Рефераты по сопромату наследственные модели

В XVII в. трудами и Ньютона были заложены принципиальные основы классической механики .

, Даламбер , Лагранж , Гамильтон , Якоби , Остроградский

Казалось, что механика — этот «рай математических наук», как назвал ее Леонардо да Винчи,— достигла вы­сокой степени совершенства и своей завершенности . Но завершенность эта была лишь кажущейся , ибо в самих основных понятиях и законах механики заключались многочисленные трудности , которые были только временно отодвинуты, а отнюдь не разрешены мощным прогрессом аналитической механики.

теорией относительности и квантовой теорией

Генриха Герца «Принципы механики, изложенные в новой связи», Философские основы механики Герца

Предсмертное сочинение Герца «Принципы механики» не ставило целью решение практических задач или разработку методов механики.

Цель этого сочинения — показать, что общие теоремы механики и весь ее математический аппарат мо­гут быть последовательно развиты, исходя из единого принципа .

Герц рассматривает все явления природы как проявления движения материи.

Во введении к своей «Механике» Герц выдвигает в ка­честве ближайшей и важнейшей цели научного познания предвидение полезных будущих открытий и организацию , в соответствии с ними, наших практических и теорети­ческих усилий в настоящем .

В процессе познания, по мнению Герца, исходят из уже накопленного опыта .

Метод же выведения (предвидения) будущего из прошлого

«образам»

Прак­тика

Эти основные гносеологические положения Герца вы­ражают его материалистический взгляд на цели и метод научного познания природы. Как естествоиспытатель Герц убежден в объективности природы. Познав объективные закономерности развития внешних предметов, можно соз­нательно ускорить наступление будущего, т. е. использовать объективные законы природы в интересах человека.

Книга Герца «Принципы механики» и ее место в раз­витии механики

12 стр., 5581 слов

Специфика заблуждений в социальном познании и пути их преодоления

... “мыслящий”) в определенном смысле способствует преодолению заблуждений в достижении истины. Зарождение гносеологической проблематики в античной философии. Познание и его изучение ... природу познания как совместного добывания истины в процессе сопоставления различных представлений, понятий, их сравнения, расчленения, определения и т. п. При этом он подчеркивал тесную связь познания и этики, метода и ...

Особое место среди вариационных прин­ципов механики, которые должны указать интегралы или функции, имеющие экстремум в действительном движении системы, занимает принцип наименьшего принуждения Гаусса.

общим началом

Установление этого принципа, опубликованного Гаус­сом в 1829 г., связано, как он сам указывает, с его работами по способу наименьших квадратов.

В короткой заметке («Об одном новом общем принципе механики») Гаусс с изумительной ясностью и лаконичностью не только осветил вопросы, связанные с формулируемым им принципом, но также высказал весьма интересные методологические соображения и крат­ко остановился на существовавших тогда принципах ме­ханики.

Рассматривая вопрос о значении принципов меха­ники, он писал: «Если для прогрессивного развития науки и для индивидуального исследования представля­ется более удобным идти от легкого к тому, что кажется более трудным, а от простых законов к более сложным, то, с другой стороны, наш ум, дойдя до более высокой точки зрения, требует обратного движения, в свете кото­рого вся статика представляется ему в качестве частного случая динамики. И упомянутый нами геометр (речь идет о Лагранже), по-видимому, оценил это обратное движение, представляя в качестве преимущества принци­па наименьшего действия возможность охватить одновре­менно законы движения и законы равновесия, если его рассматривать в качестве принципа наибольшей или наи­меньшей живой силы. Но надо признать, что эта мысль является более остроумной, чем верной, так как в этих двух случаях минимум имеет место при совершенно раз­личных условиях». Такая точка зрения Гаусса естествен­но приводит его к формулировке общего принципа меха­ники — принципа наименьшего принуждени я.

Строгая формулировка

Глубокое развитие идей Гаусса в связи с идеей Гель­мгольца о кинетическом объяснении всех видов энергии при помощи «скрытых движений» дал в 90-х годах XIX в. Генрих Герц , разработавший принцип прямейшего пути .

