Экспериментальная и теоретическая физика

Экспериментальная физика - это опыты, проводимые для:

а) обнаружения новых фактов;

б) проверки истинности предсказаний теории.

Теоретическая физика формулирует физические законы, на основе которых объясняются обнаруженные на опыте факты и делаются предсказания новых явлений. Если предсказания теории подтверждаются большой совокупностью опытов, то теорию считают верной. Если на опыте не подтверждается хотя бы одно из предсказаний теории, то такую теорию необходимо либо изменить, либо заменить другой, более удовлетворительной. Старая теория в этом случае обычно не отбрасывается, но ее область применения уточняется и ограничивается.

 

Физические основы механики

 

 

Классическая механика, релятивистская механика, квантовая механика

Элементы кинематики

Динамика материальной точки

Законы сохранения

Кинематика вращательного движения

Динамика вращательного движения

Элементы специальной теории относительности

Классическая механика, релятивистская механика, квантовая механика

Классическая механика

Классическая механика справедлива для любых тел, кроме элементарных частиц. Скорости движения тел должны быть малы по сравнению со скоростью света, c = 3·10⁸ м/с. В основе классической механики лежат законы Ньютона.

Релятивистская механика

Релятивистская механика, или специальная теория относительности. Согласно специальной теории относительности скорости тел не могут превышать скорость света. Релятивистская механика справедлива и при скоростях, сравнимых со скоростью света.

Квантовая механика

Квантовая механика изучает движение элементарных частиц. Элементы квантовой механики будут рассмотрены в третьей части конспекта.

Предмет классической механики, ее основная задача

Предмет механики

Механика изучает изменение с течением времени взаимного положения материальных тел в пространстве и происходящие при этом взаимодействия между ними.

Кинематика

Кинематика - раздел механики, изучающий движения тел в пространстве и времени без рассмотрения вызывающих это движение взаимодействий.

Динамика

Динамика изучает движение тел учитывая взаимодействия между телами, которые обуславливают тот или иной характер движения.

Статика

Статика изучает законы равновесия системы тел. Эти законы следуют из законов динамики.

Основная задача механики

Основная задача механики - предсказывать будущее положение тел.

 

Элементы кинематики

Материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело - простейшие физические модели

Материальная точка

Материальная точка - это одна из простейших физических моделей (1.3).

реальный мир		исследователь		модельный мир

Тело из реального мира (см. рис.) иногда можно без ущерба для решаемой задачи заменить точкой в модельном мире, сохранив из всех многообразных свойств этого тела лишь два: положение в пространстве и массу. Эти две характеристики легко описать языком физики (1.4). Массу задают числом. Положение - координатами в выбранной системе координат (3.4.1).

Традиционное определение материальной точки: это тело, размерами которого можно пренебречь при описании его движения. Здесь вместе присутствуют понятия, описывающие и реальный мир, и модельный мир.

3.1.2. Система материальных точек
Если решается задача о движении нескольких материальных тел и каждое из них можно в условии данной задачи заменить материальной точкой, то моделью этой системы (1.3) будет система материальных точек.

Пример:

реальный мир		исследователь		модельный мир

Абсолютно твердое тело

Существуют такие задачи, в которых размерами тела нельзя пренебречь, но, в то же время, можно не учитывать изменение со временем размеров, формы тела. При решении таких задач используют модель - абсолютно твердое тело, т.е. реальное тело заменяют таким, у которого размеры и форма не меняются.

Тело отсчета

Тело отсчета - это тело, относительно которого определяют положение рассматриваемого нами тела или системы тел.

Система отсчета

Это система координат, связанная с телом отсчета (3.2) и выбранный способ измерения времени (часы).

реальный мир		исследователь		модельный мир

В реальном трехмерном мире система отсчета - это набор масштабных стержней (или линеек) и часы, расположенные в разных местах этих линеек. В модельном мире система отсчета превращается в трехмерную систему координат, положение которой связано с положением тела отсчета. В каждой точке пространства существует возможность определить время любого происшедшего в этой точке события.