختار در نظر گرفته می شوند و به عنوان اولیه در نظر گرفته می شوند. ذرات بنیادی. سایر ذرات بنیادی (به اصطلاح ذرات تشکیل دهنده- پروتون، نوترون و غیره) ساختار داخلی پیچیده ای دارند، اما، با این وجود، با توجه به مفاهیم مدرن، جدا کردن آنها به قطعات غیرممکن است (به محدودیت مراجعه کنید).

ساختار و رفتار ذرات بنیادی توسط فیزیک ذرات بنیادی مطالعه می شود.

مقاله اصلی:کوارک ها

کوارک ها و آنتی کوارک ها هرگز در حالت آزاد یافت نشده اند - این با پدیده حبس توضیح داده می شود. بر اساس تقارن بین لپتون ها و کوارک ها، که در برهمکنش الکترومغناطیسی آشکار می شود، فرضیه هایی مطرح می شود که این ذرات از ذرات اساسی تری - پریون ها - تشکیل شده اند.

25 بلیط مفهوم انشعاب. نقطه انشعاب

انشعاب عبارت است از کسب کیفیتی جدید در حرکات یک سیستم دینامیکی با تغییر جزئی در پارامترهای آن.

مفهوم اصلی نظریه انشعاب، مفهوم یک سیستم (غیر) خشن است (به زیر مراجعه کنید). هر سیستم دینامیکی گرفته می شود و چنین خانواده (چند پارامتری) از سیستم های دینامیکی در نظر گرفته می شود که سیستم اصلی به عنوان یک مورد خاص - برای هر یک مقدار از پارامتر (پارامترها) به دست می آید. اگر تصویر کیفی تقسیم فضای فاز به مسیرها برای مقدار پارامترهای به اندازه کافی نزدیک به داده شده حفظ شود، چنین سیستمی نامیده می شود. خشن. در غیر این صورت، اگر چنین محله ای وجود نداشته باشد، سیستم نامیده می شود خشن.

بنابراین، مناطقی از سیستم های ناهموار در فضای پارامتر ظاهر می شوند که توسط سطوحی متشکل از سیستم های غیر زبر از هم جدا می شوند. تئوری انشعاب ها وابستگی یک تصویر کیفی را هنگامی که یک پارامتر به طور مداوم در امتداد یک منحنی خاص تغییر می کند، مطالعه می کند. طرحی که توسط آن تصویر کیفی تغییر می کند نامیده می شود نمودار انشعاب.

روش های اصلی نظریه انشعاب، روش های نظریه اغتشاش هستند. به طور خاص، اعمال می شود روش پارامتر کوچک(پونتریاگین).

نقطه انشعاب- تغییر حالت عملکرد تعیین شده سیستم. اصطلاحی از ترمودینامیک و سینرژتیک غیرتعادلی.

نقطه انشعاب- وضعیت بحرانی سیستم که در آن سیستم نسبت به نوسانات ناپایدار می شود و عدم قطعیت به وجود می آید: آیا وضعیت سیستم آشفته می شود یا به یک سطح جدید، متمایزتر و بالاتر از نظم حرکت می کند. اصطلاحی از نظریه خود سازماندهی.

26 بلیط SYNERGETICS - علم سیستم های خود سازماندهی باز

سینرژیک(دیگر یونانی συν-- پیشوند به معنای سازگاری و ἔργον- "فعالیت") - جهت بین رشته ای تحقیقات علمی که وظیفه آن مطالعه پدیده ها و فرآیندهای طبیعی بر اساس اصول خود سازماندهی سیستم ها است (شامل از زیر سیستم ها). «... علمی که فرآیندهای خودسازماندهی و پیدایش، نگهداری، پایداری و پوسیدگی ساختارهایی با ماهیت متنوع را مطالعه می کند...».

سینرژتیک در ابتدا به عنوان یک رویکرد بین رشته ای اعلام شد، زیرا اصول حاکم بر فرآیندهای خودسازماندهی به نظر می رسد یکسان هستند (صرف نظر از ماهیت سیستم ها)، و یک دستگاه ریاضی مشترک باید برای توصیف آنها مناسب باشد.

از دیدگاه ایدئولوژیک، هم افزایی گاهی به عنوان «تکامل گرایی جهانی» یا «نظریه جهانی تکامل» قرار می گیرد، که مبنای واحدی برای توصیف مکانیسم های ظهور هرگونه نوآوری فراهم می کند، همانطور که سایبرنتیک زمانی به عنوان «کنترل جهانی» تعریف می شد. تئوری» به همان اندازه برای توصیف هرگونه عملیات تنظیم و بهینه سازی مناسب است: در طبیعت، در فناوری، در جامعه و غیره و غیره. با این حال، زمان نشان داده است که رویکرد کلی سایبرنتیک به دور از توجیه همه امیدهایی است که بر روی آن گذاشته شده است. به طور مشابه، تفسیر گسترده از کاربرد روش های هم افزایی نیز مورد انتقاد قرار می گیرد.

مفهوم اساسی سینرژتیک، تعریف ساختار به عنوان است ایالت ها، ناشی از رفتار چند متغیره و مبهم چنین ساختارهای چند عنصری یا رسانه های چند عاملی است که به استاندارد میانگین ترمودینامیکی برای سیستم های بسته تنزل نمی دهند، اما به دلیل باز بودن، جریان انرژی از بیرون، غیرخطی بودن داخلی ایجاد می شوند. فرآیندها، ظهور رژیم های خاص با تیز شدن و وجود بیش از یک حالت پایدار. در سیستم های نشان داده شده، نه قانون دوم ترمودینامیک و نه قضیه پریگوژین در مورد حداقل نرخ تولید آنتروپی قابل اجرا نیست، که می تواند منجر به تشکیل ساختارها و سیستم های جدید، از جمله ساختارهای پیچیده تر از ساختارهای اولیه شود.

این پدیده توسط هم افزایی به عنوان مکانیزم کلی جهت تکامل که در همه جای طبیعت مشاهده می شود تفسیر می شود: از ابتدایی و ابتدایی تا پیچیده و کامل تر.

