Teoretisk mekanik (i vardagen - theormech , mer sällan - termekh ) - vetenskapen om de allmänna lagarna för mekanisk rörelse och växelverkan mellan materiella kroppar. Eftersom den i huvudsak är en av fysikens grenar , stod den teoretiska mekaniken, efter att ha absorberat den grundläggande basen i form av axiomatik , som en oberoende vetenskap och utvecklades brett på grund av dess omfattande och viktiga tillämpningar inom naturvetenskap och teknik, en av grunderna som det är. Många allmänna ingenjörsdiscipliner är baserade på de grundläggande lagarna och principerna för teoretisk mekanik, såsom materialstyrka , konstruktionsmekanik , hydraulik , teorin om mekanismer och maskiner , maskindelar och andra. På basis av teoretiska mekanikers satser och principer löses många tekniska problem och nya maskiner, strukturer och strukturer designas.
Enligt Newton är " Rationell mekanik läran om de rörelser som produceras av alla slags krafter, och om de krafter som krävs för att producera alla slags rörelser, exakt angivna och bevisade " [1] .
Från förordet till A.P. Markeevs lärobok "Theoretical Mechanics" : "Som en grundläggande vetenskap har teoretisk mekanik varit och förblir inte bara en av de discipliner som ger djupgående kunskaper om naturen. Det fungerar också som ett sätt att utbilda framtida specialister i de nödvändiga kreativa färdigheterna för att bygga matematiska modeller av processer som förekommer i naturen och teknologin, för att utveckla förmågan till vetenskapliga generaliseringar och slutsatser” [2] .
Inom fysiken avser "teoretisk mekanik" en del av teoretisk fysik som studerar den klassiska mekanikens matematiska metoder, alternativ [3] till direkt tillämpning av Newtons lagar (den så kallade analytiska mekaniken ). Detta inkluderar i synnerhet metoder baserade på Lagrange-ekvationerna , principen om minsta handling , Hamilton-Jacobi-ekvationen , etc.
Det bör betonas att analytisk mekanik kan vara både icke-relativistisk - då korsar den klassisk mekanik och relativistisk. Den analytiska mekanikens principer är så generella att dess relativisering inte leder till grundläggande svårigheter.
Inom teknisk vetenskap betyder ”teoretisk mekanik” en uppsättning fysiska och matematiska metoder som underlättar beräkningar av mekanismer, strukturer, flygplan etc. (den så kallade tillämpade mekaniken eller strukturmekaniken ). Nästan alltid är dessa metoder härledda från den klassiska mekanikens lagar - främst från Newtons lagar, även om i vissa tekniska problem visar sig några av metoderna för analytisk mekanik vara användbara .
Teoretisk mekanik är baserad på ett antal lagar etablerade inom experimentell mekanik, tagna som sanningar som inte kräver bevis -axiom . Dessa axiom ersätter experimentell mekaniks induktiva sanningar. Teoretisk mekanik har en deduktiv karaktär. Förlitar sig på axiom som en grund som är känd och beprövad genom praktik och experiment, den teoretiska mekaniken reser sin byggnad med hjälp av rigorösa matematiska slutsatser.
Teoretisk mekanik, som en del av naturvetenskapen, med hjälp av matematiska metoder, handlar inte om verkliga materiella objekt själva, utan med deras modeller. Sådana modeller som studeras inom teoretisk mekanik är:
Vanligtvis inom teoretisk mekanik finns sådana avsnitt som
Metoder används i stor utsträckning inom teoretisk mekanik.
Teoretisk mekanik låg till grund för skapandet av många tillämpade områden som har fått stor utveckling. Dessa är vätske- och gasmekanik , deformerbar fast mekanik , vibrationsteori , maskiners dynamik och styrka, gyroskopi , kontrollteori , flygteori , navigering , etc.
Den första pedagogiska boken på ryska, som innehöll information om mekanik, var "Aritmetik, det vill säga vetenskapen om siffror" av L. F. Magnitsky ( 1703 ) [4] . Början av undervisningen i mekanik i den ryska högre utbildningen hör till en något senare tid: mekanik (ännu inte som ett separat ämne) undervisades vid Akademiska universitetet vid St. Petersburgs vetenskapsakademi , där utbildningen började i januari 1726 [5 ] . Redan 1722 publicerades den första ryska tryckta läroboken om mekanik, "Statisk vetenskap eller mekanik" av G. G. Skornyakov-Pisarev [6] .
Vid Moskvauniversitetet , grundat 1755 , lästes mekanik först som en del av den omfattande och heterogena kursen "Tillämpad matematik" [7] , och sedan 1813 undervisade professor F. I. Chumakov i en separat kurs i mekanik [8] . 1891 dök en ny disciplin "teoretisk mekanik" upp vid Institutet för civilingenjörer (S:t Petersburg) [9] .
