Генрих Герц и его «Приципы механики»

Реферат Купить готовую Узнать стоимостьмоей работы

Генрих Герц и его «Приципы механики» (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

Введение
Биография Генриха Герца Труды Генриха Герца
«Принципы механики, изложенные в новой связи» Генриха Герца
Заключение
Список использованной литературы

Чем меньше таких ненужных характеристик, тем лучше; именно на этом основании Герц отдает предпочтение своей теории электрических волн, а не теории Максвелла; он не претендует на то, что в каких-то аспектах его теория «правильна», а теория Максвелла «ошибочна». В общем Герц по-новому излагает механику с целью достижения большей ясности и простоты, но отнюдь не большей точности.

Построенная им система не нашла поддержки у работающих физиков; более важными оказались предложенное им резкое различие между «образами», посредством которых механика репрезентирует свои факты, и самими фактами и связанная с этим различием попытка доказать, что в механике присутствует чисто априорный ингредиент. «Принципы механики» состоят из двух частей: во вводных замечаниях к первой книге Герц выражает уверенность в том, что ее предмет рассмотрения «совершенно не зависит от опыта». Если это так, то исключается возможность полностью эмпирической механики на манер Милля. В то же время, считает Герц, априорные ингредиенты — это лишь совокупность образов, создаваемых нами для более эффективных эмпирических исследований; они никоим образом не являются «необходимостью разума». Так проведенный Герцем анализ механики прокладывает себе путь между традиционным эмпиризмом и традиционным рационализмом.

Немецкий физик и механик Генрих Герц занимался главным образом вопросами электродинамики. Важную роль не только в развитии классической механики, но и в исторической подготовке теории относительности Эйнштейна сыграла книга Герца «Принципы механики, изложенные в новой связи». Еще до коренного пересмотра физического содержания основных принципов классической механики, осуществленного теорией относительности и квантовой теорией, в XIX веке появился ряд работ, пытавшихся по-новому осмыслить эти принципы. Эти попытки были связаны, прежде всего, с тем, что наряду с физикой дискретных тел возникла физика континуума поля, потребовавшая критического пересмотра основ классической механики. Такой попыткой и была названная книга Герца. «Автор в своих „Принципах механики“ не ставил целью решение практических задач или разработку методов механики. Герц хотел показать, что общие теоремы механики и весь ее математический аппарат могут быть последовательно развиты, исходя из единого принципа».

Изначально под словом «принцип» понимали любое высказывание, которое невозможно привести к другим положениям самой же механики, но которое можно рассматривать как непосредственный результат, вытекающий из других источников познания.

Герц же трактовал понятие принципа иначе — как «любые произвольно выбранные из них или аналогичные им положения, удовлетворяющие условию, что вся механика может быть выведена из них чисто дедуктивно без дальнейшей ссылки на опыт»

Изложение в книге идет в соответствии с историческим развитием механики, с последовательностью открытий. В основу изложения кладутся понятия пространства, времени, силы, массы. Силу Герц рассматривает как причину движения, существующую независимо от него.

Герц считает, что перечисленные им понятия и законы не только необходимы, но и достаточны, чтобы вывести из них с логической необходимостью все содержание механики и представить все остальные принципы, теоремы и следствия, вытекающие из общих предпосылок.

В данной работе Герц дал вывод общих теорем механики и её математического аппарата, исходя из единого принципа (принцип Герца).

Под принципом Герца необходимо понимать принцип наименьшей кривизны, один из вариационных принципов механики, устанавливающий, что при отсутствии активных (заданных) сил из всех кинематически возможных, т. е. допускаемых связями траекторий, действительной будет траектория, имеющая наименьшую кривизну. Этот принцип, называют также принципом прямейшего пути, можно рассматривать как обобщение закона инерции.

