Разделами механики, имеющими важное самостоятельное значение, являются также: теория колебаний, теория устойчивости равновесия и устойчивости движения, теория гироскопа, механика тел переменной массы, теория автоматического регулирования, теория удара.
Изучение основных законов и принципов, которым подчиняется механическое движение тел, и вытекающих из этих законов и принципов общих теорем и уравнений составляет содержание теоретической механики.
Важное место в механике, особенно в механике сплошных сред, занимают экспериментальные исследования.
Разделы гидромеханики и аэромеханики объединяются общим названием гидроаэромеханики.
Гидроаэромеханикой называется раздел механики, посвященный изучению равновесия и движения жидких и газообразных сред и их взаимодействию между собой и с твердыми телами. В гидроаэромеханике отвлекаются от молекулярного строения жидкостей и газов, рассматривая их как сплошную среду, непрерывно распределенную в пространстве.
Гидроаэростатикой называется отдел гидроаэромеханики, в котором рассматриваются условия и закономерности равновесия жидкостей и газов под действием приложенных к ним сил.
Гидроаэродинамикой называется отдел гидроаэромеханики, в котором изучаются законы движения жидкостей и газов и их взаимодействия с твердыми телами.
Отличительной особенностью жидкостей и газов по сравнению с твердыми телами является их текучесть, т. е. малая сопротивляемость деформации сдвига. При неограниченном уменьшении скорости деформации силы сопротивления жидкости или газа этой деформации стремятся к нулю. Основное различие между жидкостью и газом заключается в характере зависимости их плотности от давления, т.е. в практической несжимаемости жидкостей и заметной сжимаемости газов. Однако в реальных жидкостях при весьма малых скоростях проявляются упругие силы сцепления молекул.
В гидроаэромеханике для жидкостей и газов обычно пользуются единым термином «жидкость» (несжимаемая или сжимаемая).
Несжимаемой жидкостью называется жидкость или газ, зависимостью плотности которого от давления в рассматриваемой задаче можно пренебречь. Сжимаемой жидкостью называется газ, зависимостью плотности от которого в рассматриваемой задаче пренебречь нельзя.
Идеальной жидкостью называется жидкость, в которой отсутствует внутреннее трение. Вязкими жидкостями называются жидкости, для которых явлением внутреннего трения пренебречь нельзя.
Баротропной жидкостью называют жидкость, плотность которой зависит только от давления.
Рассмотрение задач гидростатики может быть основано на принципе отвердевания: равновесие жидкости не нарушится, если какой-либо элемент ее объема считать отвердевшим.
Различают два типа внешних сил, действующих на элемент объема жидкости, - массовые и поверхностные.
Массовыми силами называются силы, действие которых приложено к каждой точке объема тела, не зависит от присутствия других частей жидкости, кроме рассматриваемого элемента, а. численное значение пропорционально массе этого элемента. Примером массовой силы является сила тяжести.
Поверхностными силами называются силы, приложенные к элементу жидкости со стороны прилегающих к нему частиц остальной жидкости. Эти силы действуют на поверхность рассматриваемого элемента. Поверхностная сила, отнесенная к единице площади поверхности, на которую она действует, называется напряжением. Всякую поверхностную силу можно разложить на нормальную и касательную к поверхности составляющие. Соответственно различают нормальное напряжение или давление Р и касательное напряжение t. В состоянии равновесия касательные напряжения в жидкости равны нулю, и поверхностные силы представляют собой лишь силы давления, причем давление Р в данной точке жидкости по всем направлениям одинаково, т.е. не зависит от ориентации той поверхности, для которой оно определяется.
Ламинарное течение - это спокойное течение струи жидкостей, не перемешивающихся друг с другом и не имеющих турбулентностей (неустойчивых завихрений) и устойчивых вихрей.
Вихревое движение - это движение жидкости или газа, при котором их частицы перемещаются не только поступательно, но и вращаются около некоторой мгновенной оси.
Подавляющее большинство течений жидкости и газа, которые происходят в природе или осуществляются в технике, представляют собой вихревое движение. Например, движение воды в трубе всегда является вихревым как в случае ламинарного течения, так и в случае турбулентного течения. Вращение элементарных объемов обусловлено здесь тем, что на поверхности стенки из-за прилипания жидкости скорость ее равна нулю, а при удалении от стенок быстро возрастает, так что скорости слоев значительно отличаются друг от друга. В результате около стенок возникает вращение частиц жидкости.
Примерами вихревого движения являются: вихри воздуха в атмосфере, которые часто принимают огромные размеры и образуют смерчи и циклоны, водяные и воздушные вихри, образующиеся за движущимися телами (присоединенные вихри), воронки в воде реки. Образование вихрей сзади движущихся предметов создает дополнительную силу, препятствующую движению и оценивается как вихревое сопротивление.
Механика тесно связана со многими другими разделами физики. Восстановление представлений о мировой газоподобной среде - эфире вообще сводит все физические процессы к механическим процессам, происходящим с этой средой.
2.2. Краткая история становления механики
Механика - одна из древнейших наук. Ее возникновение и развитие неразрывно связано с развитием производительных сил общества, нуждами практики. Раньше других разделов механики под влиянием запросов строительства стала
