Современная гидроаэромеханика - разветвленная наука, состоящая из многих разделов, тесно связанных со многими другими разделами физики, с математикой, химией и пр. Движение и равновесие несжимаемых жидкостей изучает гидромеханика, движение газов - газовая механика и аэромеханика. Появились теория фильтрации и теория волнового движения жидкостей. Приложениями гидроаэромеханики являются климат и погода, многообразные задачи авиации и ракетной техники, кораблестроения и энергомашиностроения, теории горения и метеорологии.
В XX в. появилась СТО - специальная теория относительности, основы которой были разработаны А.Эйнштейном. Хотя традиционно эта часть физики относится к электродинамике, в ней, кроме одной константы - скорости света, практически нет ничего, относящегося в электродинамике. Поскольку СТО рассматривает особенности движения тел при разных скоростях, в том числе и около световых, ее правильнее отнести к механике. Считается, что механика на этом направлении получила дополнительное развитие. На самом деле, это «развитие» носит абстрактно-математический характер и никогда не было использовано в прикладных задачах. Развитие механики в подобном направлении никакого смысла не имеет.
2.3. Основные законы механики
2.3.1. Статика
Сила - величина, являющаяся мерой механического действия на материальное тело других тел. Это действие вызывает изменение скоростей точек тела или его деформацию и может иметь место как при непосредственном контакте, так и через посредство создаваемых полями полей. Прямая, вдоль которой направлена сила, называется линией действия силы.
Момент сил - величина, характеризующая вращательный эффект силы при действии ее на твердое тело. Различают момент сил относительно центра и относительно оси (рис. 2.2).
а’
F
° а) а б) а в)
Рис. 2.2. Момент силы относительно точки (а) и относительно оси (б), момент пары сил (в).
Момент силы относительно центра О - величина векторная. Его модуль равен:
М = Fh, Н.м;
о ’
где F - модуль силы, ah- плечо (рис. 2.2а).
Момент силы относительно оси - величина алгебраическая, равная проекции на эту ось момента силы относительно любой точки О оси (рис. 2.26):
М = М cos у = F h
2 О • Ху
Пара сил - система двух сил, действующих на твердое тело, равных друг другу по абсолютной величине, параллельных и направленных в противоположные стороны.
Расстояние между линиями действия пары сил называется плечом пары сил.
Действие, оказываемое парой сил на твердое тело, характеризуется ее моментом, равным по абсолютной величине
М = Р1, Н.м.
о 9
где Р - величина одной из сил, Н; / - плечо, м - расстояние между линиями действия сил (рис. 2.2в.).
Любая пара сил механически эквивалентна одной паре сил с моментом, равным геометрической сумме моментов векторов этих пар сил. Если геометрическая сумма векторов - моментов некоторой системы пары сил равна нулю, то эта система пары сил является уравновешенной.
Пара сил не имеет равнодействующей, т.е. она не может быть эквивалентна действию какой-либо одной силы.
Первая аксиома статики. Две силы, действующие на материальную частицу, имеют равнодействующую, определяемую по правилу параллелограмма сил.
F,
Рис. 2.3. Геометрическое суммирование двух сил, приложенных к общей точке.
Сила, равная геометрической сумме двух сил, является диогональю параллелограмма, построенных на этих силах как на его сторонах (рис. 2.3).
Вторая аксиома статики. Две силы, действующие на материальную частицу или абсолютно твердое тело, уравновешиваются только тогда, когда они одинаковы по численной величине и направлены вдоль одной прямой в противоположные стороны.
Третья аксиома статики. Прибавление или вычитание уравновешенных сил не изменяет действия данной системы сил на твердое тело.
Главным вектором системы сил называется величина R, равная геометрической сумме всех сил ¥к, действующих на данное тело.
Главным моментом системы сил относительно центра О называется величина М, равная геометрической сумме моментов этих сил относительно этого центра.
