Теорети́ческая меха́ника (в обиходе — термех, реже — теормех) — наука об общих законах механического движения и взаимодействия материальных тел. Будучи, по существу, одним из разделов физики, теоретическая механика, вобрав в себя фундаментальную основу в виде аксиоматики, выделилась в самостоятельную науку и получила широкое развитие благодаря своим обширным и важным приложениям в естествознании и технике, одной из основ которой она является. На основных законах и принципах теоретической механики базируются многие общеинженерные дисциплины, такие, как сопротивление материалов, строительная механика, гидравлика, теория механизмов и машин, детали машин и другие. На основе теорем и принципов теоретической механики решаются многие инженерные задачи и осуществляется проектирование новых машин, конструкций и сооружений.

По Ньютону, «Рациональная механика есть учение о движениях, производимых какими бы то ни было силами, и о силах, требуемых для производства каких бы то ни было движений, точно изложенное и доказанное»[1].

Из предисловия к учебнику А. П. Маркеева «Теоретическая механика»: «Как фундаментальная наука теоретическая механика была и остаётся не только одной из дисциплин, дающей углублённые знания о природе. Она также служит средством воспитания у будущих специалистов необходимых творческих навыков к построению математических моделей, происходящих в природе и технике процессов, к выработке способностей к научным обобщениям и выводам»[2].

В физике править

В физике под «теоретической механикой» подразумевается часть теоретической физики, изучающая математические методы классической механики, альтернативные[3] прямому применению законов Ньютона (так называемая аналитическая механика). Сюда входят, в частности, методы, основанные на уравнениях Лагранжа, принципе наименьшего действия, уравнении Гамильтона — Якоби и др.

Следует подчеркнуть, что аналитическая механика может быть как нерелятивистской — тогда она пересекается с классической механикой, так и релятивистской. Принципы аналитической механики являются настолько общими, что её релятивизация не приводит к фундаментальным трудностям.

В технических науках править

В технических науках под «теоретической механикой» подразумевается набор физико-математических методов, облегчающих расчёты механизмов, сооружений, летательных аппаратов и т. п. (так называемая прикладная механика или строительная механика). Практически всегда эти методы выводятся из законов классической механики — в основном, из законов Ньютона, хотя в некоторых технических задачах оказываются полезными некоторые из методов аналитической механики.

Теоретическая механика опирается на некоторое число законов, установленных в опытной механике, принимаемых за истины, не требующих доказательств — аксиомы. Эти аксиомы заменяют собой индуктивные истины опытной механики. Теоретическая механика имеет дедуктивный характер. Опираясь на аксиомы как на известный и проверенный практикой и экспериментом фундамент, теоретическая механика возводит своё здание при помощи строгих математических выводов.

Теоретическая механика как часть естествознания, использующая математические методы, имеет дело не с самими реальными материальными объектами, а с их моделями. Такими моделями, изучаемыми в теоретической механике, являются:

Обычно в теоретической механике выделяют такие разделы, как

В теоретической механике широко применяются методы

Теоретическая механика явилась основой для создания многих прикладных направлений, получивших большое развитие. Это — механика жидкости и газа, механика деформируемого твёрдого тела, теория колебаний, динамика и прочность машин, гироскопия, теория управления, теория полёта, навигация и др.

В российской высшей школе править

Первой учебной книгой на русском языке, в которой содержались сведения по механике, была «Арифметика, сиречь наука числительная» Л. Ф. Магницкого (1703 год)[4]. К чуть более позднему времени относится начало преподавания механики в российской высшей школе: механику (пока ещё не как отдельный предмет) преподавали в Академическом университете Петербургской Академии наук, обучение в котором началось в январе 1726 года[5]. Ещё в 1722 году был издан первый русский печатный учебник по механике «Наука статическая или механика» Г. Г. Скорнякова-Писарева[6].

В Московском университете, основанном в 1755 году, механика сначала читалась в качестве раздела обширного и разнородного курса «Прикладная математика»[7], а с 1813 года профессор Ф. И. Чумаков читал уже отдельный курс механики[8]. В 1891 году в Институте гражданских инженеров (СПб) появляется новая дисциплина "теоретическая механика"[9].

Большинство учебников и сборников задач, используемых сейчас в учебном процессе российских вузов, были написаны в советскую эпоху; укажем некоторые из них, не претендуя на полноту.

Учебники по теоретической механике для механико-математических факультетов университетов:

  • «Теоретическая механика» Н. Е. Жуковского (1-е изд. — 1901—02 гг.),
  • «Основной курс теоретической механики» Н. Н. Бухгольца (1-е изд. — 1932 г.),
  • «Курс теоретической механики» Н. А. Кильчевского (1-е изд. — 1972 г.),
  • «Теоретическая механика» А. П. Маркеева (1-е изд. — 1990 г.),
  • «Теоретическая механика» В. Г. Вильке (1-е изд. — 1991 г.). 

Учебники для физических факультетов университетов:

  • «Механика» Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшица (1-е изд. — 1958 г.),
  • «Курс теоретической механики для физиков» И. И. Ольховского (1-е изд. — 1970 г.),
  • «Классическая механика» М. А. Айзермана (1-е изд. — 1974 г.),
  • «Теоретическая механика» В. В. Петкевича (1-е изд. — 1981 г.),
  • «Лекции по теоретической механике» Ю. Г. Павленко (1-е изд. — 1991 г.). 

