Механика тел - [2]

А вот еще одно ограничение, существующее в механике. Классическая механика изначально занималась изучением перемещений только твердых тел. Жидкие и газообразные вещества вообще не рассматривались в качестве тел. Гидро– и аэродинамика зародились гораздо позже механики твердых тел.

И, наконец, в реальной жизни мы часто сталкиваемся с перемещением тел, обладающих различной температурой – например, более или менее нагретых, чем тела, имеющие нормальную температуру. В классической механике не учитывается величина температуры тела. С телами, имеющими пониженную температуру, классическая механика еще «работает», а вот те, что нагреты до достаточно высокой температуры, «не колеблясь», передает в ведение термодинамики.

02. Вещество, тело, среда

Вещество может состоять:

1. Либо из свободных элементарных частиц одинакового или разного качества;

2. Либо из химических элементов одинакового или разного качества;

3. Либо из химических элементов одинакового или разного качества и накопленных ими на поверхности свободных частиц одинакового или разного качества;

4. Либо из химических элементов одинакового или разного качества, испускающих свободные частицы.

В окружающем нас мире, на поверхности небесного тела, мы чаще имеем дело с веществами, в составе которых преобладают химические элементы, накапливающие на поверхности свободные частицы. Накапливают частицы только те химические элементы, у которых суммарные Поля Притяжения преобладают над суммарными Полями Отталкивания. Механизм накопления частиц обусловлен действием Силы Притяжения. Металлы – это как раз тип химических элементов, у которых суммарное Поле Притяжения преобладает над Полем Отталкивания. Как известно, разновидностей металлов существует огромное множество. Чуть изменяется суммарное Силовое Поле элемента, и перед нами уже другой металл. Но не только металлы встречаются нам в окружающем мире. Кислоты, щелочи, соли – все они содержат в своем составе не только тяжелые элементы (металлы), но и химические элементы неметаллы, у которых суммарное Поле Отталкивания сопоставимо по величине с суммарным Полем Притяжения либо даже превышает его. Такие элементы в свободном состоянии находятся в газообразном состоянии. Например, кислород, водород, фтор, хлор, азот. Вещества разного типа хорошо классифицированы в любом учебнике по общей химии.

Простые вещества состоят из химических элементов одного качества (типа). Сложные вещества состоят из химических элементов разного качества (типа).

«Тело» – это вещество, занимающее определенный объем пространства. Тела могут быть простыми и комплексными. Простое тело состоит из вещества (химического соединения) одного типа. Комплексное тело образовано веществами (химическими соединениями) разного типа.

«Среда» – понятие, синонимичное понятию «тело». Однако «среда» в отличие от «тела» в нашем представлении это, скорее всего, вещество, не ограниченное каким-то определенным объемом пространства.

Основное отличие вещества от тела или среды состоит в том, что тело или среда занимает определенный объем пространства – т. е. представляет собой определенную сумму единиц этого вещества – химических элементов или молекул. В то время как понятие «вещество» имеет скорее абстрактный характер. Говоря о каком-либо веществе, мы указываем тем самым на качественное отличие образующих это вещество структурных единиц (элементов или молекул) от структурных единиц других веществ.

Давайте выясним, почему данный раздел назван «Механика веществ, тел и сред». Дело в том, что тела и среды могут быть комплексными (и часто так оно и бывает) – т. е. содержать в себе разные вещества. И каждое из веществ в составе данного тела или среды оказывает свое собственное влияние на проявление этим телом (или средой) его механических свойств. Можно считать, что каждое из существующих веществ по-своему проявляет механические свойства. Можно уверенно утверждать, что механические свойства веществ лежат в основе механических свойств тел и сред, а не наоборот. Т. е. с механической точки зрения в первую очередь следует характеризовать вещества и лишь затем тела или среды.

В дальнейшем, характеризуя механические свойства, мы не будем говорить о средах, а только о телах, так как когда мы ограничиваем какой-либо определенный объем среды (пусть даже мысленно), то это уже не среда, а тело.

03. Энергия, сила, импульс, кинетическая энергия, теплород…

В физике существует немалая путаница, связанная с использованием понятий «энергия», «сила», «импульс» и «кинетическая энергия».

Сразу скажу, что, несмотря на то, что эти четыре понятия существуют в физике независимо друг от друга, их смысл одинаков.

Само слово «энергия» с греческого переводится как «действие». И в физике трактуется как «общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи» (Физический Энциклопедический Словарь). Таким образом, когда мы говорим об энергии того или иного тела, нас интересует действие, которое оно может оказать на другие тела.

Понятие «сила» существует в науке еще с античных времен. К примеру, изучением сил занимались в свое время Архимед и Аристотель. Можно сказать, новую жизнь дал этому понятию И. Ньютон в своих Законах механики. Сила в классической механике (механике Ньютона) – это «мера механического действия на данное материальное тело других тел» (Физический Энциклопедический Словарь). Таким образом, когда говорят о силе, которой обладает какое-либо тело, также интересуются действием, которое это тело оказывает на другие тела, (как и в случае энергии).