Познавательная ценность

Во введении к «Принципам механики» Герц характери­зует существующие картины механических процессов. Он считает, что до середины XIX в. полным объяснением явлений природы считалось сведение этих явлений к бес­численным , действующим на расстоянии силам между ато­мами материи . Но в конце XIX в., под влиянием резко возросшего значения принципа сохранения энергии, физи­ка стала предпочитать рассматривать «относящиеся к ее области явления как превращения одной формы энергии в другую и считать своей конечной целью сведение яв­лений к законам превращения энергии». Тогда в ме­ханике понятие силы уступает место понятию энергии . Однако если картина, основанная на силе, была построе­на , «то о второй картине этого, разумеется, сказать нельзя».

По мнению Герца , при этом исходят из четырех неза­висимых друг от друга основных понятий , отношения меж­ду которыми должны составить содержание механики .

9 стр., 4091 слов

Понятие, предмет, система и источники гражданского права

... хозяйственной жизни. Даваемое в п. 1 статьи понятие обязательства раскрывает его содержание и позволяет отграничивать от др. отношений гражданского права, в частности от требования собственника ввиду нарушений ... издаваемые этими органами в пределах их компетенции нормативные акты могут содержать нормы гражданского права (п. 7 ст. 3 ГК). В этих случаях такие нормы при исполнении ...

Два из них, по Герцу , носят математический характер — про­странство и время ; два других — масса и энергия — вво­дятся как две физические сущности, являющиеся опреде­ленными неуничтожаемыми количествами.

Из анализа ре­зультатов опыта выводится следствие, что энергию можно разделить на две части, одна из которых зависит только от скорости изменения обобщенных координат , а другая — от самих координат . Здесь связаны между собой понятия пространства, массы и энергии . Для того же, чтобы свя­зать все четыре понятия, а вместе с тем и течение во времени, воспользуемся одним из интегральных принци­пов обыкновенной механики, пользующихся понятием энергии. «Какой из принципов мы используем, практиче­ски безразлично; можно воспользоваться принципом Га­мильтона, что мы имеем полное право сделать», писал Герц .

В каком отношении эта картина находится к картине классической механики? Прежде всего она охватывает значительно больше особенностей движения, чем класси­ческая, основанная на понятии силы.

Основные понятия этой картины могут быть связаны принципом , смысл которого Герц усматрива­ет в том, что разность между кинетической и потенциаль­ной энергией должна быть возможна малой на протяжении всего времени движения.

принцип Гамильтона

Герц выдвигает третью систему принципов механики , которая отличается от первых двух главным образом тем, что она пытается исходить только из трех независимых основных представлений: времени, пространства и массы .

Герц ссылается при этом на (1824— 1887), который в своем курсе механики еще раньше отметил, что эти три независимые друг от друга понятия необходимы, но также и достаточны для развития меха­ники. Вместо понятия силы и энергии, исключаемых Гер­цем из основных понятий, он вводит представление о скрытых связях, скрытых массах и скрытых движениях.

Основной закон

объединяет

Прямым путем

Из всех возможных путей, в тех случаях когда движение системы ограничено связями , выделяются некоторые, обладающие особенно простыми свойствами. Это прежде всего пути, которые во всех положениях ис­кривлены так незначительно, как это только возможно. Именно их Герц называет прямейшими путями системы. Затем идут пути кратчайшие .

n

Смысл такого метода изложения, по мнению Герца , состоит прежде всего в том, что он устраняет искусст­венное разделение механики точки и механики системы , позволяя рассматривать любое движение как движение системы . Кроме того, такой геометризованный метод вы­ражения «ярко оттеняет тот факт, что метод изложения Гамильтона скрывает свои корни не в особых физических основах механики, как это обычно принимают, но что он, собственно говоря, является чисто геометрическим методом, который может быть обоснован и развит совершенно независимо от механики и который не находится с ней в более тесной связи, чем любое другое используемое механикой геометрическое познание» . Это нашло свое выражение в аналогиях, которые обнаружены при сопо­ставлении идей в механике и геометрии многомерного пространства.