در برخی موارد، شکل‌گیری ساختارهای جدید دارای خاصیت موجی و منظم است و سپس به آنها فرآیندهای موج خودکار (به قیاس با نوسانات خود) می‌گویند.

27 بلیط مفهوم زندگی مشکل منشاء زندگی

زندگی- شکل فعال وجود یک ماده، به یک معنا، بالاترین در مقایسه با اشکال فیزیکی و شیمیایی وجود آن. مجموعه ای از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی که در سلول اتفاق می افتد و امکان تبادل ماده و تقسیم آن را فراهم می کند. ویژگی اصلی ماده زنده اطلاعات ژنتیکی است که برای همانندسازی استفاده می شود. تعریف کم و بیش دقیق مفهوم "زندگی" تنها می تواند ویژگی هایی را برشمرد که آن را از غیر زندگی متمایز می کند. زندگی در خارج از سلول وجود ندارد، ویروس ها تنها پس از انتقال مواد ژنتیکی به سلول، خواص ماده زنده را نشان می دهند. منبع مشخص نشده 268 روز] . یک سلول زنده با سازگاری با محیط، تمام موجودات زنده را تشکیل می دهد.

همچنین کلمه «حیات» به عنوان دوره وجود یک موجود زنده از لحظه وقوع تا مرگ آن (آنتوژنز) فهمیده می شود.

در سال 1860، شیمیدان فرانسوی لوئی پاستور، مسئله منشاء حیات را مطرح کرد. او با آزمایش های خود ثابت کرد که باکتری ها در همه جا وجود دارند و اگر به درستی استریل نشوند، مواد غیر زنده می توانند به راحتی توسط موجودات زنده آلوده شوند. این دانشمند محیط های مختلفی را در آب جوشاند که در آن میکروارگانیسم ها می توانند تشکیل شوند. جوشاندن اضافی میکروارگانیسم ها و هاگ آنها را از بین برد. پاستور یک فلاسک مهر و موم شده با انتهای آزاد را به لوله S شکل متصل کرد. هاگ های میکروارگانیسم ها روی یک لوله منحنی نشسته و نمی توانند به محیط غذایی نفوذ کنند. یک محیط غذایی خوب جوشانده استریل باقی ماند؛ علیرغم اینکه دسترسی هوا فراهم بود، هیچ حیاتی در آن یافت نشد.

پاستور در نتیجه یک سری آزمایش ها اعتبار نظریه بیوژنز را اثبات کرد و در نهایت نظریه تولید خود به خود را رد کرد.

28 بلیط The Concept of the Origin OF OPARIN'S LIFE

سر آیزاک نیوتون (4 ژانویه 1643 - 31 مارس 1727) - دانشمند برجسته انگلیسی که پایه های علوم طبیعی مدرن را بنا نهاد، خالق فیزیک کلاسیک، عضو انجمن سلطنتی لندن و رئیس آن (از سال 1703). در وولستورپ متولد شد. در سال 1665 از دانشگاه کمبریج فارغ التحصیل شد. در ماه مارس تا ژوئن 1666، نیوتن از کمبریج بازدید کرد. با این حال، در تابستان، موج جدیدی از طاعون او را مجبور کرد دوباره خانه را ترک کند. سرانجام، در اوایل سال 1667، همه گیری فروکش کرد و در آوریل نیوتن به کمبریج بازگشت. در 1 اکتبر، او به عنوان عضو کالج ترینیتی انتخاب شد و در سال 1668 استاد شد. به او یک اتاق خصوصی بزرگ برای زندگی، حقوق 2 پوند در سال و گروهی از دانش آموزان داده شد که با وجدان چند ساعت در هفته دروس استاندارد را با آنها مطالعه می کرد. با این حال، نه در آن زمان و نه بعد از آن نیوتن به عنوان یک معلم مشهور نشد، سخنرانی های او ضعیف بود. یکی

نیوتن پس از تثبیت موقعیت خود به لندن سفر کرد، جایی که اندکی قبل از آن، در سال 1660، انجمن سلطنتی لندن تأسیس شد - سازمانی معتبر از دانشمندان برجسته، یکی از اولین آکادمی های علوم. ارگان چاپی انجمن سلطنتی مجله معاملات فلسفی بود.

در سال 1669، آثار ریاضی با استفاده از بسط به سری های بی نهایت در اروپا ظاهر شد. اگرچه عمق این اکتشافات با نیوتن قابل مقایسه نبود، بارو اصرار داشت که شاگردش اولویت خود را در این موضوع مشخص کند. 2 ________________________________

1. https://ru.wikipedia.org/

2. Akroyd P. “Isaac Newton. زندگینامه". - م.: مرغ مگس خوار، آزبوکا-آتیکوس، 2011

نیوتن خلاصه ای مختصر اما نسبتاً کامل از این بخش از اکتشافات خود نوشت که آن را «تحلیل با استفاده از معادلات با تعداد نامتناهی عبارت» نامید. بارو این رساله را به لندن فرستاد. نیوتن از بارو خواست که نام نویسنده اثر را فاش نکند (اما او با این حال اجازه داد که از بین برود). «تحلیل» در میان متخصصان گسترش یافت و در انگلستان و فراتر از آن شهرت یافت.

در همان سال، بارو دعوت شاه را برای تبدیل شدن به کشیش دربار پذیرفت و تدریس را ترک کرد. در 29 اکتبر 1669، نیوتن 26 ساله به عنوان جانشین وی، استاد ریاضیات و اپتیک در کالج ترینیتی، با حقوق بالای 100 پوند در سال انتخاب شد. بارو یک آزمایشگاه کیمیاگری وسیع برای نیوتن گذاشت. در این دوره نیوتن به طور جدی به کیمیاگری علاقه مند شد، آزمایش های شیمیایی زیادی انجام داد، نیوتن قوانین اساسی مکانیک کلاسیک را تدوین کرد، قانون گرانش جهانی، پراکندگی نور را کشف کرد، نظریه جسمی نور را توسعه داد و دیفرانسیل و دیفرانسیل را توسعه داد. حساب انتگرال نیوتن با خلاصه کردن نتایج تحقیقات پیشینیان خود در زمینه مکانیک و خود، اثر عظیمی با عنوان "اصول ریاضی فلسفه طبیعی" ("شروع") ایجاد کرد که در سال 1687 منتشر شد. "آغاز" حاوی مفاهیم اساسی مکانیک کلاسیک، به ویژه مفاهیم: جرم، تکانه، نیرو، شتاب، نیروی مرکز و سه قانون حرکت بود. در همین اثر، قانون گرانش جهانی او ارائه شده است که بر اساس آن نیوتن حرکت اجرام سماوی را توضیح داد و نظریه گرانش را ایجاد کرد. 1 کشف این قانون سرانجام پیروزی آموزه های کوپرنیک را تایید کرد. او نشان داد که سه قانون کپلر از قانون گرانش جهانی تبعیت می کنند. ویژگی های حرکت ماه، پدیده راهپیمایی را توضیح داد. تئوری شکل زمین را توسعه داد و اشاره کرد که باید در قطب ها فشرده شود، _________________________________