Принцип Герца тесно связан с принципом наименьшего принуждения (Принцип Гаусса), поскольку величина, называемая «принуждением», пропорциональна квадрату кривизны; при идеальных связях оба принципа имеют одинаковое математическое выражение. Принцип Герца применялся Генрихом Герцем для построения его механики, в которой действие активных сил заменяется введением соответствующих связей.

Принцип Герца — это принцип наименьшей кривизны, один из вариационных принципов механики, согласно которому при отсутствии активных сил из всех кинематически возможных, то есть допускаемых наложенными связями траекторий, действительной будет траектория, имеющая наименьшую кривизну, или «прямейшая». По этой причине принцип Герца называют принципом прямейшего пути, можно рассматривать как обобщение галилеева инерции закона. При применении принципа Герца к механической системе, состоящей из n материальных точек, под траекторией системы понимают кривую в 3n-мерном пространстве, элемент дуги которой определяется равенством:

ds2=1/М*∑mi*ds2i

где М — масса все системы, mi и dsi — массы и элементы траекторий отдельных точек. Принцип Герца тесно связан с принципом наименьшего принуждения Гаусса и при идеальных связях имеет такое же математическое выражение (δZ=0, где Z — принуждение), так как кривизна 3n-мерной траектории системы пропорциональна корню квадратному из принуждения. Принцип Герца применен Г. Р. Герцем для построения его механики, в которой действие активных сил заменяется введением соответствующих связей.

Г. Герц построил свою механику на основе такой системы фундаментальных абстрактных объектов, где заданы только корреляции материальных точек (масс) к пространству и времени. Идея Герца заключалась в том, чтобы любое движение механической системы описать как свободное движение по одному из возможных «прямейших путей», т. е. по геодезическим линиям.

Герц считает, что на основе предложенной им теоретической схемы, можно получить известные законы механики и доказать в качестве теорем принцип Гамильтона и принцип наименьшего действия Эйлера-Лагранжа. Казалось бы, этих аргументов достаточно, чтобы обосновать теорию как выражение сущности механических процессов. Тем не менее, Герц включает в изложение своей теории ещё одно обоснование, которое не было следствием из его собственных соображений. Герц ссылается на то, что после успехов теории электромагнитного поля в физике утверждается представление о процессах природы как взаимодействии атомов, молекул, макротело мировой средой — эфиром. Поэтому силовые воздействия одного наблюдаемого тела на другое можно представить как движение частиц — масс мировой среды. Согласно Герцу, если дополнить каждую наблюдаемую механическую систему скрытой материальной системой, носителем которой является эфир, можно в любом случае рассмотреть движение системы как естественное движение по одному из возможных «прямейших путей» .

Ссылка на существующую в научной картине мира того времени модель взаимодействия (эфир — посредник в передаче взаимодействия одного тела на другое) позволила Герцу представить теорию как образ природных процессов движения.

Целостность самим основаниям механики придают соответствующие философски-методологические идеи, представления, функции которых — «включить» соответствующее знание в общемировоззренческий фон культуры эпохи. Эти философские представления дают наиболее общие характеристики материальных объектов (природа движения, пространство, время, взаимодействие и т. д.) и содержат сведения о наиболее общих закономерностях процесса познания. Например, принцип передачи сил в мировом эфире при различных взаимодействиях в природе во многом был связан с философскими представлениями о различии между описанием явлений и их объяснением: явление объяснялось материальными процессами, которые непосредственно не лежат на поверхности явления и образуют его сущность.

Книга состоит из двух частей. Первая рассказывает о геометрии и кинематики материальных систем, а вторая — о механике материальных систем.

В первой части он раскрывает такие важные вопросы, как понятия времени, пространства и массы, проблемы положения и перемещения точек в пространстве, бесконечно малые перемещения и пути систем материальных точек, рассказывает о возможных и невозможных перемещениях материальных систем, путях материальных систем и о прямейших расстояниях между системами. Первая часть книги — сугубо теоретическая, все суждения в ней «покоятся на законах внутреннего созерцания и формах собственной логики высказывающего и не имеют с внешним опытом никакой другой связи, кроме той, которая имеется в этих созерцаниях и формах логики».