14 стр., 6908 слов

Управление техносферной безопасностью на ООО «СтройПроектСервис». ...

... данной курсовой работы - проанализировать существующую систему управления техносферной безопасностью и охраной труда на ООО « ... энергии), таким как: Устройство автомобильных дорог и аэродромов Буровзрывные работ при строительстве Устройство объектов и газовой промышленности Пусконаладочные работы Устройство мостов, эстакад и путепроводов Гидротехнические работы, водолазные работы Работы ...

Герц доказывает, что для голономных систем каждый прямейший путь есть геодезический, и наоборот, причем геодезическим путем материальной системы он называет путь, длина которого между двумя любыми положениями отличается лишь на бесконечно малую величину высше­го порядка от длины любого другого бесконечно близ­кого соседнего пути между теми же положениями (в неголономных системах это не имеет места).

Кратчайший, Необходимым и достаточным аналитическим условием геодезического пути

две особенно­сти

Во-первых

Затем Герц доказывает теорему , в которой выражена, по существу говоря, глубокая связь его механики с гео­метрической оптикой и теоремой Бельтрами — Липшица .

Теорема Герца

механики Герца

принци­па

Герц посвятил этому вопросу несколько разделов своей книги. Так как в голономной системе прямейший путь между двумя достаточно близкими положениями является одновременно кратчайшим , то естественный путь такой системы между указанными положениями короче, чем ка­кой-нибудь другой возможный путь между теми же положениями . Эта теорема сразу приводит к принципу наи­меньшего действия в форме Якоби . Согласно обычному пониманию механики, отмечает Герц , приведенная тео­рема представляет собой частный случай теоремы Якоби , а именно случай, когда силы отсутствуют .

Однако, «по нашему мнению, наоборот, предпосылки полной теоремы Якоби следует считать более узкими, а теорема Якоби является специальной формой выражения нашей теоре­мы». Такая точка зрения Герца основана на том, что для получения своего выражения принципа наи­меньшего действия должен был воспользоваться законом сохранения энергии, чтобы с его помощью исключить вре­мя, в то время как принцип Герца совершенно не зависит от этого закона. Кроме того, выражение Якоби , в отличие от принципа Герца , справедливо лишь для голономных систем.

Легко показать далее, следуя Герцу , что естественное движение свободной голономной системы переводит си­стему из данного начального в достаточно близкое конеч­ное положение за более короткое время , чем какое-либо другое возможное движение с одинаковым постоянным значением энергии, так как в этом случае энергия и ско­рость одинаковы , и время перехода пропорционально дли­не пути. В этом случае интеграл по времени от энергии равен произведению данного постоянного значения энер­гии на промежуток времени перехода. Таким образом, получается принцип наименьшего действия Эйле­ра — Лагранжа . Отношение этого принципа к принципу Герца такое же, как принципа наименьшего действия в форме .

55 стр., 27117 слов

Разработка системы управления охраной труда на ООО Касьяновская ...

... объективной самооценки, самодекларации или сертификации работ по охране труда [3] Целью дипломного проекта является формирование системы управления охраной труда на Касьяновской обогатительной фабрике. На основе существующей структуры управления необходимо оценить работу службы безопасности, выявить ее основные ...

Гамильтона

Герц рассматривает, наконец, вопрос о том, в какой степени телеологические умозаключения на самом деле связаны с этими принципами. По его мнению, такая связь не вытекает с необходимостью из рассмотрения яко­бы будущих целей движения. Более того, представление о таком телеологизме даже недопустимо. То, что «такое понимание этих принципов не необходимо вытекает из того, что свойства естественного движения, являющиеся как бы проявлениями цели, на самом деле устанавли­ваются нами как необходимые следствия закона (принципа Герца), в котором не содержится ни­какого выражения предвидения будущего». Недопусти­мость же такого представления вытекает из того, что «если бы природа действительно имела цель достигать кратчайшего пути, наименьшей затраты энергии, кратчай­шего времени, то невозможно было бы понять, как могут существовать системы, в которых эта цель хотя и дости­жима, но природа постоянно терпит неудачу».