1. Akroyd P. “Isaac Newton. زندگینامه". - م.: مرغ مگس خوار، آزبوکا-آتیکوس، 2011

نظریه جزر و مد؛ مشکل ایجاد ماهواره مصنوعی زمین و غیره را در نظر گرفت. نیوتن قانون مقاومت و قانون اساسی اصطکاک داخلی در مایعات و گازها را توسعه داد و فرمولی برای سرعت انتشار موج ارائه کرد.

خروجی مجموعه:

تاریخچه شکل گیریتحلیلی مکانیک

کورولف ولادیمیر استپانوویچ

دانشیار، Cand. فیزیک - ریاضی علوم،

دانشگاه ایالتی سن پترزبورگ،
فدراسیون روسیه، سنت پترزبورگ

تاریخچه شکل گیریتحلیلی مکانیک

ولادیمیر کورولف

دانشجوی رشته علوم فیزیک و ریاضی، استادیار،

دانشگاه ایالتی سن پترزبورگ،
روسیه، سن پترزبورگ

حاشیه نویسی

آثار کلاسیک علم در مکانیک که در سالهای گذشته تکمیل شده است مورد توجه قرار گرفته است. تلاش شد تا سهم آنها در توسعه بیشتر علم ارزیابی شود.

خلاصه

آثار کلاسیک علم در زمینه مکانیک که در سالهای گذشته اجرا شده است مورد توجه قرار می گیرد. تلاش برای برآورد سهم آنها در توسعه بیشتر علم انجام شده است.

کلید واژه ها:تاریخچه مکانیک؛ توسعه علم

کلید واژه ها:تاریخچه مکانیک؛ توسعه علم

مقدمه

مکانیکعلم حرکت است واژه‌های نظری یا تحلیلی نشان می‌دهند که ارائه از ارجاع ثابت به آزمایش استفاده نمی‌کند، بلکه با مدل‌سازی ریاضی بر اساس فرضیه‌ها و گزاره‌های بدیهی پذیرفته شده انجام می‌شود که محتوای آن‌ها با ویژگی‌های عمیق دنیای مادی تعیین می‌شود.

مکانیک نظریاساس دانش علمی است. ترسیم مرز روشنی بین مکانیک نظری و برخی از شاخه های ریاضیات یا فیزیک دشوار است. بسیاری از روش های ایجاد شده در حل مسائل مکانیک، که به زبان ریاضی درونی فرموله شده اند، ادامه انتزاعی یافته و منجر به ایجاد شاخه های جدیدی از ریاضیات و سایر علوم شد.

موضوع مطالعه مکانیک نظری، اجسام مادی مجزا یا سیستم‌های منتخب اجسام هستند که در فرآیند حرکت و تعامل بین خود و جهان اطراف، زمانی که موقعیت نسبی در فضا و زمان تغییر می‌کند، هستند. به طور کلی پذیرفته شده است که اجسام اطراف ما تقریباً اجسام کاملاً جامد هستند. اجسام تغییر شکل‌پذیر، محیط‌های مایع و گاز تقریباً مورد توجه قرار نمی‌گیرند یا به‌طور غیرمستقیم از طریق تأثیر آنها بر حرکت سیستم‌های مکانیکی انتخاب شده در نظر گرفته نمی‌شوند. مکانیک نظری به قوانین کلی اشکال مکانیکی حرکت و ساخت مدل‌های ریاضی برای توصیف رفتار احتمالی سیستم‌های مکانیکی می‌پردازد. مبتنی بر قوانینی است که در آزمایش‌ها یا آزمایش‌های فیزیکی خاص وضع شده و به عنوان بدیهیات یا حقیقتی که نیازی به اثبات ندارد در نظر گرفته می‌شود و همچنین از مجموعه وسیعی از مفاهیم و تعاریف اساسی (مشترک در بسیاری از شاخه‌های علم) و خاص استفاده می‌کند. آنها فقط تقریباً درست هستند و مورد سؤال قرار گرفته اند که منجر به ظهور نظریه ها و جهت گیری های جدید برای تحقیقات بیشتر شده است. به ما یک فضای بی‌حرکت ایده‌آل یا متریک آن و همچنین فرآیندهای حرکت یکنواخت داده نمی‌شود که بتوان از آن برای شمارش فواصل زمانی کاملاً دقیق استفاده کرد.

به عنوان یک علم، در قرن 4 قبل از میلاد در آثار دانشمندان یونان باستان سرچشمه گرفت، زیرا دانش همراه با فیزیک و ریاضیات انباشته شد، تا قرن اول توسط مکاتب مختلف فلسفی به طور فعال توسعه یافت و به عنوان یک جهت مستقل برجسته شد. تا به امروز بسیاری از جهت‌گیری‌ها، گرایش‌ها، روش‌ها و فرصت‌های پژوهشی علمی شکل گرفته‌اند که بر اساس تمامی دانش‌های انباشته شده، فرضیه‌ها یا نظریه‌های جداگانه‌ای را برای توصیف و مدل‌سازی ایجاد می‌کنند. بسیاری از دستاوردهای علوم طبیعی مفاهیم اساسی در مسائل مکانیک را توسعه داده یا تکمیل می کنند فضاکه با ابعاد و ساختار تعیین می شود، موضوعیا ماده ای که فضا را پر می کند، ترافیکبه عنوان شکلی از وجود ماده، انرژیبه عنوان یکی از ویژگی های اصلی جنبش.

