Властелин механики. 7 великих законов в понятном изложении

Властелин механики. 7 великих законов в понятном изложении
Юрий Геннадьевич Трифонов

Механика тоже бывает интересной! Эта книга для тех, кому нравится физика, но не нравятся учебники. При повествовании используется живой разговорный язык и разбираются те неясные моменты, которые обычно никогда не рассматриваются на стандартных уроках физики или в привычных учебниках. Начинаем изучение мы с самых значимых законов механики, поскольку это база для всей современной науки. Искренне надеюсь, что книга откроет для вас увлекательный и интересный мир физики.

Властелин механики

7 великих законов в понятном изложении

Юрий Геннадьевич Трифонов

© Юрий Геннадьевич Трифонов, 2021

ISBN 978-5-0055-3822-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Пару слов об этой книге

Так уж сложилось, что почти все книги по физике скучны и совершенно не предназначены для легкого чтения. Даже если человек искренне интересуется вопросом, но не имеет некоторого багажа знаний, то открывает физическую теорию, описываемую в любой обычной книге, и плачет горькими слезами.

Рис.1. Человек пытается читать обычный учебник физики

Материалы обычно изложены таким образом, что разобраться во всем под силу только прирожденному технарю, ну или тому, кто уже «собаку съел» на этом деле. Почитать подобную книжечку перед сном для общего развития не получится. Нужно будет тратить силы на вникание в материал и его осмысление. Есть и ещё одно обстоятельство – читать такую литературу обычно совсем не интересно. Она не увлекает, а голая формулировка физических законов без примеров из жизни кажется набором бессмыслицы.

Очевидно, что сказывается и сама специфика сложного предмета. Физика пронизывает весь наш мир во всех его проявлениях. Это отражается на формулировках и на стиле изложения теории. Такая наука по определению не может быть простой, так как описывает столь многогранный мир!

Однако, теоретическую информацию вполне можно сформулировать в более простой и приятной для читателя форме. Технические дисциплины на самом деле очень интересны! Нужно только найти эту «скрытую от большинства красоту». После этого вы сможете воспринимать физику как интересную науку об окружающей нас природе, а не набор букв и сложных формул.

Рис.2. Физика – наука о природе

Между прочим, в древней Индии некоторые знания специально излагались в очень сложной форме, чтобы понять их могли только избранные читатели, обладающие специальной подготовкой. Использовались различные образы или метафоры, известные только избранным. Всё потому, что знания являлись великим сокровищем, которое можно сделать доступным только для ограниченного числа мудрецов. Другие же могут использовать знания во вред и себе, и обществу. Эта тенденция пронизывает все древние времена.

Сегодня информация стала намного доступнее. Однако, витиеватое изложение не позволяет многим окунуться в этот интересный мир с головой.

Меня зовут Юрий Трифонов. Я ученый, преподаватель и любитель делать различные механизмы своими руками. Руковожу проектом «Инженерные знания», целью которого является популяризация науки.

Рис.3. Давайте знакомиться

Предлагаю вам вместе с этой книгой углубиться в изучение семи самых значимых законов окружающего мира и увидеть собственными глазами, что на самом деле всё это очень интересно и просто.

Постараемся изложить всё в легко читаемой и понятной форме. Очень надеюсь, что мои труды не пройдут напрасно, а читатель в итоге полюбит физику и заинтересуется наукой как методом познания окружающего мира.

Начнем с основных законов механики. Их будет семь. Почему семь? Просто мне нравится это число и оно регулярно «преследует» меня повсюду. Кроме того, цифра семь для многих культур являлась особенной. Это число Осириса, которому приписывалась особая сила. Понятно, что странно слышать от технаря такие изречения. Ведь они на границе с эзотерикой. Однако, узость мышления – ещё одна проблема, с которой мне хотелось бы бороться. Отрицать что-то без глубинного понимания проблемы неправильно и этим страдает вся наша наука.

Рис.4. Странная тайна числа 7

Смею предположить, что правильное понимание изложенного материала сделает из вас настоящих властелинов механики. Законы в книге выбраны не случайно. Они являются базой для понимания множества процессов вокруг нас и всей дальнейшей физической теории. Конечно же, закономерностей в природе намного больше, чем семь. Но начнем с этих, а если вам будет интересно, то продолжим разбирать физику в такой форме.

Сейчас физика видится вам как нечто оторванное от жизни и совершенно бесполезное. Настало время изменить это!

П. с. Написание книги и работа над проектом – это сложный труд. Я постараюсь сделать экземпляры книги максимально доступными для всех. Пожалуйста, не растаскивайте книгу по интернету без её оплаты или хотя бы оставляйте ссылки на мой проект «Инженерные знания»!