Таким образом, Герц со своих материалистических по­зиций полностью отвергает какие-либо телеологические домыслы, связываемые без должного обоснования с рассматриваемыми принципами.

Выведя далее Гамильтонову характеристическую и главную функции, Герц отмечает, что в них, по его мне­нию, «содержится только слегка завуалированный про­стой смысл прямейшего расстояния…»

Принцип Герца был бы просто частным случаем прин­ципа Гаусса , если бы он не заменил силы , действующие на систему, связями ее с другими системами , находящимися с ней во взаимодействии. Этим самым Герц как бы изучал только свободные системы. Для своего гео­метрического рассмотрения Герц должен был считать все массы как кратные некоторой условной единичной массе.

Зоммерфельд, Понятие «силы» в механике Герца

Механику Герца часто называют «механикой без силы» . Понятие силы, хотя и вводится Герцем , однако оно не является основ­ным, исходным понятием его механики. В этом состоит преж­де всего резкое отличие механики Герца от обычного ее из­ложения .

Сложность

континуарной физики поля

Классическое, Гельмголь­цем

чисто ме­ханический комплекс взаимодействий

Герц был не первым ученым, разрабатывавшим во вто­рой половине XIX в. «механику без силы». До него это в наиболее отчетливой форме пытался сделать , который не отвергал совершенно понятие силы, а только отказывал ему в первичности . Однако всесторонне развил и последовательно изложил эту точку зрения только Герц .

4 стр., 1625 слов

Документирование движения кадров: приём, перевод, увольнение ...

... по ведению трудовых книжек и др. Наиболее многочисленной является документация, сопровождающая процессы движения кадров на предприятии. Как уже было ранее сказано, под движением кадров условно понимается: прием, перевод и увольнение работников; предоставление отпусков; ... кадровой службе, входят документы различного функционального ... стихийное, неорганизованное движение рабочей силы. Сегодня текучесть ...

механика Галилея — Ньютона

Элементарная механика

Герц поставил перед собой задачу, обратную той, ко­торую так или иначе решает элементарная механика: нельзя ли все собственно силы свести к силам ограни­чения движения? Возможно, что вообще все наблюдаемые изменения скорости, которые не требуются как будто с точки зрения геометрических связей, вызваны на самом деле не силами, а именно какими-то, может быть, еще не исследованными, геометрическими связями. Сама сила есть лишь способ описания этих связей, применимый при известных допущениях, но отнюдь не являющийся необхо­димым для однозначного и ясного научного познания мира.

причине замедления или ускорения

Механика Герца

недостатком

Носителем скрытых циклических систем, по мнению Герца , является мировой эфир, но так как скрытым си­стемам Герц приписывает общепринятые свойства меха­нических движений, то эфир в механике Герца имеет характер чисто механической системы ; частицам эфира приписываются свойства обычной инертной материи, обычные механические движения и кинетическая энер­гия, движения частиц эфира подчиняются законам клас­сической механики и т. д.

недостаток

Механическая

Однако в некоторых важных идеях теории относитель­ности и механики Герца имеется много общего. В тео­рии относительности движение планет вокруг Солнца объ­ясняется без привлечения действующих сил при помощи представления об инерции как о фундаментальном свой­стве тел . Планеты движутся аналогично телам в механи­ке Герца по кратчайшим линиям в римановом простран­стве. В этом отношении отличие теории относительности от механики Герца состоит в том, что в первой материальные движущиеся тела определяют метрику пространства — времени, его геометрию, в то время как у Герца такое дви­жение определяется кинематическими условиями , созда­ваемыми скрытыми массами системы.

механика Гер­ца сыграла значительную роль