بنیانگذاران مکانیک کلاسیک

· معمارتارنتسکی (428-365 قبل از میلاد)، نماینده مکتب فلسفی فیثاغورث، یکی از اولین کسانی بود که مسائل مکانیک را مطرح کرد.

· افلاطون(427-347)، شاگرد سقراط، مسائل زیادی را در مکتب فلسفی توسعه و بحث کرد، نظریه جهان ایده آل و دکترین دولت ایده آل را ایجاد کرد.

· ارسطو(384-322)، شاگرد افلاطون، اصول کلی حرکت را تشکیل داد، نظریه حرکت کرات سماوی را ایجاد کرد، اصل سرعت های مجازی، منبع حرکت را نیروهای ناشی از تأثیرات خارجی می دانست.

تصویر 1.

· اقلیدس(340-287)، بسیاری از فرضیه های ریاضی و فرضیه های فیزیکی را فرموله کرد، پایه های هندسه را که در مکانیک کلاسیک استفاده می شود، پی ریزی کرد.

· ارشمیدس(287-212)، پایه های مکانیک و هیدرواستاتیک، تئوری ماشین های ساده را پایه گذاری کرد، پیچ ارشمیدس را برای تامین آب، اهرم و بسیاری از ماشین های مختلف بالابر و نظامی اختراع کرد.

شکل 2.

· هیپارکوس(180-125)، نظریه حرکت ماه را ایجاد کرد، حرکت ظاهری خورشید و سیارات را توضیح داد و مختصات جغرافیایی را معرفی کرد.

· حواصیلاسکندریه (قرن 1 قبل از میلاد)، مکانیزم ها و دستگاه های بالابر را کاوش کرد، درب های اتوماتیک را اختراع کرد، یک توربین بخار، اولین کسی بود که دستگاه های قابل برنامه ریزی را ایجاد کرد، در هیدرواستاتیک و اپتیک مشغول بود.

· بطلمیوس(100-178 بعد از میلاد)، مکانیک، بینایی شناس، ستاره شناس، سیستم زمین مرکزی جهان را پیشنهاد کرد، حرکت ظاهری خورشید، ماه و سیارات را مطالعه کرد.

شکل 3

علم بیشتر توسعه یافته است رنسانسدر مطالعات بسیاری از دانشمندان اروپایی.

· لئوناردو داوینچی(1452-1519)، یک فرد خلاق جهانی، مکانیک نظری و عملی زیادی انجام داد، مکانیک حرکات انسان و پرواز پرندگان را مطالعه کرد.

· نیکلاس کوپرنیک(1473-1543)، سیستم هلیومرکزی جهان را توسعه داد و آن را در «در انقلاب کرات آسمانی» منتشر کرد.

· تیکو براهه(1546-1601)، دقیق ترین مشاهدات را از حرکت اجرام آسمانی به جا گذاشت، سعی کرد منظومه های بطلمیوس و کوپرنیک را ترکیب کند، اما در مدل او خورشید و ماه به دور زمین و تمام سیارات دیگر به دور خورشید می چرخیدند.

شکل 4

· گالیله گالیله(1564-1642)، تحقیقاتی در مورد استاتیک، دینامیک و مکانیک مواد انجام داد، مهمترین اصول و قوانینی را که مسیر ایجاد دینامیک جدید را ترسیم کرد، اختراع تلسکوپ و کشف ماهواره های مریخ و مشتری ترسیم کرد.

شکل 5

· یوهانس کپلر(1571-1630)، قوانین حرکت سیارات را پیشنهاد کرد و اساس مکانیک سماوی را پی ریزی کرد. کشف قوانین حرکت سیارات با نتایج پردازش جداول مشاهدات ستاره شناس تیکو براهه انجام شد.

شکل 6

بنیانگذاران مکانیک تحلیلی

تحلیلی مکانیکتوسط زحمات نمایندگان سه نسل که تقریباً به دنبال یکدیگر هستند ایجاد شد.

تا سال 1687، انتشار "اصول ریاضیات فلسفه طبیعی" نیوتن به قبل برمی گردد. اویلر بیست ساله در سال مرگش اولین مقاله خود را در مورد کاربرد تحلیل ریاضی در مکانیک منتشر کرد. او سال‌ها در سن پترزبورگ زندگی کرد، صدها مقاله علمی منتشر کرد و به این ترتیب در تشکیل آکادمی علوم روسیه مشارکت داشت. پنج سال پس از اویلر. لاگرانژ در سن 52 سالگی کتاب تحلیل دینامیک را منتشر می کند. 30 سال دیگر می گذرد و آثار پویایی تحلیلی سه معاصر مشهور منتشر می شود: همیلتون، استروگرادسکی و ژاکوبی. مکانیک توسعه اصلی خود را در مطالعات دانشمندان اروپایی دریافت کرد.

· مسیحی هویگنس(1629-1695)، ساعت آونگی، قانون انتشار نوسانات را اختراع کرد، نظریه موج نور را توسعه داد.

· رابرت هوک(1635-1703)، نظریه حرکات سیاره را مطالعه کرد، ایده قانون گرانش جهانی را در نامه خود به نیوتن بیان کرد، فشار هوا، کشش سطحی مایع را مطالعه کرد، قانون تغییر شکل اجسام الاستیک را کشف کرد.

شکل 7. رابرت هوک

· اسحاق نیوتن(1727-1643)، پایه های مکانیک نظری مدرن را ایجاد کرد، در اثر اصلی خود "اصول ریاضی فلسفه طبیعی" نتایج پیشینیان خود را خلاصه کرد، مفاهیم اساسی را تعاریف کرد و قوانین اساسی را تدوین کرد، توجیه را انجام داد و دریافت کرد. یک راه حل کلی برای مشکل دو بدن. ترجمه از لاتین به روسی توسط آکادمیسین A.N. کریلوف.

شکل 8

· گاتفرید لایب نیتس(1646-1716)، مفهوم نیروی انسانی را معرفی کرد، اصل کمترین عمل را تدوین کرد، نظریه مقاومت مواد را مطالعه کرد.

