Механика твердого тела и механика колебаний в истории наук механического цикла

 

АННОТАЦИЯ

Наиболее общей методологической базой оценки истории механического  познания является диалектико-материалистическая методология, её ориентация на внутренние противоречия и сложность процесса познания, нелинейный характер развития науки, диалектический характер истинности механического знания. История совместного развития целого, взятая под углом развития одной из научных дисциплин - механики, есть внешняя история этой науки. Главной движущей силой этой истории выступают производительные силы общества и центральный её компонент - техника, её механическая составляющая. Проблема конструирования различных машин и механизмов, проблеме расчёта равновесия и движения различных материальных тел, деталей машин и сооружений являлись на разных этапах истории источником конкретного влияния на развитие процесса познания в механике.

История механики, так же как и других естественных наук, неразрывно связана с историей развития общества, с общей историей развития его производительных сил. Историю  механики можно разделить на несколько  периодов, отличающихся как характером проблем, так и методами их решения 

Л. Эйлер - основоположник механики твердого тела. Ему принадлежит общепринятый метод кинематического описания движения твердого тела при помощи трех эйлеровых углов. Фундаментальную роль в дальнейшем развитии динамики и многих ее технических приложений сыграли установленные Эйлером основные дифференциальные уравнения вращательного движения твердого тела вокруг неподвижного центра.

Тема моего реферата: «Механика  твердого  тела и механика колебаний  в истории наук механического  цикла». Реферат состоит из введения, двух глав и заключения.

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..4

1.ОСНОВНЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИЗУЧЕНИЯ

ИСТОРИИ MЕХАHИКИ……………………………………………………………6

1.1Методологические подходы, применяемые при анализе

 Развития науки механики…………………………………………………...6

1.2Внешняя и внутренняя  история развития механики……………………7

1.3Периодизация истории  механики………………………………………...9

2.МЕХАНИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА  И МЕХАНИКА КОЛЕБАНИЙ 

В ИСТОРИИ НАУК  МЕХАНИЧЕСКОГО  ЦИКЛА…………………………….22

2.1Основные понятия методологии  механического познания…………...22

2.2Определение механики; ее место среди других наук;

подразделения механики……………………………………………………26

2.3Проблемы современной  механики……………………………………...28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….31

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………….32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Для каждого человека существуют два мира: внутренний и внешний; посредниками между этими двумя мирами являются органы чувств. Внешний мир имеет  способность влиять на органы чувств, вызывать у них особого рода изменения, или, как принято говорить, возбуждать в них раздражения.

Внутренний мир человека определяется совокупностью тех  явлений, которые абсолютно не могут  быть доступны непосредственному наблюдению другого человека Вызванное внешним  миром раздражение в органе чувств передается миру внутреннему и со своей стороны вызывает в нем  субъективное ощущение, для появления  которого необходимо наличие сознания Воспринятое внутренним миром субъективное ощущение объективируется, т.е. переносится  во внешнее пространство, как нечто, принадлежащее определенному месту  и определенному времени.

Иначе говоря, путем такого объективирования мы переносим во внешний мир наши ощущения, причем пространство и время служат тем фоном, на котором располагаются эти объективные ощущения. В тех местах пространства, где они помещаются, мы невольным образом предполагаем порождающую их причину Человеку присуща способность сравнивать между собой воспринимаемые ощущения, судить об их одинаковости или неодинаковости и, во втором случае, отличать неодинаковости качественные и количественные, причем количественная неодинаковость может относиться или к напряженности (интенсивности), или к протяженности (экстенсивность) или, наконец, к продолжительности раздражающей объективной причины

Так как умозаключения, сопровождающие всякое объективирование, исключительно основаны на воспринятом ощущении, то полнейшая одинаковость этих ощущений непременно повлечет за собой и тождественность объективных причин, и эта тождественность помимо, и даже против нашей воли сохраняется и в тех случаях, когда другие органы чувств неоспоримо свидетельствуют нам о неодинаковости причин. Здесь кроется один из главных источников несомненно ошибочных умозаключений, приводящих к так называемым обманам зрения, слуха и т. п. Другой источник - отсутствие навыка при новых ощущениях Восприятие в пространстве и времени чувственных впечатлений, которые мы сравниваем между собой и которым мы придаем значение объективной реальности, существующей помимо нашего сознания, называется внешним явлением. Изменение цвета тел в зависимости от освещения, одинаковость уровня воды в сосудах, качание маятника - внешние явления Один из могучих рычагов, двигающих человечество по пути его развития - это любознательность, имеющая последней, недостижимой целью - познание сущности нашего бытия, истинного отношения нашего мира внутреннего к миру внешнему. Результатом любознательности явилось знакомство с весьма большим числом разнообразнейших явлений, которые составляют предмет целого ряда наук, между которыми физика занимает одно из первые мест, благодаря обширности обрабатываемого ею поля и тому значению, которое она имеет почти для всех других наук

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ОСНОВНЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ

ИЗУЧЕНИЯ ИСТОРИИ MЕХАHИКИ

1.1Методологические подходы, применяемые при анализе развития

 науки механики.

