Классическая механика - это исследование перемещения тел под воздействием физики. Усиление любого воздействия, которое может привести к изменению скорости предмета. Объектом может быть что угодно, от элементарной частицы до галактики.
Конечно, все, что больше элементарной частицы, в конечном счете, представляет собой композит эльфийских частиц, но, к счастью, нам обычно не приходится учитывать все это. Как и для любой физической модели, классическая механика является приближенной и имеет свои пределы. Она распадается в очень малых масштабах, на высоких скоростях и в больших гравитационных полях, но в пределах своего диапазона применимости, который включает практически каждое отдельное явление в повседневной жизни, она чрезвычайно полезна.
Классическая механика основана на небольшом количестве физических законов, которые являются математическими формулами физического наблюдения. Некоторые законы могут быть выведены из других. Некоторые законы являются ареаксиомами, и мы предположим, что они действительны.
Законы, с которыми мы столкнемся, можно разделить на три класса: Законы движения Ньютона, законы сохранения природы и законы силы. Как мы видим, три закономерности сохранения классической механики (энергии, импульса и углового момента), как и первый закон Ньютона, могут быть выведены из второго и третьего законов движения.
Другие законы дают нам силу, оказываемую определенной физической системой - сжатой пружиной (закон Гука) или двумя заряженными частицами (кулоновский закон) форекс-образца. Они также используются в законах движения Ньютона, хотя сами по себе они не могут быть выведены из этих аксиом и сами являются аксиомами.
В дополнение к законам физики существует большое количество определений, которые не следует путать с законами. Определения - это просто удобный выбор. Хорошим примером является определение числа: половина отношения окружности к радиусу окружности.
РАЗМЕРЫ И ЕДИНИЦЫ
В физике в целом, мы заинтересованы во взаимодействии различных физических величин друг с другом. Мы хотим ответить на такие вопросы, как "сколько работы мне нужно сделать, чтобы эта коробка поднялась на третий этаж"?
Для того, чтобы иметь возможность дать ответ, нам нужны определенные измеряемые величины в качестве входных данных, в нашем случае, масса ящика и высота пола. Затем, используя наши законы физики, мы сможем получить еще одно измеримое количество - объем необходимой работы.
Измеряемые (или "физические", или "наблюдательные") величины - это не просто числа, а то, что они соответствуют чему-то физическому, и 10 секунд - это нечто очень отличающееся от 10 метров, или 10 килограммов, и термин, используемый нами для выражения этого, к сожалению, довольно запутан, чтобы сказать, что физические величины имеют определенные измерения. Все, что имеет размер, может быть измерено.
При измерении одного и того же количества в разных единицах измерения, вы всегда можете перевести 2,54 сантиметра в дюйм - но бессмысленно пытаться перевести сантиметры в секунду, поскольку длина и время - это разные величины.
Мы столкнемся только с тремя различными основными величинами, которые имеют размеры длины (L), времени (T) и массы (M).
Благодаря наполеоновскому завоеванию Европы в начале 1800-х годов у нас есть базовая единица измерения для каждого из них: метры в длину, секунды в длину и килограммы в массе. Хотя мы не встретим их здесь, стандартная система единиц имеет четыре основных пары: (электрический) ток (I), измеренный в амперах (А), температура (T), измеренная в кельвинах (К), сила света (J), измеренная в канделябрах (Кд), и "количество материала", измеренное в молях (молекулах).
К сожалению, хоть эта система широко используется в (континентальной) Европе, но во многих других частях мира, не везде, особенно в США, где люди продолжают использовать такие вещи, как дюймы и фунты, поэтому часто приходится переходить с одной единицы на другую.
Из семи основных величин, все могут быть получены. Например, скорость определяется как расстояние, пройденное (длина), деленное на необходимое время, поэтому скорость имеет размерность L/T и измеряется в единицах м/сек. Обратите внимание, что для того, чтобы иметь возможность сравнивать две величины, они должны иметь одно и то же значение.
В любом уравнении физики размеры по обе стороны от знака равенства всегда должны быть одинаковыми.
Нарушение этого правила не допускается: приравнивание двух разных единиц не имеет никакого смысла. Так что если вы обнаружите, что вы допустили такую ошибку, то перерешайте.