· یوهان برنولی(1667-1748)، مشکل براکیستوکرون را حل کرد، نظریه ضربه ها را توسعه داد، حرکت اجسام را در یک محیط مقاوم مطالعه کرد.

· لئونارد اویلر(1707-1783)، پایه های دینامیک تحلیلی را در کتاب «مکانیک یا علم حرکت در ارائه تحلیلی» پی ریزی کرد، به تحلیل مورد حرکت یک جسم صلب سنگین ثابت در مرکز ثقل، بنیانگذار هیدرودینامیک، نظریه پرواز پرتابه را توسعه داد، مفهوم نیروی اینرسی را معرفی کرد.

شکل 9

· جین لرون دالامبر(1717-1783)، قوانین کلی برای تدوین معادلات حرکت سیستم های مادی را دریافت کرد، حرکت سیارات را مطالعه کرد، اصول اولیه دینامیک را در کتاب "رساله دینامیک" ایجاد کرد.

· یوسف لویی لاگرانژ(1736-1813)، در کار خود "دینامیک تحلیلی" اصل جابجایی های ممکن را پیشنهاد کرد، مختصات تعمیم یافته را معرفی کرد و به معادلات حرکت شکل جدیدی داد، مورد جدیدی از حل پذیری معادلات حرکت چرخشی یک جسم صلب را کشف کرد.

کارهای این دانشمندان ساخت پایه های مکانیک کلاسیک مدرن را تکمیل کرد و پایه و اساس تجزیه و تحلیل بی نهایت کوچک را گذاشت. دوره ای در مکانیک ایجاد شد که به روشی کاملاً تحلیلی بر اساس یک اصل کلی ریاضی ارائه شد. این درس «مکانیک تحلیلی» نام داشت. پیشرفت های مکانیک به حدی بود که بر فلسفه آن زمان تأثیر گذاشت که خود را در ایجاد «مکانیسم» نشان داد.

توسعه مکانیک نیز با علاقه ستاره شناسان، ریاضیدانان و فیزیکدانان به مسائل تعیین حرکت اجرام سماوی مرئی (ماه، سیارات و دنباله دارها) ارتقا یافت. اکتشافات و آثار کوپرنیک، گالیله و کپلر، نظریه حرکت ماه توسط دالامبر و پواسون، کتاب مکانیک آسمانی پنج جلدی اثر لاپلاس و دیگر آثار کلاسیک، ایجاد یک نظریه نسبتاً کامل حرکت را ممکن ساخت. میدان گرانشی، استفاده از روش های تحلیلی و عددی را برای مطالعه سایر مسائل مکانیک ممکن می سازد. پیشرفت بیشتر مکانیک با کارهای دانشمندان برجسته زمان خود مرتبط است.

· پیر لاپلاس(1749-1827)، ایجاد مکانیک سماوی را بر اساس قانون گرانش جهانی تکمیل کرد، ثبات منظومه شمسی را ثابت کرد، نظریه جزر و مد را توسعه داد، حرکت ماه را بررسی کرد و فشردگی کره زمین را تعیین کرد. ، فرضیه پیدایش منظومه شمسی را اثبات کرد.

شکل 10.

· ژان باپتیست فوریه(1768-1830)، نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی را ایجاد کرد، دکترین نمایش توابع را در قالب سری های مثلثاتی توسعه داد، اصل کار مجازی را بررسی کرد.

· چارلز گاوس(1777-1855)، یک ریاضیدان و مکانیک بزرگ، نظریه حرکت اجرام آسمانی را منتشر کرد، موقعیت سیاره سرس را تعیین کرد، نظریه پتانسیل ها و اپتیک را مطالعه کرد.

· لوئیس پوینسو(1777-1859)، یک راه حل کلی برای مشکل حرکت بدن ارائه کرد، مفهوم بیضی اینرسی را معرفی کرد، بسیاری از مسائل استاتیک و سینماتیک را مطالعه کرد.

· سیمئون پواسون(1781-1840)، به حل مسائل در گرانش و الکترواستاتیک مشغول بود، نظریه الاستیسیته و ساخت معادلات حرکت را بر اساس اصل نیروهای زنده تعمیم داد.

· میخائیل واسیلیویچ اوستروگرادسکی(1801-1862)، ریاضیدان و مکانیک بزرگ، آثار او مربوط به مکانیک تحلیلی، نظریه کشش، مکانیک سماوی، هیدرومکانیک، معادلات کلی دینامیک است.

· کارل گوستاو ژاکوبی(1804-1851)، راه حل های جدیدی برای معادلات دینامیک ارائه کرد، نظریه کلی ادغام معادلات حرکت را توسعه داد، از معادلات متعارف مکانیک و معادلات دیفرانسیل جزئی استفاده کرد.

· ویلیام روآن همیلتون(1805-1865)، معادلات حرکت یک سیستم مکانیکی دلخواه را به شکل متعارف آورد، مفهوم ربع ها و بردارها را معرفی کرد، اصل کلی تغییرات انتگرال مکانیک را ایجاد کرد.

شکل 11.

· هرمان هلمهولتز(1821-1894)، تفسیری ریاضی از قانون بقای انرژی ارائه کرد، پایه و اساس کاربرد گسترده اصل کمترین عمل را در پدیده های الکترومغناطیسی و نوری ایجاد کرد.

· نیکولای ولادیمیرویچ مایفسکی(1823-1892)، بنیانگذار مدرسه علمی بالستیک روسیه، نظریه حرکت چرخشی پرتابه را ایجاد کرد، اولین کسی بود که مقاومت هوا را در نظر گرفت.

· پافنوتی لوویچ چبیشف(1821-1894)، تئوری ماشین ها و مکانیسم ها را مطالعه کرد، یک موتور بخار، یک تنظیم کننده گریز از مرکز، مکانیسم های راه رفتن و پارویی ایجاد کرد.

شکل 12.

· گوستاو کیرشهوف(1824-1887)، تغییر شکل، حرکت و تعادل اجسام الاستیک را مطالعه کرد، بر روی ساخت منطقی مکانیک کار کرد.