De flesta läroböcker och samlingar av problem som för närvarande används i utbildningsprocessen vid ryska universitet skrevs under sovjettiden; Låt oss lista några av dem utan att låtsas vara kompletta. Läroböcker om teoretisk mekanik för mekanik och matematiska institutioner vid universiteten: Teoretisk mekanik av N. E. Zhukovsky (1:a upplagan - 1901–02 ), N. N. Buchholz ’s grundkurs i teoretisk mekanik (1:a upplagan . - 1932 ), "Course of Theoretical Mechanics" " av N. A. Kilchevsky (1:a upplagan - 1972 ), "Theoretical Mechanics" av A. P. Markeev (1:a upplagan - 1990 ), "Theoretical Mechanics" V. G. Vilke (1:a upplagan - 1991 ). Läroböcker för universitetets fysikavdelningar: "Mechanics" av L. D. Landau och E. M. Lifshitz (1:a upplagan - 1958 ), "Course of Theoretical Mechanics for Physicists" av I. I. Olkhovsky (1:a upplagan - 1970 ), "Classical Mechanics . Aman . 1:a upplagan - 1974 ), "Theoretical Mechanics" av V. V. Petkevich (1:a upplagan - 1981 ), "Lectures in Theoretical Mechanics" av Yu. G. Pavlenko (1:a upplagan – 1991 ). Läroböcker för tekniska universitet: "Short Course in Theoretical Mechanics" [10] av S. M. Targa (1:a upplagan - 1948 ), "Course in Theoretical Mechanics" av A. A. Yablonsky och V. M. Nikiforova (1- e ed. - 1962 ), "Course of Theoretical Mechanics" av N.V. Butenin, Ya.L. Lunts och D.R. Merkin (1:a upplagan - 1970 ). Uppgiftsböcker : "Samling av problem i teoretisk mekanik" av I. V. Meshchersky (1:a upplagan - 1911 ), "Samling av problem i teoretisk mekanik" av I. N. Veselovsky (1:a upplagan - 1955 ), "Samling av uppgifter för terminsuppsatser i teoretisk mekanik" redigerad av A. A. Yablonsky (1:a upplagan - 1968 ), "Solution of problems in theoretical mechanics" av E. N. Berezkin (1:a upplagan - 1973—74 år), " Problems in Theoretical Mechanics for Physicists" av I. I. Olkhovsky, Yu. G. Pavlenko , L. S. Kuzmenkov (1:a upplagan - 1977 ), redigerad av K. S. Kolesnikov (1:a upplagan - 1983 ), "Typical calculations in theoretical mechanics based on a computer" av I. V. Novozhilov och M. F. Zatsepin ( 1986 ).
Under senare år har utbildningslitteraturen fyllts på. Läroböcker för universitet: Fundamentals of Theoretical Mechanics av Yu. F. Golubev (1:a upplagan - 1992 ), Fundamentals of Theoretical ),1997(1:a upplagan -V. F. ZhuravlevMechanics av av S. V. Bolotin, A. V. Karapetyan, A. V. Karapetyan, D. K., E. 2010 ). Läroböcker för tekniska universitet: "Course of Theoretical Mechanics" av ett team av författare, redigerat av K. S. Kolesnikov (1:a upplagan - 2000 ). Taskarna: "Resolver. Theoretical Mechanics” av M. N. Kirsanova (1:a upplagan – 2002 ), “Problems in Theoretical Mechanics with Solutions in Maple 11” av samma författare ( 2010 ).
Nuförtiden är teoretisk mekanik en av de grundläggande disciplinerna som studeras vid universitetens mekaniska och matematiska fakulteter , såväl som vid de flesta tekniska universitet i landet. I denna disciplin hålls årliga allryska [11] , nationella och regionala studentolympiader, såväl som den internationella olympiaden [12] .
Samordnar den vetenskapliga och metodologiska verksamheten vid avdelningarna för teoretisk mekanik vid ryska universitet Vetenskapliga och metodologiska rådet för teoretisk mekanik under Ryska federationens utbildnings- och vetenskapsministerium . Rådet inrättades 1964 på initiativ av akademikern A. Yu. Ishlinsky (1913-2003), som 1965 tog över som ordförande för detta råd och ledde det under många år. 1991 blev professor Yu. G. Martynenko (1945–2012) rådets ordförande på rekommendation av Ishlinsky , och Ishlinsky själv var rådets hedersordförande under de sista åren av sitt liv [6] [13] . Sedan 2012 är rådets ordförande professor V. A. Samsonov [14] [15] . Rådet håller regelbundet möten-seminarier för prefekter, studenttävlingar, publicerar en samling vetenskapliga och metodologiska artiklar om teoretisk mekanik [6] [13] .
| Avsnitt av mekanik | |
|---|---|
| Kontinuummekanik | |
| teorier | |
| tillämpad mekanik | |