Что изучает механика?

Одна из основных наук об окружающем мире – физика – состоит из многих разделов, к предметам исследований каждого из которых относятся отдельные явления, различные по своей природе. Электричество, магнетизм, термодинамика, оптика – вот только некоторые из них. В этой статье мы рассмотрим, что изучает механика.

В широком смысле данное направление физики занимается описанием движения тел, их равновесия и взаимодействия между собой. Ключевыми понятиями здесь являются пространство и время. В зависимости от того, какие представления заложены в основу описания их свойств, выделяют следующие подразделы механики.

  1. Классическая. Тела, движение и взаимодействие которых рассматриваются в ее рамках, должны иметь размеры существенно большие, чем у атомов и молекул, и перемещаться со скоростями, намного меньшими, чем скорость света. Эта механика наиболее проста в понимании и применима к большинству явлений, с которыми мы сталкиваемся в жизни: полет мяча, перемещение грузов, работа транспортных средств.
  2. Квантовая. Ее законы справедливы для объектов, соизмеримых по малости с атомами: молекул, ионов, электронов, фотонов и иных элементарных частиц.
  3. Релятивистская. Описывает движение тел при скоростях, близких к скорости света (3∙108 м/с).
  4. Квантовая теория поля. Применима там, где проявляются и релятивистские, и квантовые особенности объектов и их движения.

Другой подход, положенный в основу классификации механики по разделам, заключается в разграничении предмета исследования.

  • Теоретическая механика – техническая научная дисциплина, которая описывает общие законы, физико-математические методы применительно к идеализированным моделям реальных объектов (материальной точке, абсолютно твердому телу). Обычно она включает три основных раздела: в рамках статики рассматриваются условия равновесия систем механической природы; кинематики – описывается движение моделей тел без рассмотрения его причин, которые изучаются в динамике.
  • Механика сплошных сред охватывает круг вопросов, касающихся движения жидкостей, газов, сыпучих веществ, а также возникающих в них взаимодействий.
  • Существует еще ряд технических дисциплин прикладной направленности, занимающихся изучением свойств и проектированием реальных объектов механической природы. Например, теория механизмов и машин определяет методы и подходы к построению, исследованию кинематики и динамики этих устройств, сопротивление материалов – способы расчетов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость.

Таким образом, под общим названием «механика» скрывается множество технических и физико-математических направлений в науке, для понимания базовых положений которых достаточно изучения обычного курса физики. Однако чтобы заниматься, например, машиностроением или исследованиями явлений, происходящих на уровне молекул и атомов, придется освоить еще множество дисциплин, постигая шаг за шагом многие тонкости движения и взаимодействия объектов и их систем.