Научно-популярный образовательный проект «Инженерные знания» представлен на всех современных платформах и ориентирован на то, чтобы сделать инженерную науку интересной для всех и поднять уровень образованности.

Ссылка на проект «Инженерные знания»

Введение

Мы живем в очень интересном мире, который ещё полностью не изучен. Стоит копнуть чуть глубже, и становится понятно, что ответы на вопросы «Что такое масса» или «Что такое электричество» наука не может дать до сих пор.

На каждый счёт есть множество гипотез и множество споров об их состоятельности. Но однозначных ответов, подкреплённых реальными экспериментами, так и нет. Если есть подтверждение, то часто находится некоторое обстоятельство, которое ставит всю логику под большой вопрос.

Во многих ситуациях возможно только лишь нащупать закономерности, сформулировать их и попытаться объяснить. В некоторых отраслях всё гораздо проще. Закономерности сами лежат на поверхности. Остается зафиксировать это и, как это называется, навести систематику.

К этой сфере относится механика. Там всё просто и линейно, а глубинные ответы на вопросы «почему» не так сложны. Остается, по сути дела, правильно описать окружающий мир.

Механика – это наука об искусстве строить машины. Она линейная и понятная. Применительно к физике это слово используется для обозначения целого раздела, который изучает большую часть взаимодействий между материальными телами.

Рис.5. Искусство строить машины

Интересно отметить, что обнаруженные в этом разделе закономерности работают во всей физике. Скажем, ускорение существует не только относительно велосипедиста, который летит с горы, но и применительно к частицам, из которого состоит тело или электронам.

Мы рассмотрим семь значимых законов механики, которые следует знать и понимать каждому современному образованному человеку. Без них не обходится ни одно взаимодействие в нашей жизни. Будь-то покраска стен в вашем доме или копка колодца. Я очень надеюсь, что в результате прочтения и изучения материала вы и сами сможете всё это увидеть и заинтересоваться вопросом.

Почему это интересно и важно

Физика изучает окружающий мир и, являясь по своей сути, наукой о природе, пытается не просто зафиксировать какое-либо явление, но и выявить однозначные закономерности. Она редко кажется интересной. Увы, но среди всех предметов, она становится иногда чуть ли не самым нелюбимым, хотя на деле и является фундаментальным. Эта участь распространяется и на механику, о которой мы говорим в этой книге.

Виной всему своеобразный подход к преподаванию этой великолепной дисциплины. Никто даже и не подозревает, что речь в физической теории идёт о природе вокруг нас. Просто набор буковок, циферок и неясных изречений.

Ну а когда изучается закон рычага в школе, ребята не представляют, что использование этого нехитрого правила может в дальнейшем помочь открутить прикипевшую гайку на колесе, накинув трубу на ключ. Согласитесь, такой подход сделает жизнь куда более насыщенной, интересной и простой.

Начиная с первых уроков в школе и заканчивая экзаменами в университете, изучение предмета превращается только в повинность.

Вместо того, чтобы показать, как законы механики помогают нам и для чего это полезно изучать, школьников или студентов заставляют штудировать формулы и решать задачки. От такого подхода предмет кажется скучным и неимоверно сложным. Это впечатление закрепляется на долгие годы и «отстрелявшись» человек навсегда забывает физику.

Рис.6. Ничего не понятно на уроке физики

На самом же деле, большая часть взаимодействий вокруг нас становится более приятным, когда оно осознано. Когда-то первобытные люди боялись грозу и не знали, что можно ожидать от такого явления. Каждый удар грома вызывал панику и непонимание. Наша же задача разобраться во всем происходящем вокруг и улучшить себе жизнь пониманием природы. В этом и заключается задача властелина механики! Зная закономерности использовать их себе во благо.

Кстати, винить одних только преподавателей неправильно. Большая часть учеников действительно интересуются только жизнью «звёзд» с экрана. Но правильный подход позволит увеличить количество людей, которым будет приятно разбираться в окружающем мире. Есть ещё и всяческие стандарты на образование, которые на корню ломают интересность. Но рассуждать и жаловаться неправильно.

Давайте всё-таки переходить к изучению нашего предмета с правильным настроем и отличающимся от большинства подходом. Начнем с самого важного.

Про векторные и скалярные величины

В книге мы постоянно будем встречать такое понятие, как векторная величина. Уж так устроена механика, что всё там держится на векторах. Поскольку мы исходим из того, что основные знания об этой штуке у вас уже всё же имеются, то и не расписываем подробно действия над векторами, да и само определение вектора не приводим.

Однако, мы же хотели сделать из сложных теорий увлекательное и интересное чтение, поэтому если вы по какой-то причине не знакомы с понятиями о векторах, то сейчас мы внесем некоторую ясность, достаточную для понимания изложенного ниже материала.