Механика без формул

Вера Александровна Максимова

Физика для начинающих #1

Книга «Механика без формул» является первой книгой из серии «Физика для начинающих». В серию будут включены следующие книги: «Молекулярная физика и теплота», «Электричество и магнетизм», «Оптика. Строения вещества. Ядерная физика». Отличительной особенностью этих книг является системное изложение законов физики (школьной программы), но только без формул. Поэтому главное внимание уделено физической сути явлений. В этой связи книги этой серии могут быть использованы школьниками младших, средних и старших классов средней школы. Книги могут быть полезны любителям физики. В книге «Механика без формул» рассмотрены вопросы статики, кинематики, динамики материальных тел, законы аэро- и гидростатики и динамики жидкостей и газов.

Вера Максимова

Механика без формул

Часть I

Механика без формул

Есть многое в природе, друг Горацио,

Что и не снилось нашим мудрецам.

    В. Шекспир. Гамлет

Пространство и время

Нет пространства и времени, а есть их единство.

    Альберт Эйнштейн

Общие понятия

Это неважно, что медленно ты идёшь…

главное – не останавливайся.

    Конфуций, древнекитайский философ

Механика является первым разделом для начинающих изучать физику.

Объектом изучения механики является любой предмет окружающий нас. Это может быть автомобиль, стоящий на парковке или мчащийся по автобану. Самолет, футбольный мяч, летящий в окно. Камень, лежащий на обочине дороги, или брошенный рукой человека камень, планета Земля или любая другая планета солнечной системы и даже само Солнце. А также другие звезды Вселенной, мерцающие в ночном небе. Ученые-физики называют эти предметы – телами.

Поэтому механика изучает механическое движение тел. А что такое механическое движение?

Механическое движение это перемещение тел в пространстве за какой-то промежуток времени. Перемещение – это когда тело в начальный момент времени находится в одном месте пространства, а через какой – то промежуток – в другом.

Пространство и время – это фундаментальные, то есть основные физические понятия. По словам крупнейшего физика 20 столетия Альберта Эйнштейна (1879–1955 г.) нет пространства и времени, а есть их единство.

Все, что мы видим, существует в пространстве и во времени.

Рисунок 1. Альберт Эйнштейн (1879–1955 г.).

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3e/Einstein_1921_by_F_Schmutzer_-_restoration.jpg/548px-Einstein_1921_by_F_Schmutzer_-_restoration.jpg

Пространство это то, где мы и все, что нас окружает находиться. Например, мы находимся в пространстве комнаты, дома, Земли, Солнечной системы, Вселенной. Пространство имеет три измерения: длину, ширину и высоту. В пространстве мы можем перемещаться из пункта А в пункт Б и наоборот. То есть, если есть движение в какую- либо сторону, то существует движение обратное ему, то есть назад. В этом смысле пространство обратимо. В механике разделяют такие два важных понятия как движение и покой. В чем их различие и схожесть?

Понятия движение и покой относительны. Относительность их в том, что одно и то же тело можно считать одновременно движущимся и покоящимся. Как такое может быть? Дело в том, что при рассмотрении движения тела всегда надо выбрать систему отчета. Система отсчета – это когда выбирается, какое либо тело или место в пространстве относительно которого рассматривается состояние данного тела. Пример. Мы все живем на планете Земле. Поэтому можно выбрать Землю за начало системы отсчета. Если рассматривать движение Земли вокруг Солнца, за начало системы отсчета надо выбрать Солнце. Если рассматривать движение Солнца в Мировом пространстве, то мы выбираем за начало системы отсчета удаленную звезду (любую). То есть принцип здесь такой, что за начало системы отсчета выбирается объект, который мы думаем, что не движется. Так, например, находясь на Земле, мы не ощущаем ее движение по орбите вокруг Солнца без специально поставленных опытов и у нас создается впечатление, что она находится в покое. Когда мы рассматриваем движение Земли вокруг Солнца, то считаем, что оно покоится. При рассмотрении движения Сол