· سوفیا واسیلیونا کووالفسکایا(1850-1891)، درگیر نظریه حرکت چرخشی یک جسم حول یک نقطه ثابت بود، سومین مورد کلاسیک حل مسئله را کشف کرد، مسئله لاپلاس را در مورد تعادل حلقه‌های زحل مطالعه کرد.

شکل 13.

· هنری هرتز(1857-1894)، آثار اصلی به الکترودینامیک و قضایای عمومی مکانیک بر اساس یک اصل اختصاص یافته است.

توسعه مدرن مکانیک

در قرن بیستم، آنها مشغول حل بسیاری از مسائل جدید در مکانیک بودند و هنوز هم هستند. این امر به ویژه پس از ظهور ابزارهای محاسباتی مدرن فعال بود. اول از همه، اینها مسائل پیچیده جدید حرکت کنترل شده، دینامیک فضا، روباتیک، بیومکانیک، مکانیک کوانتومی هستند. می توان به کار دانشمندان برجسته، بسیاری از مدارس علمی دانشگاه ها و تیم های تحقیقاتی در روسیه اشاره کرد.

· نیکولای اگوروویچ ژوکوفسکی(1847-1921)، بنیانگذار آیرودینامیک، حرکت جسم صلب با یک نقطه ثابت و مشکل پایداری حرکت را مطالعه کرد، فرمولی برای تعیین نیروی بالابر بال استخراج کرد و نظریه ضربه را مورد مطالعه قرار داد.

شکل 14.

· الکساندر میخائیلوویچ لیاپانوف(1857-1918)، آثار اصلی به نظریه پایداری تعادل و حرکت سیستم های مکانیکی، بنیانگذار نظریه مدرن پایداری اختصاص دارد.

· کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی(1857-1935)، بنیانگذار فضانوردی، آیرودینامیک و دینامیک موشک مدرن، نظریه هواناو و تئوری حرکت موشک های تک مرحله ای و چند مرحله ای را ایجاد کرد.

· ایوان وسوولودویچ مشچرسکی(1859-1935)، حرکت اجسام با جرم متغیر را مورد مطالعه قرار داد، مجموعه ای از مسائل مکانیک را گردآوری کرد که امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

شکل 15.

· الکسی نیکولاویچ کریلوف(1863-1945)، مطالعات اصلی مربوط به مکانیک سازه و کشتی سازی، غرق نشدن کشتی و پایداری آن، هیدرومکانیک، بالستیک، مکانیک آسمانی، نظریه رانش جت، نظریه ژیروسکوپ و روش های عددی است که به روسی ترجمه شده است. آثار بسیاری از کلاسیک های علم.

· سرگئی الکسیویچ چاپلیگین(1869-1942)، که کارهای اصلی آن به مکانیک غیرهولونومیک، هیدرودینامیک، تئوری هوانوردی و آیرودینامیک مربوط می شود، یک راه حل کامل برای مشکل تأثیر یک جریان هوا بر روی بدنه ساده ارائه کرد.

· آلبرت انیشتین(1879-1955)، نظریه نسبیت خاص و عام را تدوین کرد، سیستم جدیدی از روابط فضا-زمان ایجاد کرد و نشان داد که گرانش بیان ناهمگونی فضا و زمان است که از حضور ماده ایجاد می شود.

· الکساندر الکساندرویچ فریدمن(1888-1925)، مدلی از یک جهان غیر ساکن را ایجاد کرد، جایی که او امکان انبساط جهان را پیش بینی کرد.

· نیکولای گورویچ چتایف(1902-1959) خواص حرکات آشفته سیستم های مکانیکی، مسائل پایداری حرکت را مطالعه کرد، قضایای اساسی در مورد ناپایداری تعادل را اثبات کرد.

شکل 16.

· لو سمنوویچ پونتریاگین(1908-1988) نظریه نوسانات، حساب تغییرات، نظریه کنترل، خالق نظریه ریاضی فرآیندهای بهینه را بررسی کرد.

شکل 17.

این امکان وجود دارد که حتی در دوران باستان و دوره های بعدی، مراکز دانش، مدارس علمی و زمینه های مطالعه علم و فرهنگ مردم یا تمدن ها وجود داشته باشد: عرب، چینی یا هندی در آسیا، قوم مایا در آمریکا، جایی که دستاوردها ظاهر می شود. ، اما مکاتب فلسفی و علمی اروپایی بدون توجه به اکتشافات یا نظریات سایر محققین به شکلی خاص توسعه یافت. در زمان های مختلف برای ارتباط از زبان های لاتین، آلمانی، فرانسوی، انگلیسی استفاده می شد... ترجمه دقیق متون موجود و علامت گذاری رایج در فرمول ها مورد نیاز بود. این کار را دشوار کرد، اما توسعه را متوقف نکرد.

علم مدرن سعی در مطالعه دارد مجتمع تک از هر چیزی که وجود دارد، که خود را به گونه‌ای متنوع در دنیای اطراف ما نشان می‌دهد. تا به امروز، بسیاری از جهت‌گیری‌ها، گرایش‌ها، روش‌ها و فرصت‌های پژوهشی شکل گرفته است. هنگام مطالعه مکانیک کلاسیک، سینماتیک، استاتیک و دینامیک به‌طور سنتی متمایز می‌شوند. بخش های اصلی یک بخش یا علم مستقل مکانیک سماوی را به عنوان بخشی از نجوم نظری و همچنین مکانیک کوانتومی تشکیل داد.

وظایف اساسی دینامیکعبارتند از تعیین حرکت یک سیستم از اجسام بر اساس نیروهای فعال شناخته شده در نظر گرفته شده یا در تعیین نیروها بر اساس قانون شناخته شده حرکت. کنترلدر مسائل دینامیک فرض می شود که با توجه به انتخاب خود ما از پارامترها یا توابعی که روند را تعیین می کنند یا در معادلات حرکت گنجانده شده اند، مطابق با داده شده، امکان تغییر شرایط برای اجرای فرآیند حرکت وجود دارد. الزامات، خواسته ها یا معیارها

تحلیلی، نظری، کلاسیک، کاربردی،

منطقی، مدیریت شده، آسمانی، کوانتومی…

این همه مکانیک در ارائه های مختلف است!