Наиболее общей методологической базой оценки истории механического  познания является диалектико-материалистическая методология, её ориентация на внутренние противоречия и сложность процесса познания, нелинейный характер развития науки, диалектический характер истинности механического знания. Необходимо обозначить основные методологические подходы, которые применяются при анализе развития науки механики. Прежде всего, исследователь-механик должен синтезировать исторические и логические стороны развития механики. Фактологическая, систематизаторская работа исследователя в области истории механики неразрывно связана с осмыслением и реконструкцией логики и закономерностей развития самой науки, её внутренней "линии", "оси" развития. Выход за рамки истории механики как совокупности фактов, открытий и изобретений предполагает осмысление развития механики как элемента целого, куда входят такие составляющие, как общественная практика, производительные силы общества, техника, развитие иных естественных наук, гуманитарного знания, философии¹.

Единство исторического  и логического, поиск закономерностей, "пробивающихся" через стихию фактов, открытий, заблуждений и  ошибок - один из важнейших методологических регулятивов в историко-научных исследованиях. Необходим также обоснованный выбор той модели развития науки, на которую опирается исследователь - историк науки. Механика в этом отношении - наиболее репрезентативная отрасль естествознания, поскольку она имеет длительную историю развития, сыграла большую роль в становлении естествознания современного типа. История и методология естественных наук исходит из того, что развитие науки есть общественное явление, детерминированное всей совокупностью материальных и духовных условий жизни общества и одновременно при этом относительно самостоятельна и автономна в развитии, т.е. имеет внутренние детерминанты для саморазвития.

В 60-е годы в кругах философов  и историков естествознания шла  оживлённая полемика между представителями  экстерналистского и интерналистского направлений в истории и методологии науки. Представители экстернализма, лидером которых был английский физик Дж. Бернал, подчеркивали прямое влияние общественно-исторической практики, развития производительных сил общества и техники на развитие науки.

Лидером интерналистского направления был А. Койре, французский историк физики. Внимание этих исследователей было сосредоточено на развитии научных идей, особенностях творческого характера, на научном стиле мышления, преемственности методов внутри научной школы и т.д².

Каждое из этих направлений  рассматривало одну из сторон сложной  системы детерминации (обусловленности) научного знания и было по-своему односторонним. Необходимо исходить из признания науки как системы развивающегося знания, включённого в историческую практику человеческого общества, с одной стороны, с другой - сохраняющего относительную автономность и самостоятельность в содержании и направлении развития.

1.2Внешняя и внутренняя  история развития механики

Наиболее оптимальна модель истории механики, которая рассматривает  её внешнюю и внутреннюю историю. Разделение истории механики на внутреннюю и внешнюю условно, но оправдано в том случае, если перед исследователем стоит задача проследить взаимодействие внутренних и внешних факторов развития науки. "Внешняя" история связана с тем, что ни одна наука не может быть абсолютно изолирована от влияния научного, технического, социального окружения. Социум как целое, и наука как элемент этого целого, развиваются в противоречивом взаимодействии и взаимовлияния.

История совместного развития целого, взятая под углом развития одной из научных дисциплин - механики, есть внешняя история этой науки. Главной движущей силой этой истории  выступают производительные силы общества и центральный её компонент - техника, её механическая составляющая. Проблема конструирования различных машин  и механизмов, проблеме расчёта равновесия и движения различных материальных тел, деталей машин и сооружений являлись на разных этапах истории  источником конкретного влияния  на развитие процесса познания в механике. Техническое влияние отразилось на развитии различных направлений  механической науки - "строительная механика", "механика космического полёта", "биомеханика"³.

