Обложка Бобошина С.Б., Измайлов Г.Н. Физические основы механики с приложениями к аэрокосмическим задачам
Id: 253566
736 руб.

Физические основы механики с приложениями к аэрокосмическим задачам. Изд. 2, испр. и доп.

URSS. 2020. 200 с. ISBN 978-5-9710-6858-7.
Белая офсетная бумага
  • Твердый переплет
Белая офсетная бумага.

Аннотация

Учебное пособие соответствует программе первой части курса общей физики. Содержит теоретический материал по разделам, в которых рассматриваются кинематика и динамика поступательного и вращательного движений, законы сохранения, гармонические колебания и волны, специальная теория относительности. Во второе издание включены новые разделы: "Размерности физических величин", "Гравитация", "Математическое приложение". Раздел "Законы сохранения" изложен... (Подробнее)


Оглавление

Предисловие

Размерности физических величин

Глава 1. Кинематика

Глава 2. Динамика поступательного движения

Глава 3. Динамика вращательного движения

Глава 4. Работа. Мощность

Глава 5. Механическая энергия

Глава 6. Симметрии и законы сохранения в механике

Глава 7. Механические колебания

Глава 8. Волны

Глава 9. Специальная теория относительности

Глава 10. Гравитация

Математическое приложение

1. Скаляры, векторы, тензоры

2. Действия над векторами

3. Проекция вектора

4. Произведение векторов

5. Дифференцирование скалярной и векторной функции

6. Интегрирование функций

7. Системы координат

8. Ряд Тейлора

9. Тригонометрические ряды Фурье

10. Основные положения теории групп

11. Лагранжев формализм (вариационный метод)

12. Математические программы вычислений

Библиографический список


Предисловие

Классическая физика, включающая механику, изучение тепловых и электромагнитных явлений, оптику, движение при больших скоростях – специальную теорию относительности (СТО), составляет основу наших знаний об окружающем мире. Большинство знаний сформировано на основе повседневного опыта на протяжении всей истории существования человечества. Результатами исследований классической физики являются особые правила, законы, а также логика связи отдельных соотношений, проверка и интерпретация полученных выводов. Для этого используются теоретические представления, экспериментальные измерения, а в последнее время и числовое моделирование.

Г. Галилей (1564–1642) сопоставил физическим характеристикам явлений измеренные числовые значения и использовал математику для получения выводов исследования. С помощью математического аппарата физики исследователи систематически стали записывать законы в виде математических формул, связывающих изменения физических величин. И. Ньютон (1642–1727), воспользовавшись связью между касательной к графику и площадью под графиком, изобрёл дифференциальное (способ нахождения скорости изменения величины) и интегральное (способ суммирования изменяющейся величины) исчисления. С их помощью он доказал, что можно предсказать результат движения с заранее заданной точностью.

Одновременно с этим развивался экспериментальный подход к изучению физических законов. С точки зрения экспериментатора Природа сама обладает вычислительными средствами, чтобы получить результат, и надо лишь отсеять помехи, обусловленные несовершенством приборов и погрешностями процесса измерения. Причём результат должен воспроизводиться, если эксперимент проводить в другом месте и в другое время, но при неизменных внешних условиях и воздействиях. Изменяя условия или параметры эксперимента, находим закономерность. Собственно говоря, это похоже на часто встречаемую ситуацию, когда в задачнике даётся ответ в виде числа, а вывод формулы для вычисления должен найти сам решающий.

Современные исследования предполагают также математическое моделирование процессов (движений). При математическом моделировании применяется алгоритмический язык, использующий вычислительные и логические возможности компьютеров. Особенность вычислительного эксперимента – в выявлении главных причин, приводящих к наблюдаемому результату и возможности многократного его повторения.

Объектами изучения (теоретического и экспериментального) служат частицы, объединения частиц, кластеры объединений, поля – то, что скрепляет частицы и изменяет их состояние. Состояние объекта полностью характеризуется набором параметров. Целью классической физики служит предсказание с требуемой точностью результата изменения состояния при известных изменениях как самого объекта, так и его окружения. Для осуществления своей программы классическая физика предполагает детерминизм процессов изменения, их обратимость и вычислимость результата анализа.

Детерминизм означает однозначность предсказания будущего состояния объекта или системы объектов при чётком задании начального состояния и условий изменения состояния.

Обратимость – это возможность обращения хода времени, приводящая к возврату объекта в исходное состояние. Эта симметрия по времени подразумевается в механике и электродинамике, а в термодинамике служит для выбора наиболее эффективных тепловых процессов.

Вычислимость предполагает, что процесс можно описать уравнением или системой уравнений, алгоритмом или несколькими алгоритмами, решение или выполнение которых предскажет будущее состояние с требуемой точностью.

С теоретических и даже философских позиций классическая физика использует понятия бесконечной делимости объекта и возможности познания как произвольно малой его части, так и огромной совокупности разных объектов. Однако развитие физики выявило, что полная предсказуемость недостижима, поскольку мы не можем добиться предельной точности, а остающаяся погрешность накапливается с течением времени или увеличением расстояния. Это приводит к неопределённости предсказания будущего или реконструкции удалённого прошлого. Поэтому современная физика должна усовершенствовать базовые положения классической физики.


Об авторах
Бобошина Светлана Борисовна
Кандидат физико-математических наук, доцент. Окончила физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова. В 1988 г. защитила кандидатскую диссертацию. Область научных интересов: гидродинамика и теплофизика. Автор 15 научных статей и 20 учебных пособий для школьников.
Измайлов Георгий Николаевич
Доктор физико-математических наук, профессор. Окончил физический факультет МГУ имени М. В. Ломоносова. В 1997 г. защитил докторскую диссертацию по экспериментальной физике. Основные научные интересы: физика плазмы, электродинамика, теория гравитации, гравитационные волны, солнечное излучение, аксионы. Автор более 100 научных публикаций.