کتابشناسی - فهرست کتب:

1. آلشکوف یو.ز. کار عالی در ریاضیات کاربردی SPb.: Ed. دانشگاه ایالتی سنت پترزبورگ، 2004. - 309 ص.
2. بوگومولوف A.N. ریاضیات مکانیک. راهنمای بیوگرافی. کیف: اد. Naukova Dumka، 1983. - 639 p.
3. واویلوف S.I. اسحاق نیوتن. ویرایش چهارم، اضافه کنید. M.: Nauka، 1989. - 271 p.
4. کریلوف A.N. اسحاق نیوتن: اصول ریاضی فلسفه طبیعی. ترجمه از لاتین با یادداشت ها و توضیحات ناوگان توسط سپهبد A.N. کریلوف. // مجموعه مقالات آکادمی دریایی نیکولایف (شماره 4)، پتروگراد. کتاب 1. 1915. 276 ص.، کتاب 2. 1916. (مسأله 5). 344 ص. یا در کتاب: ع.ن. کریلوف. مجموعه آثار. M.-L. انتشارات آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی. T. 7. 1936. 696 p. یا در سری کلاسیک علم: I. Newton. اصول ریاضی فلسفه طبیعی. ترجمه از زبان لات و نظرات A.N. کریلوف. م.: علم. 1989. - 687 ص.
5. مردم علم روسیه // مقالاتی در مورد چهره های برجسته علم و فناوری طبیعی. (ریاضی. مکانیک. نجوم. فیزیک. شیمی). مجموعه مقالات، ویرایش. I.V. کوزنتسوا. م.: فیزمتلیت، 1961. 600 ص.
6. Novoselov V.S.، Korolev V.S. مکانیک تحلیلی یک سیستم کنترل شده SPb.: Ed. دانشگاه ایالتی سنت پترزبورگ، 2005. 298 ص.
7. نووسلوف V.S. مکانیک کوانتومی و فیزیک آماری. SPb.: Ed. VVM, 2012. 182 ص.
8. پولیاخوا E.N. مکانیک کلاسیک آسمانی در آثار مدرسه ریاضیات و مکانیک پترزبورگ در قرن نوزدهم. SPb.: Ed. نستور-تاریخ، 1391. 140 ص.
9. پولیاخوا E.N.، Korolev V.S.، Kholshevnikov K.V. ترجمه آثار کلاسیک های علم توسط آکادمیک A.N. کریلوف. «علوم طبیعی و ریاضی در دنیای مدرن» شماره 2(26). نووسیبیرسک: اد. سیباک، 2015. S. 108-128.
10. Poincare A. درباره علم. مطابق. از fr. ویرایش L.S. پونتریاگین. M.: Nauka، 1990. 736 ص.
11. تیولینا I.A.، چیننووا V.N. تاریخ مکانیک از منشور توسعه ایده ها، اصول و فرضیه ها. M.: URSS (Librocom)، 2012. 252 ص.

تعریف 1

مکانیک کلاسیک زیربخشی از فیزیک است که حرکت اجسام فیزیکی را بر اساس قوانین نیوتن مطالعه می کند.

مفاهیم اساسی مکانیک کلاسیک عبارتند از:

• جرم - به عنوان معیار اصلی اینرسی یا توانایی یک ماده برای حفظ حالت استراحت در غیاب تأثیر عوامل خارجی بر روی آن تعریف می شود.
• نیرو - روی بدن تأثیر می گذارد و وضعیت حرکت آن را تغییر می دهد و باعث شتاب می شود.
• انرژی داخلی - وضعیت فعلی عنصر مورد مطالعه را تعیین می کند.

دیگر مفاهیم به همان اندازه مهم این بخش از فیزیک عبارتند از: دما، تکانه، تکانه زاویه ای و حجم ماده. انرژی یک سیستم مکانیکی عمدتاً از انرژی جنبشی حرکت و نیروی پتانسیل آن تشکیل شده است که به موقعیت عناصر فعال در یک سیستم خاص بستگی دارد. با توجه به این مقادیر فیزیکی، قوانین اساسی بقای مکانیک کلاسیک عمل می کنند.

بنیانگذاران مکانیک کلاسیک

تبصره 1

پایه‌های مکانیک کلاسیک توسط متفکر گالیله و همچنین کپلر و کوپرنیک با توجه به الگوهای حرکت سریع اجرام آسمانی با موفقیت پایه‌گذاری شد.

شکل 1. اصول مکانیک کلاسیک. نویسنده24 - تبادل آنلاین مقالات دانشجویی

جالب اینجاست که برای مدت طولانی، فیزیک و مکانیک در زمینه رویدادهای نجومی مورد مطالعه قرار گرفت. کوپرنیک در آثار علمی خود استدلال کرد که محاسبه صحیح الگوهای برهمکنش اجرام آسمانی را می توان ساده کرد اگر از اصول موجودی که قبلاً توسط ارسطو مطرح شده بود منحرف شویم و آن را نقطه شروع گذار از زمین مرکزی به زمین مرکزی بدانیم. مفهوم هلیوسنتریک

ایده های دانشمند بیشتر توسط همکارش کپلر در سه قانون حرکت اجسام مادی رسمیت یافت. به طور خاص، قانون دوم بیان کرد که مطلقاً تمام سیارات منظومه شمسی حرکت یکنواختی را در مدارهای بیضی شکل با تمرکز اصلی خورشید انجام می دهند.

سهم مهم بعدی در توسعه مکانیک کلاسیک توسط مخترع گالیله انجام شد که با مطالعه فرضیه های اساسی حرکت مکانیکی اجرام سماوی، به ویژه تحت تأثیر نیروهای گرانش، پنج قانون جهانی را به مردم ارائه کرد. حرکت فیزیکی مواد به یکباره

اما با این حال، معاصران افتخارات بنیانگذار کلیدی مکانیک کلاسیک را به اسحاق نیوتن نسبت می دهند، که در اثر علمی معروف خود "بیان ریاضی فلسفه طبیعی" ترکیب آن تعاریف را در فیزیک حرکت توصیف کرد که قبلاً توسط پیشینیانش ارائه شده بود.

شکل 2. اصول تغییر مکانیک کلاسیک. نویسنده24 - تبادل آنلاین مقالات دانشجویی

نیوتن سه قانون اساسی حرکت را که به نام او نامگذاری شد و همچنین نظریه گرانش جهانی را که خطی بر تحقیقات گالیله ترسیم کرد و پدیده سقوط آزاد اجسام را توضیح داد، به وضوح فرموله کرد. بنابراین، تصویری جدید و بهبود یافته از جهان ایجاد شد.

اصول اولیه و تغییرات مکانیک کلاسیک

مکانیک کلاسیک نتایج دقیقی را برای سیستم‌هایی که اغلب در زندگی روزمره با آن‌ها مواجه می‌شوند، در اختیار محققان قرار می‌دهد. اما در نهایت برای مفاهیم دیگر که سرعت آنها تقریباً برابر با سرعت نور است نادرست می شوند. سپس باید از قوانین مکانیک نسبیتی و کوانتومی در آزمایشات استفاده کرد. برای سیستم هایی که چندین ویژگی را به طور همزمان ترکیب می کنند، به جای مکانیک کلاسیک، از نظریه میدان کوانتومی استفاده می شود. برای مفاهیمی که دارای مؤلفه‌ها یا سطوح مختلف آزادی هستند، جهت مطالعه در فیزیک نیز هنگام استفاده از روش‌های مکانیک آماری کافی است.

امروزه اصول اصلی مکانیک کلاسیک زیر متمایز می شود:

1. اصل تغییرناپذیری با توجه به جابجایی‌های مکانی و زمانی (چرخش‌ها، جابه‌جایی‌ها، تقارن‌ها): فضا همیشه همگن است و مکان‌های اولیه و جهت گیری آن نسبت به بدنه مادی مرجع بر روند هیچ‌یک از فرآیندهای درون یک سیستم بسته تأثیر نمی‌گذارد.
2. اصل نسبیت: جریان فرآیندهای فیزیکی در یک سیستم ایزوله تحت تأثیر حرکت مستقیم آن نسبت به مفهوم مرجع نیست. قوانینی که چنین پدیده هایی را توصیف می کنند در شاخه های مختلف فیزیک یکسان هستند. اگر شرایط اولیه یکسان باشد، خود فرآیندها یکسان خواهند بود.

تعریف 2

اصول تغییرات، مفاد اولیه و اساسی مکانیک تحلیلی هستند که به صورت ریاضی در قالب روابط تغییرات منحصر به فرد بیان می شوند، که از آن فرمول های دیفرانسیل حرکت به عنوان یک نتیجه منطقی و همچنین انواع مقررات و قوانین مکانیک کلاسیک پیروی می کنند.

در بیشتر موارد، ویژگی اصلی که توسط آن می توان حرکت واقعی را از کلاس در نظر گرفته شده حرکات سینماتیکی متمایز کرد، شرایط ایستایی است که عدم تغییر توضیحات بیشتر را تضمین می کند.

شکل 4. اصل عمل دوربرد. نویسنده24 - تبادل آنلاین مقالات دانشجویی

اولین قانون تغییر مکانیک کلاسیک اصل جابجایی های ممکن یا مجازی است که به شما امکان می دهد موقعیت های تعادلی صحیح را برای سیستمی از نقاط مادی پیدا کنید. بنابراین، این الگو به حل مسائل پیچیده استاتیک کمک می کند.

اصل بعدی کمترین محدودیت نام دارد. این فرض حرکت معینی از یک سیستم از نقاط مادی را پیش‌فرض می‌گیرد که مستقیماً به شیوه‌ای آشفته به هم مرتبط هستند و تحت تأثیر هر گونه تأثیرات محیطی قرار دارند.

یکی دیگر از گزاره‌های اصلی تغییر در مکانیک کلاسیک، اصل مستقیم‌ترین مسیر است، که در آن هر سیستم آزاد در یک حالت حرکت آرام یا یکنواخت در امتداد خطوط خاص در مقایسه با هر کمان دیگری که توسط روابط مجاز است و دارای نقطه شروع مشترک و مماس در مفهوم است، قرار دارد.

اصل عمل در مکانیک کلاسیک

معادلات حرکت مکانیکی نیوتن را می توان به روش های مختلفی فرموله کرد. یکی از طریق فرمالیسم لاگرانژ است که مکانیک لاگرانژی نیز نامیده می شود. اگرچه این اصل کاملاً معادل قوانین نیوتن در فیزیک کلاسیک است، اما تفسیر عمل برای تعمیم همه مفاهیم مناسب تر است و نقش مهمی در علم مدرن ایفا می کند. در واقع، این اصل یک تعمیم پیچیده در فیزیک است.

به ویژه، این به طور کامل در چارچوب مکانیک کوانتومی قابل درک است. تفسیر مکانیک کوانتومی توسط ریچارد فاینمن از طریق استفاده از انتگرال های مسیر بر اصل برهمکنش ثابت استوار است.

بسیاری از مسائل در فیزیک را می توان با استفاده از اصل عمل حل کرد که می تواند سریع ترین و آسان ترین راه را برای حل مسائل پیدا کند.

به عنوان مثال، نور می تواند راه خود را از طریق یک سیستم نوری پیدا کند، و مسیر یک جسم مادی در میدان گرانشی را می توان با استفاده از همان اصل عملیاتی تشخیص داد.

تقارن در هر موقعیتی را می توان با به کارگیری این مفهوم به همراه معادلات اویلر-لاگرانژ بهتر درک کرد. در مکانیک کلاسیک، انتخاب صحیح عمل بعدی را می توان به صورت تجربی از قوانین حرکت نیوتن اثبات کرد. و برعکس، از اصل عمل، معادلات نیوتنی در عمل، با انتخاب شایسته عمل، اجرا می شوند.

بنابراین، در مکانیک کلاسیک، اصل عمل به طور ایده آل معادل معادلات حرکت نیوتن در نظر گرفته می شود. استفاده از این روش حل معادلات در فیزیک را بسیار ساده می کند، زیرا این یک نظریه اسکالر است، با کاربردها و مشتقاتی که حساب ابتدایی را اعمال می کنند.