Основные этапы становления классической механики

Физика, как наука зародилась в Древней Греции, название науки происходит от названия книги Аристотеля (384 – 322 гг. до н. э.) «Физика».

В книге Аристотеля нет ни формул, ни описания опытов, но содержалось немало ошибочных положений, которые были основаны на общепринятых утверждениях (чем тяжелее тело, тем быстрее оно падает; природа не терпит пустоты). Благодаря авторитету Аристотеля, эти заблуждения сохранялись на протяжении нескольких веков. В III веке до нашей эры, Евклид, описывает метрические свойства пространства. В греческом языке, слово (механе означает орудие, приспособление, осадная машина, уловка, ухищрение). Одним из основателей механики, является Архимед (287-212 гг. до н.э.). Механика в те времена изучала различные механизмы. В книге Архимеда о равновесии плоских фигур, разработана теория рычага. А в книге о плавающих телах, сформулирован закон Архимеда и заложены основы гидростатики.

Герон ( II век н.э.) и Папп ( III в н.э.) обобщили механику, как науку о простых машинах. Из которых они выделяли 5 основных (ворот, рычаг, блок, клин, винт).Герон изобрел эолипил и сифон. Герон не понимал принципа действия своих устройств, т.к. не знал атмосферного давления.

В средние века центр развития науки переместился на арабский восток. Арабы начали культивировать науку как экспериментальную. Бируни производил точные измерения плотности металла и других веществ с помощью разработанного им «конического прибора»,  представляющего собой сосуд с отверстием, из которого вытекала вода.

В эпоху Возрождения началось развитие науки в Европе. Великий этап эпохи. Леонардо да Винчи задолго до Галилея сформулировал закон инерции (всякое движение, будет продолжать путь своего бега по прямой линии, пока в нем будет сохраняться природа насилия, произведенного его двигателем). Подобные мысли содержатся в трудах других мыслителей, однако, первым, нового времени, заложившим основы физики как науки, был Галилео Галилей. Сформулировал закон инерции, сформулировал принцип относительности. Он показал, что для получения научных выводов, надо устранить из опытов все побочные обстоятельства. Так, в отличие от Леонардо да Винчи, который тоже бросал шары с башни, Галилей брал шары одинаковой формы и размеров, чтобы сосредоточить внимание на главном, на зависимости скорости падения от силы тяжести.

В 17 веке жили многие выдающиеся ученые, которые внесли свой вклад в развитие науки и механики в частности. Френсис Бекон, указал на опыт, как на основу каждой науки. Он подчеркивал, ведущую роль опыта. Р.Декарт, считал, что главными были логический анализ и правильные умозаключения. В 17 веке был совершен ряд выдающихся открытий: Кеплер – законы движения планет; Гюйгенс – разработал теорию колебаний маятника, ввел понятие центростремительного ускорения; Р.Гук – открыл закон всемирного тяготения. Ньютон тщательно проверял свои открытия, его девиз гласил: гипотез не измышляю. И в результате Гук опубликовал раньше его закон всемирного тяготения.

В 1687г вышла книга Ньютона «Математические начала натуральной философии», в которой были сформулированы основные законы механики и закон всемирного тяготения. Книга Ньютона написана геометрическим языком, и суть теории Ньютона из нее понять сложно. В 1736г вышла книга Эйлера «Механика», в которой законы Ньютона и его теория изложена четким языком и с применением дифференциального исчисления. Эйлер ввел термины механика, динамика, статика. Разработал теорию твердого тела.

Во второй половине 18 века была разработана аналитическая механика. 1788г – аналитическая механика Лагранжа. В основу механики Лагранжа был положен принцип наименьшего действия, принцип Даламбера. Аналитическая механика представляет собой классическую механику, изложенную другим языком. Аналитическая механика широко используется для описания несвободных механических систем, систем на которые наложены некоторые ограничения.

Ирландский ученый Гамильтон в 1835г предложил вариант аналитической механики, которую называют механика Гамильтона. В основе механики Гамильтона лежат канонические уравнения и принцип наименьшего действия.

В 19 веке, развитие механики продолжалось, однако все сводилось к установлению определенных частных законов. Можно отметить Понселе, который в 1829 г ввел понятие «работа»; 1835 — Кориолис ввел понятие силы Кориолиса.