Конечно, закон существовал всегда, а сэр Ньютон лишь придал ему понятную для людей форму, но его заслуга – бесценна. Я не буду подробно расписывать законы Ньютоновской механики, но дам базовые знания, определения и изложу основы. Думаю, на примере сэра Исаака Ньютона и яблока вы поняли, что такое механика, так давайте сформулируем первое определение.
Механика – раздел физики, наука, изучающая движение материальных тел и взаимодействия между ними.
Почему же изучать физику мы начали именно с механики? Это ведь логично, не с теории Поля ее начинать же?!
Механика – бабушка наук, и исторически физику начинали изучать именно с механики. Помещенные в рамки времени и пространства, люди, по сути, никак не могли начать с чего-то другого, при всем желании. Движущиеся тела – первое, на что мы обращаем свое внимание. Вспомните, как мы в детстве смотрели, какая капелька на стекле быстрее стечет.
На основе капелек сформулируем еще одно определение:
Механическое движение – это изменение положения тел в пространстве относительно друг друга с течением времени.
Именно после этого определения мы совершенно естественно приходим к понятию системы отсчета. Изменение положения тел в пространстве относительно друг друга. Ключевые слова здесь: относительно друг друга. Ведь пассажир в машине движется относительно стоящего на обочине человека с определенной скоростью, и покоится относительно своего соседа на сиденье рядом, и движется с какой-то другой скоростью относительно пассажира в машине, которая их обгоняет.
Все в нашем мире имеет свою задачу, даже пресловутые квадроберы, задача есть и у механики. Задача механики – в любой момент времени знать положение тела в пространстве.
Чтобы идти дальше, нам понадобится понятие «материальной точки». Лев Давидович Ландау говорил, что «главное в физике – умение пренебрегать». Никто никогда не видел материальной точки и не нюхал идеального газа, (или нюхал, но не говорит) но они есть! С ними просто гораздо легче жить.
Материальная точка – тело, размерами и формой которого в контексте данной задачи можно пренебречь.
Теперь давайте разберемся, какие разделы механики вообще существуют?
Есть 3 раздела – кинематика, динамика, статика.
Теперь подробнее о каждом из них.
Кинематика с физической точки зрения изучает, как именно тело движется. Другими словами, этот раздел занимается количественными характеристиками движения. Найти скорость, путь – типичные задачи кинематики.
Динамика решает вопрос, почему оно движется именно так. То есть, рассматривает силы, действующие на тело.
Статика изучает равновесие тел под действием сил, то есть отвечает на вопрос: а почему оно вообще не падает?
Теперь кратко пробежимся, в каких случаях нельзя применять классическую механику.
Вообще, на Ньютона мы можем положиться только в мире, где 2+2=4, в мире, где мы можем что-то взять в руки и видеть это, я сейчас говорю о макромире. Они перестают работать в случае мира частиц, когда на смену классической приходит квантовая механика. Также классическая механика неприменима к случаям, когда движение тел происходит со скоростью, близкой к скорости света. В таких случаях ярко выраженными становятся релятивистские эффекты. Грубо говоря, в рамках квантовой и релятивистской механики – классическая механика, это частный случай, когда размеры тела велики, а скорость – мала.