Механика без формул

В обыденной практике за начало системы отсчета выбирается начальный пункт движения. Например, вы вышли из дома и пошли в школу. За начало отсчета выбирается ваш дом, а путь измеряется расстоянием которое вы прошли от дома до данного места в этот момент времени.

Если мы были в пункте А в момент времени t₁ (читается тэ один), то приходим в пункт Б в момент времени t₂ (читается тэ два) (рисунок 1). Причем момент времени t₂ больше чем момент времени t₁. Возвращаемся в пункт А в момент времени t₃. Момент времени t₃ больше, чем момент времени t₂. Время идет только в одну сторону, то есть следующий момент времени больше предыдущего. На языке физиков это можно сказать, что пространство обратимо, то есть если есть движение в какую либо сторону, то существует и движение обратно. А вот время необратимо! Так что, ребята, берегите время и не тратьте его попусту. Как сказал известный советский писатель Николай Островский (1904–1936 г.) «…чтобы не было мучительно больно за бесцельно прожитые годы».

Рисунок 1

Механика традиционно подразделяется на три раздела: статику, кинематику и динамику.

Статика

Статика – изучает силы и условия нахождения тел в состоянии покоя или неподвижности.

Под состоянием покоя или неподвижностью понимается, что тело в любой момент времени будет находиться в одном и том же месте пространства относительно условно неподвижной системы отчета.

Сила является одним из основных понятий в механике, но и во всей физике. Что такое сила и каковы основные свойства силы? Сила F (читается эф, рисунок 2) определяется тремя характеристиками: точкой приложения – точка О, численной величиной – длиной стрелки L (читается эль), направлением стрелки.

Рисунок 2

Сила – это мера взаимодействия между телами. Например, камень лежит на столе. Какими основными свойствами обладает камень как предмет, изучаемый в механике. Один камень поднять легко, другой тяжелее, а третий вообще поднять невозможно. Это свойство связано, с какой силой Земля притягивает любые предметы к себе. Почему тело, находящееся на поверхности Земли никуда не улетают? Дело в том, что их притягивает Земля. Великий английский физик Исаак Ньютон (1642–1727) открыл закон Всемирного тяготения. По легенде находясь в саду, на его голову упало яблоко.

– Эврика! – воскликнул Ньютон, – Я понял, что все тела притягиваются Землей!

Так это было или не совсем так, но суть в том, что Ньютон открыл один из основных законов природы – закон всемирного тяготения. Согласно этому закону все тела притягиваются между собой с определенной силой. Отчего зависит эта сила? Тела притягиваются вследствие того, что они материальные, то есть имеют массу. А что такое масса тела? Это то, что

Рисунок 2. Исаак Ньютон (1642–1727).

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/39/GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg

может создавать вокруг себя гравитационное поле. Чем больше масса тела, тем на большее расстояние распространяется его гравитационное поле и тем, оно сильнее. Сила взаимодействия гравитационного поля очень сильно убывает с увеличением расстояния между телами. Причем два тела независимо от массы и расстояния между ними притягиваются между собой с одинаковой силой (рисунок 3). На рисунке 3 сила F₁ (читается эф один) действует со стороны первого тела на второе. Сила F₂ (читается эф два) действует со стороны второго тела на первое. Тот факт, что величины сил F₁ и F₂ одинаковые в математике записывается: F₁ = F₂. А словами это равенство сил можно сформулировать так: с какой силой первое тело действует на второе, с такой же силой второе тело действует на первое. В физике это утверждение называется третьим законом Ньютона.

Кроме этого определения, массу как меру гравитационного взаимодействия, можно охарактеризовать как меру инерции. А что такое инерция и ее мера? Например, если качели пустые, то есть на них никто не

Рисунок 3.

сидит, то раскачать и потом остановить их сравнительно просто. Если на качелях будет сидеть ребенок, то раскачать или остановить будет их труднее. А если на качели сядет взрослый человек, то и раскачать и остановить их уже совсем будет сложно. Вот это и есть проявление свойств инерции. Причиной движения тела является приложенная к нему сила. Рассмотрим изолированную систему, в которой на тело действует только одна сила. Изолированная система, это когда на тело действуют силы входящие в эту систему, а силы вне данной системы отсутствуют. Примером такой изолированной системы может служить Солнечная система (рисунок 4).