1.05 Развитие представлений о движении

Рассмотрим эволюцию представлений о движении поэтапно:

1 этапГераклит (VIвек до н.э.) разработал концепцию непрерывного изменения, становления. В рамках этой концепции движение необратимо, невозможно вернуться в однажды пройденное состояние (у него возникает знаменитый образ реки, в которую нельзя войти дважды, поскольку в каждый момент она все новая)

Аристотель(IV век до н.э.):

- мир в целом приведен в движение перводвигателем (богом)

- материи чуждо движение: сама по себе она может пребывать только в покое; она начинает движение лишь под действием внешних, независимых от нее, сил

Аристотель разделил движение на два типа:

Естественные движения:

а) в надлунном мире, где все вечно, совершенно и неизменно – естественное движение небесных тел (планет) – равномерное круговое (это движение от бога необъяснимо)

б) в подлунном мире (где четыре элемента имеют свои естественные места: Земля в центре, над ней сфера воды, над которой сфера воздуха и над всем этим сфера огня) все тела имеют врожденное свойство стремиться к своему естественному месту (т.е. к покою).

В рамках этой концепции:

-«естественное» движение в земных условиях, где все имеет начало и конец, должно быть прямолинейным

-воздух из под воды стремиться вверх; огонь – вверх; камень – вниз и т.д.

-сила стремления тела к естественному месту пропорциональна его массе, т.е. тяжелые тела падают быстрее, чем легкие.

Насильственные движения(на Земле):

- источник «насильственного движения» тел это всегда внешняя причина, т.е. независимая от движущегося тела,контактная силаот другого тела

-примеры насильственного движения: движение телеги обусловлено, прилагаемой лошадью, силой; камень летит потому, что к нему приложил силу человек и т.п.

2 этап Механистическая картина мира(механика Ньютона) –XVIII-XIXвека.

В механике Ньютона тела рассматриваются как материальные точки, т.е. абстрактные тела нулевых размеров, наделенных массой реального тела.

Движение в классической механике определяется тремя законами Ньютона:

I закон Ньютона(закон инерции): если на тело (материальную точку) не действует сила, то оно либо находится в покое, либо движется прямолинейно и равномерно. Не подверженные внешнему воздействию, тела называются свободными. Первый закон фактически постулирует, что существуют системы отсчета, в которых свободное тело или покоится или движется прямолинейно и равномерно. Такие системы называются

инерциальными системами отсчета.

II закон Ньютона: ускорение движущегося тела прямо пропорционально действующей на него силе и обратно пропорционально массе тела и направлено по прямой, по которой эта сила направлена, т.е.

III закон Ньютона(закон действия и противодействия): силы взаимодействия двух тел (материальных точек) равны по величине, противоположно направлены и действуют вдоль прямой, соединяющей эти материальные точки, т.е..

В механике Ньютона:

-второй и третий законы Ньютона выполняются только в инерциальных системах отсчета

-согласно второму закону Ньютона, масса тела есть мера его инертности

-движение – механическое перемещение тел может происходить со сколь угодно большой скоростью

-время – параметр движения; уравнения механики безразличны к знаку времени

-любое сложное движение можно представить как сумму пространственных перемещений (принцип суперпозиции).

В механистической картине мира признавался только один вид движения – механическое перемещение в пространстве и времени. На основании этого считалось:

-атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет объяснить все, происходящие в мире, явления

-химические процессы – механические перемещения частиц, механическая форма движения

-живой организм – механизм, и все процессы, протекающие в организме, можно описать с помощью законов механики и т.п.

Электромагнитная картина мира(XIX век). В этой картине мира движение – не только перемещение зарядов, но иизменениеэлектромагнитногополя. Таким образом, взаимодействие заряженных частиц представляет собой электромагнитную форму движения. Изменение электромагнитного поля сопровождается распространением электромагнитных волн.

Волновые процессы:

-дифракция волн– огибание волнами препятствий; имеет место, если размеры препятствий порядка длины волны

-интерференция волн – наложение волн, при котором происходит их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление в других; возникает при воздействии двух и более волн одинаковой частоты в случае, если разность фаз постоянна во времени (т.е. волны когерентны).

3 этап(XX век) Любое изменение материи называется движением. Так, например, движение – это возникновение и уничтожение тел, их рост и уменьшение, изменение качества, перемена мест.

Соответственно существуют и различные виды движения материи: механическое, тепловое, полевое (электромагнитные волны), химическое, биологическое и т.п.

Например:

- превращение веществ – химическая форма движения

- обмен веществ, процессы, происходящие на клеточном уровне, наследственность, изменчивость – биологическая форма движения.

Движение тел со скоростями, сравнимыми со скоростью света, описывается специальной теорией относительности. Движение мельчайших частиц подчиняется законам квантовой механики.

Примеры: расположите представления о движении в порядке их возникновения.

Пример 1. - атомы движутся по законам классической механики, и это движение позволяет объяснить все происходящие в мире явления (2)

- материи чуждо движение само по себе: она может пребывать лишь в покое (1)

- движение мельчайших частиц подчиняется закону квантовой механики (3)

Пример 2. - все движущееся движимо другими телами, а мир в целом приведен в движение перводвигателем (1)

- химические процессы – механическое перемещение частиц, механическая форма движения (2)

- превращение веществ – химическая форма движения материи, более сложная, чем механическая (3).