Механика абсолютного твёрдого тела (АТТ)

 

АТТ – неизменность любых точек тела.

Типы движения АТТ…

Охота на мух

Для того, чтобы найти степени свободы…

 

(схема)

 

Число степеней свободы – число параметров, фиксирующих тело в пространстве. (Гантель – 5 степеней свободы.) (Пирамида – 6 степеней свободы.)

 

Твёрдое тело участвует в формах движения:

1) поступательное (все точки тела движутся параллельно друг другу);

2) вращательное (все точки тела движутся вокруг общей оси).

 

Поступательное движение можно описать движением одной точки (центра масс, в котором сосредоточена вся масса тела). На поступательное движение приходится 3 степени свободы.

При вращательном движении все степени задаёт ось вращения, и одну степень – угол поворота вокруг оси.

 

 

Закон теплоты. Тепловые явления

 

Теплота – хаотическое движение молекул, энергия от него.

Ощущение тепла – поток тепловой энергии через теплорецепторы кожи.

Как померить температуру? – Градусник. Как он устроен?..

Ощущение тепла – не температура или энергия, это поток энергии.

Энергия теплового движения измеряется температура…

0 (температура) – конвенция

 

1) ΔQ = ΔU + ΔA – основа работы тепловых двигателей. (Q – тепло, U – внутренняя энергия, A – совершённая работа.)

2) ΔS ≥ 0 (В замкнутой системе может только увеличиваться. S – энтропия.) ΔS = ΔQ/T

 

Нет в природе процессов, когда самопроизвольно происходит передача тепла холодного тела тёплому.

Энтропия – мера теплового хаоса. Хаос – мера познания о системе. (Величина хаоса в замкнутой системе может только увеличиваться.)

Второе начало термодинамики не применимо к открытой системе.

Цена вопроса. Если мы хотим понизить энтропию, она всё равно увеличится.

Открытые системы питаются негативной энтропией.

 

Электромагнетизм

 

Дальнодействие – круг явления, связанных с электромагнетизмом. Причиной явлений оказались (неразборчиво) заряды (+ и -) (одноимённые отталкиваются, разнородные притягиваются).

 

 

…Были также солевые генераторы. Потом появились химические (неразборчиво) элементы.

Электрический ток, который пробегает по проводнику… Проводники не скомпенсированные заряды, … но одни движутся относительно других.

 

 

Уравнения Максвелла предсказали существование электромагнитных волн даже в отсутствие зарядов.

Генрих Герц должен был опровергнуть <Маквселла> и поставил эксперимент по определению волн.

 

Теория относительности (29 октября)

 

Как строить (систему) о том, что нам недоступно?

Механика Ньютона при переходе из одной системы в другую сохраняется.

Уравнения Максвелла (электромагнетизм) при переходе в системах отсчёта (не сохраняются?) (преобразования Галилея).

Эйнштейн отказывается от преобразований Галилея – нужно строить новую механику.

 

Постулаты теории относительности (а почему Эйнштейн этим занялся? – «слабоумный фантазёр»):

1) Скорость света (по …) не зависит от скорости источника (приёмника) и равна c = 3*10⁸ м/с = inv. (константа не меняется при смене системы отсчёта);

2) законы физики должны сохранять(ся) (11.01.2020) в других ИСО (инерциальных системах отсчёта).

 

Три парадокса-следствия:

1) относительность одновременности;

2) сокращение длины движущихся тел;

3) замедление времени движущихся часов.

 

 

Отступление: пространство и время в классической физике

В античности пространство связано с действием/процессом (место). Раздел пространства и действия начинается с астрономии – Николай Коперник. Окончательное представление о пространстве у Ньютона: бесконечная реальность …..

 

(Есть свойство симметрии; свойства физики при перемещении не меняются -> закон сохранения импульса; изотропия пространства (Изотропность — одинаковость свойств пространства по всем направлениям, то есть поворот любой замкнутой физической системы как целого не изменяет её физические свойства. - Википедия); пространство вечно, со временем никак не связано.)

Время – категория очень непростая. Понятия о времени: судьба …..

Время по Ньютону одномерно и однородно (-> закон сохранения энергии).

 

Сокращение длины движущихся тел

 

Длина – первичное понятие, дающееся методом исчерпывания через последовательное прикладывание эталона длины.

 

Длина движущегося тела измеряется методом одновременной фиксации координат начала и конца объекта вдоль движения.

(…Наблюдатели снабжены синхронизированными часами, после чего мысленный эксперимент остаётся испытуемым.)

Первый парадокс-следствие => длина относительна.

 

 

 

В общем случае теории относительности возникает единое четырёхмерное пространство-время (пространство Минковского).

 

В теории относительности: в четырёхмерном пространстве-времени инварианты классической физики более е являются таковыми – длина, промежутки времени начинают зависеть от выбора ИСО. В теории относительности вместо старых инвариантов возникают новые (например, скорость света, пространственно-временной интервал (ΔS² = c²Δt²-Δl² ≡ inv.)).

 

 

Теория относительности ввела очень важную деталь – наблюдателя.

(Теория относительности возникла в 1905 г., представлялась крайне непонятной.) В полной мере эффекты теории относительности проявляются не в макромире, а в микромире.

Чем быстрее движется какая-то частица, тем дольше она для нас живёт.

Общая теория относительности добавила представления об эквивалентности гравитационных сил и сил энергии, что позволило распространить теорию относительности и на космологию.

Пространство Минковского заменилось на пространство …

Происходит замедление времени вокруг тяготения масс.

 

Неевклидова геометрия (12 ноября)

 

До середины XIX века не было сомнений, что было что-то ещё (в математическом мире – 12.01.2020). Геометрия была идеалом. Фундаментальные законы, аксиомы и теоремы.

 

Пятая аксиома: Через точку можно провести одну и только одну прямую, параллельную данной.

 

Сколько прямых параллельных прямых…

 

Что такое прямая не на плоскости?

Дуга – прямая линия большого круга. (отрезок)

 

На сфере не существует параллельных прямых. (Геометрия Риманова.)

 

Следующий вариант – бесконечное кол-во параллельных прямых. (Геометрия Лобачевского.)

 

(рисунок чипсов или, если ты не жертва ЕГЭ, а настоящий ковбой, рисунок седла – это пространство Лобачевского)

 

Для сферических треугольников сумма углов > 180^o.

Вблизи больших тяготеющих предметов масс работает неевклидова геометрия. (Линзирование.)

В общей теории относительности используют геометрию Риманова.

Кривизна (K): K = 1/R (обратный радиус). (В сфере.) Плоскость: R -> ∞, K=0 (или K -> 0?).

В сфере K положительная (у Риманова). У Лобачевского K отрицательная.

Геометрия Лобачевского применяется в физике (пространство скоростей).

Определения не используют (непонятное сокращение) объемлющего пространства (оно внутреннее).