Во второй части подробно раскрыт основной закон механики, который, по Герцу, звучит следующим образом: «Всякая свободная система пребывает в своем состоянии покоя или равномерного движения вдоль прямейшего пути»

Также Герц пишет здесь о движении свободных и несвободных систем, системах со скрытыми массами и о прерывности движения.

Вторая часть книги основывается уже в том числе и на практическом опыте Герца: «наши суждения о соотношениях между временем, пространством и массой должны удовлетворять не только требованиям нашего ума, но вместе с тем должны соответствовать и возможному, в частности, будущему опыту».

Заключение

В данной работе было проведено исследование и получены выводы согласно задачам, поставленным вначале. В исследование проблемы вошло изучение необходимого теоретического материала, эмпирической базы.

В ходе работы была достигнута поставленная цель — раскрыты основные положения и особенности «Принципов механики, описанных в новой связи» Генриха Герца.

В ходе работы автором были решены поставленные задачи: определены основные вехи в биографии Герца, выявлены важнейшие направления его научной деятельности, раскрыты основные положения его последней работы — книги «Принципы механики, описанные в новой связи».

Хотя Генрих Герц и стал наиболее известен как человек, доказавший существование электромагнитных волн, он оказал значительное влияние и на другие сферы физики, в том числе и на механику.

В книге «Принципы механики, описанные в новой связи» Герц попытался обобщить те знания и тот опыт, который он получил за годы научной работы. «Принципы механики» — всеобъемлющая работа, в которой Герц ставил своей целью показать общие теоремы механики и весь ее математический аппарат могут быть последовательно развиты, исходя из единого принципа.

Книга состоит из двух частей.

В первой части («Геометрия и кинематика материальных систем») раскрыты следующие темы: понятия времени, пространства и массы, проблемы положения и перемещения точек в пространстве, бесконечно малые перемещения и пути систем материальных точек, рассказывает о возможных и невозможных перемещениях материальных систем, путях материальных систем и о прямейших расстояниях между системами. Первая часть книги — только теоретическая Во второй части («Механика материальных систем») раскрыт основной закон механики, тема движения свободных и несвободных систем, систем со скрытыми массами и прерывность движения. Вторая часть основана на практической работе, в том числе, по словам Герца, и будущей.

Таким образом, задачи работы выполнены, цель достигнута.

Результаты данного исследования могут быть использованы для изучения курса истории физики.

50 лет волн Герца: сборник. Под ред. Члена-корреспондента Академии наук СССР В. К. Аркадьева. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1938. 155 с.

Барсуков В. И. Физика. Электричество и магнетизм: учебное пособие / В. И. Барсуков, О. С. Дмитриев. — Тамбов: Изд-во Тамб. Гос. Техн. Ун-та, 2009. — 252 с.

Герц Г. Принципы механики, изложенные в новой связи. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1959. 386 с.

Загузов И.С., Головинский В. Н., Калабухов В. Н. и др.

введение

в специальность (Механика). Часть 1. Теоретическая механика и аэродинамика: Учебное пособие. Самара: Изд-во «Самарский университет», 2002. 80 с.

Кузнецов С. И. Колебания и волны. Геометрическая и волновая оптика: учебное пособие. — Томск, Изд-во Томского политехнического университета, 2007. 170 с.

Макаров В. М. Концепции современного естествознания. Часть 1; Учеб пособие / Волг

ГТУ, Волгоград, 2006. 68 с.

Осипов В. И. Мировоззрение естествоиспытателей XIX века и философия: Монография. — Архангельск: Поморский университет, 2004. 654 с.

Пассмор Д. Сто лет философии //

http://www.gumer.info/bogoslov_Buks/Philos/pass_sto/index.php

Приверженец частоты. Генрих Герц (1857−1894) //