Физика и современное естествознание

Простейшей формой движения является механическое движение, которое заключается в изменении с течением времени положения тел или их частей относительно друг друга. Тела могут быть макроскопическимиили микроскопическими. Под макроскопическим телом подразумевается тело, образованное очень большим числом атомов, масса такого тела во много раз превосходит массу отдельного атома.

Механическое движение макроскопическихтел, совершающееся со скоростями во много раз меньшими скорости светав вакууме, рассматривает классическаяфизика, основные законы которой в конце XYII века были сформулированы Исааком Ньютоном.

При рассмотрении механического движения макроскопическоготела его можно рассматривать при определённых условиях как материальную точку, абсолютно твёрдым теломили упругим телом.

При замене макроскопическоготела материальной точкойоно не имеет размеров, формы и внутренней структуры, а обладает только массой. Например, движение корабляиз одного пункта в другой, если расстояние между этими пунктами намного превышает размеры корабля, можно рассматривать как движение материальной точки. Однако в случае необходимости учёта колебательныхдвижений этого кораблявследствие качки при волнении моря его следует рассматривать протяжённым телом, имеющим определённую форму, т.е. в первом приближении считать корабль абсолютно твёрдым телом. Расстояние между двумя любыми точками абсолютно твёрдого телане изменяется при любых воздействиях. Абсолютно твёрдым телом называется тело, деформацией которого в условиях данной задачи можно пренебречь и котороеможно рассматривать как систему материальных точек, жестко связанных между собой.

Классическая механикапри рассмотрении механического движения макроскопическоготела как материальной точкиили абсолютно твёрдого теласостоит из трёх основных разделов - статики, кинематикии динамики. В статикерассматриваются законы сложения сили условия равновесия макроскопическихтел. В кинематикедаётся математическое описание всевозможных видов механического движениябезотносительно к тем причинам, которые обеспечивают осуществление каждого конкретного вида движения. В динамикеисследуется влияние взаимодействиямежду макроскопическими теламина их механическое движение.

Вопросы кинематикии динамикидвижения макроскопическихтел со скоростями во много раз меньшими скорости света в вакууме разобраны в разделе 2 «Физические основы механики». Механическое движение макроскопического упругого тела, деформация которого подчиняется закону Гука и совершается со скоростями во много раз меньшими скорости светав вакууме, сопровождается колебательными и волновымипроцессами. После прекращения внешнего силового воздействиятакое тело полностью восстанавливает свои первоначальные размерыи форму. Колебательныеи волновыепроцессы при механическомдвижении макроскопических абсолютно упругих телразобраныв разделе 3 «Колебания и волны». Классическая механикадаёт точные результатыпри описании медленногомеханического движениямакроскопических тел. Под медленнымиили нерелятивистскими механическими движениями понимают такие, скорости которых малы по сравнению со скоростью света в вакууме. В 1905 году Альберт Эйнштейнсоздал специальную теорию относительности, которая для тел, движущихся со скоростями, сравнивыми со скоростью света в вакууме, даёт уравнения механического движения, существенно отличающиеся от уравнений классическойили ньютоновой механики. Механическое движение тел с медленными скоростями, описываемое ньютоновой механикой,а также со скоростями, сравнивыми со скоростью света в вакууме, подчиняется уравнениям релятивистской механики, выведенными с использованием постулатов специальной теории относительности. Термин «релятивистская»заимствован от английского слова«relativity», что означает относительность. Уравнения релятивистской механики при медленных скоростях механического движения тел переходят в уравнения ньютоновой механики. Основные понятия релятивистской механикиразобраны вразделе 4 «Релятивистская механика».

Макроскопические телав процессе своего движения могут изменять с течением времени не только своё положение относительно друг друга, т.е. совершать механическоедвижение, но и изменять свои термодинамическиепараметры: объём, давление, температуру и количество вещества. Изменение термодинамическихпараметров в процессе теплового движения макроскопического телаили системы происходит вследствие теплообменас внешней средойи выполненияэтой термодинамической системойработы. В результате теплообменаи выполненияработы системаизменяет свои термодинамическиепараметры, вследствие чего изменяются средние значения скоростей тепловогодвижения, энергий молекул, из которых состоит эта термодинамическая система.

Вопросам обмена энергиеймежду термодинамическими системамии внешней средой, т.е. с макроскопическими телами и полями, которые являются внешнимипо отношению к данной системе, а также вопросам связиизменяющихся термодинамическихпараметров со средними значениямипараметров микрочастиц, из которых состоят этитермодинамические системыпосвящёнразделах 5, 6 «Физическая термодинамика». Явлениям на границе разделадвух частей термодинамической системы жидкость- газпри условии отсутствия химических реакцийна границе раздела этих двух частей, а также при условии состояния равновесия термодинамической системы жидкость- газпосвящён раздел 7 «Физическая термодинамика»