В 17 веке, например, почти  все выдающиеся механики, как теоретики, так и практики, - Галилей, Гюйгенс, Гук, Г. фон Вик, И. Тюро и др. - упорно занимались проблемой колебания маятника - простого и составного. Задача имела прямое отношение к проблеме создания точного хронометра (часов). Проблема измерения точного времени была тесно связана с необходимостью астрономической навигации в открытом океане. Таких примеров очень много⁴.

Однако осознание запросов строительной техники, военного дела, судоходства, ирригационной техники  и астрономии преломлялось через  научную картину мира, стиль научного мышления соответствующей эпохи, философское  и личностное мировоззрение учёного. Так, например, Н.Коперник создал гелиоцентрическую систему мира в то время, когда наблюдательный материал астрономии, низкий технический уровень техники астрономического наблюдения, необходимый для обоснования этой гипотезы, был ещё недостаточен. Следовательно, явления, подтверждающие эту гипотезу – параллакс звёзд, аберрация света и др. - не могли быть установлены. В создании гипотезы Коперника сыграли решающую роль антисхоластический характер мировоззрения эпохи Возрождения, новые принципы натурфилософского понимания мира. Таким образом, внутренние импульсы развития механики также играют немаловажную роль в её развитии.

1.3Периодизация истории механики

История механики, так же как и других естественных наук, неразрывно связана с историей развития общества, с общей историей развития его производительных сил. Историю  механики можно разделить на несколько  периодов, отличающихся как характером проблем, так и методами их решения 

Эпоха, предшествовавшая установлению основ механики. Эпоху создания первых орудий производства и искусственных  построек следует признать началом  накопления того опыта, который в  дальнейшем служил основой для открытия основных законов механики. В то время как геометрия и астрономия античного мира представляли уже  довольно развитые научные системы, в области механики были известны лишь отдельные положения, относящиеся  к наиболее простым случаям равновесия тел. Ранее всех разделов механики зародилась статика. Этот раздел развивался в тесной связи со строительным искусством античного  мира.⁵

Основное понятие статики - понятие силы - вначале тесно  связывалось с мускульным усилием, вызванным давлением предмета на руку. Примерно к началу IV в. до н. э. уже были известны простейшие законы сложения и уравновешивания сил, приложенных к одной точке  вдоль одной и той же прямой. Особый интерес привлекала задача о  рычаге. Теория рычага была создана  великим ученым древности Архимедом (III в. до н. э.) и изложена в сочинении  “О рычагах”. Им были установлены правила  сложения и разложения параллельных сил, дано определение понятия центра тяжести системы двух грузов, подвешенных  к стержню, и выяснены условия  равновесия такой системы. Архимеду же принадлежит открытие основных законов  гидростатики. Свои теоретические знания в области механики он применял к  различным практическим вопросам строительства  и военной техники. Понятие момента  силы, играющее основную роль во всей современной  механике, в скрытом виде уже имеется в законе Архимеда. Великий итальянский ученый Леонардо да Винчи (1452 - 1519) вводил представление о плече силы под видом “потенциального рычага”.⁶

Итальянский механик Гвидо  Убальди (1545 - 1607) применяет понятие момента в своей теории блоков, где было введено понятие полиспаста. Полиспаст (греч. poluspaston , отpolu - много иspaw - тяну) - система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом, используются для получения выигрыша в силе и, реже, для получения выигрыша в скорости. Обычно к статике принято относить ещё учение о центре тяжести материального тела.

Развитие этого чисто  геометрического учения (геометрия  масс) тесно связано с именем Архимеда, указавшего, при помощи знаменитого  метода исчерпывания, положение центра тяжести многих правильных геометрических форм, плоских и пространственных. Общие теоремы о центрах тяжести  тел вращения дали греческий математик  Папп (III в. н. э.) и швейцарский математик П. Гюльден в XVII в. Развитием своих геометрических методов статика обязана французскому математику П. Вариньону (1687); наиболее полно эти методы были разработаны французским механиком Л. Пуансо, трактат которого “Элементы статики” вышел в 1804 г. Аналитическая статика, основанная на принципе возможных перемещений, была создана знаменитым французским ученым Ж. Лагранжем С развитием ремесел, торговли, мореплавания и военного дела и связанного с ними накопления новых знаний, в XIV и XV вв. - в эпоху Возрождения - начинается расцвет наук и искусств. Крупным событием, революционизировавшим человеческое мировоззрение, явилось создание великим польским астрономом Николаем Коперником (1473 - 1543) учения о гелиоцентрической системе мира, в которой шарообразная Земля занимает центральное неподвижное положение, а вокруг нее по своим круговым орбитам движутся небесные тела: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн