Оточуючих світ складається з матеріальних об’єктів, які взаємодіють між собою різними способами. Завданням природничих наук, зокрема фізики, є встановлення характеру цих взаємодій. Один із прикладних розділів фізики називається механіка. В статті мова піде про те, що таке механіка, який предмет і завдання цієї науки, які існують галузі механіки.

Механіка – це…

Слово “механіка” перекладається з грецької як “мистецтво побудови машин”. Механіка – це наука про рух об’єктів матеріального світу та їх взаємодії. Іншими словами, будь-яке матеріальне тіло займає якесь місце в просторі. Його переміщення називається механічним рухом. Це рух, а також те, як тіла при ньому взаємодіють один з одним, і вивчає механіка.

Спектр досліджень цієї науки дуже широкий. Він включає вивчення руху небесних тіл, переміщення літальних апаратів, машин, динаміки рідин і газів.

Предмет і завдання

Зрозуміти, що таке механіка, допоможе вивчення її предмета і завдань.

Головним завданням є опис механічного переміщення об’єктів – виведення рівняння руху. Це робиться за допомогою системи координат, кута повороту, швидкості та інших категорій. Інакше кажучи, виведений закон руху дозволяє вирахувати положення тіла в момент часу.

Предмет механіки – це рішення задач і питань, пов’язаних з дослідженням руху або рівноваги тіл і їх взаємодій при цьому.

Розділи механіки

Оскільки дослідження механіки стосуються багатьох сфер науки, в ній виділяють кілька розділів:

• класична (механіка Ньютона) – вивчає руху матеріальних справ;
• релятивістська (механіка Ейнштейна) – базується на постулатах теорії відносності;
• квантова – досліджує рух елементарних частинок.

Класична механіка

Механіка Ньютона включає наступні напрямки: кінематику, динаміку і статику.

Кінематика вивчає механічний рух тіл без урахування причин, що його викликають. Інакше кажучи, цей розділ досліджує положення тіла в просторі після закінчення певного часу. В основному, закони і дослідження кінематики застосовуються в розрахунках рухів механізмів і машин.

В області дослідження динамічної механіки знаходиться переміщення матеріальних об’єктів у результаті впливу, застосованого до них. Іншими словами, ця наука пояснює, чому тіло, до якого доклали силу, виявилося в тій чи іншій точці простору.

Статична механіка вивчає рівновагу тіл під впливом, прикладеним до них. Вона ділиться на рівноважну і неравновесную.

Розділи класичної механіки зазвичай вивчаються в середній школі. Крім них, існує ще кілька напрямків цієї науки:

• механіка суцільних середовищ;
• статистична;
• теоретична;
• обчислювальна та ін.

Релятивістська механіка

Що таке механіка Ейнштейна? Якщо тіла рухаються з дуже високою швидкістю, наприклад, близькою до швидкості світла, то фізичні закони, для них стають іншими. Час і простір змінюють свої властивості по відношенню до таких тіл. Питання цих спотворень і вивчає релятивістська механіка.

Слово “релятивістський” означає “відносний”. Тому постулати эйнштейновский теорії відносності грають тут важливу роль.

В класичній механіці існує три виміри: довжина, ширина і висота. Релятивістська додає ще один вимір – час. Таким чином, простір вважається чотиривимірним, і переміщення тіл і їх характеристики будуть залежати не тільки від напрямку руху, але і від швидкості.

Ейнштейн вважав, що для рухомих спостерігачів час тече повільніше, ніж для знаходяться в стані спокою. Чим вище швидкість – тим повільніше час. При досягненні швидкості світла час зовсім зупинилося б.

Квантова механіка

Ця наука є складовою квантової фізики. Обидві вони досліджують закони світу елементарних частинок – нуклонів, електронів, кварків і т. д.

Класична механіка, описує явища макросвіту, не здатна пояснити руху, що відбуваються на рівні елементарних частинок. Ці завдання взяла на себе квантова механіка. Ця наука досить молода, і в її області ще багато недослідженого.

Слово “квант” означає будь-яку неподільну одиницю чого-небудь.

Приклади квантів:

• фотон – частинка електромагнітного випромінювання;
• глюон – частка векторного поля;
• гравітон – квант гравітаційної взаємодії;
• фонон – квант коливань кристалів.

Отже, що таке механіка? Даний розділ фізики вивчає матеріальні тіла, їх переміщення в просторі, закони переміщень і взаємодія рухомих тіл між собою. Найбільші її розділи це класична, релятивістська і квантова.