Учебники для технических вузов:

  • «Краткий курс теоретической механики»[10] С. М. Тарга (1-е изд. — 1948 г.),
  • «Курс теоретической механики» А. А. Яблонского и В. М. Никифоровой (1-е изд. — 1962 г.),
  • «Курс теоретической механики» Н. В. Бутенина, Я. Л. Лунца и Д. Р. Меркина (1-е изд. — 1970 г.). 

Задачники:

  • «Сборник задач по теоретической механике» И. В. Мещерского (1-е изд. — 1911 г.),
  • «Сборник задач по теоретической механике» И. Н. Веселовского (1-е изд. — 1955 г.),
  • «Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике» под редакцией А. А. Яблонского (1-е изд. — 1968 г.),
  • «Решение задач по теоретической механике» Е. Н. Берёзкина (1-е изд. — 1973—74 гг.),
  • «Задачи по теоретической механике для физиков» И. И. Ольховского, Ю. Г. Павленко, Л. С. Кузьменкова (1-е изд. — 1977 г.),
  • «Сборник задач по теоретической механике» под редакцией К. С. Колесникова (1-е изд. — 1983 г.),
  • «Типовые расчёты по теоретической механике на базе ЭВМ» И. В. Новожилова и М. Ф. Зацепина (1986 г.).


За последние годы учебная литература пополнилась.  Учебники для университетов:

Учебники для технических вузов:

  • «Курс теоретической механики» коллектива авторов под редакцией К. С. Колесникова (1-е изд. — 2000 г.).

Задачники:

  • «Решебник. Теоретическая механика» М. Н. Кирсанова (1-е изд. — 2002 г.),
  • «Задачи по теоретической механике с решениями в Maple 11» этого же автора (2010 г.).

Ныне теоретическая механика является одной из фундаментальных дисциплин, изучаемых на механико-математических факультетах университетов, а также в большинстве технических вузов страны. По этой дисциплине проводятся ежегодные Всероссийские[11], национальные и региональные студенческие олимпиады, а также Международная олимпиада[12].

Координирует научную и методическую деятельность кафедр теоретической механики вузов России Научно-методический совет по теоретической механике при Министерстве образования и науки РФ. Совет был создан в 1964 г. по инициативе академика А. Ю. Ишлинского (1913—2003), который в 1965 г. занял пост председателя этого совета и возглавлял его в течение многих лет. В 1991 г. председателем совета по рекомендации Ишлинского стал профессор Ю. Г. Мартыненко (1945—2012), а сам Ишлинский в последние годы своей жизни был почётным председателем совета[6][13]. С 2012 года председателем совета является профессор В. А. Самсонов[14][15]. Совет регулярно проводит совещания-семинары заведующих кафедрами, студенческие олимпиады, издаёт Сборник научно-методических статей по теоретической механике[6][13].

См. также править

Примечания править

  1. Исаак Ньютон.  Математические начала натуральной философии. Архивная копия от 25 ноября 2010 на Wayback Machine Перевод с латинского А. Н. Крылова. Под ред. Л. С. Поллака. — М.: Наука. 1989.
  2. Маркеев А. П.  Теоретическая механика. — М.: Наука, 1990. — С. 9.
  3. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, в 10-ти томах. Том I — Механика. — Издание 4-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — 169 с.
  4. История механики в России, 1987, с. 35.
  5. История механики в России, 1987, с. 65.
  6. 1 2 3 Локтев В. И.  Теоретическая механика в образовательных программах в области кораблестроения и океанотехники: ретроспекция и состояние // Вестник Астраханского ГТУ. Сер. Морская техника и технология. — 2010. — № 1. — С. 178—184. Архивировано 16 октября 2016 года.
  7. Тюлина, 1979, с. 251.
  8. Моисеев, 1961, с. 446—447.
  9. История кафедры теоретической механики. Дата обращения: 8 января 2019. Архивировано 8 января 2019 года.
  10. Английский перевод:  Targ S.  Theoretical Mechanics. A Short Course. — Moscow: Mir Publisher, 1976. — 528 p.
  11. КГУ — мехмат (недоступная ссылка)
  12. International Engineering Mechanics Contest. Дата обращения: 30 ноября 2011. Архивировано 20 августа 2013 года.
  13. 1 2 Тюлина И. А.  Александр Юльевич Ишлинский — организатор Научно-методического Совета по теоретической механике // Сборник научно-методических статей. Теоретическая механика. Вып. 25. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004. — С. 13—20.
  14. Информация о работе Научно-методического совета по теоретической механике. // Сайт vuz.exponenta.ru. Дата обращения: 15 июня 2016. Архивировано 28 января 2014 года.
  15. Самсонов В. А. в научном обществе: Научно-методический совет по теоретической механике при Минобрнауки РФ. // Сайт системы «ИСТИНА» (НИИ механики МГУ). Дата обращения: 15 июня 2016. Архивировано 28 сентября 2016 года.

Литература править

Учебники по теоретической механике править

а) для студентов-механиков править

  • Жуковский Н. Е.  Теоретическая механика. 2-е изд. — М.Л.: ГИТТЛ, 1952. — 812 с.
  • Бухгольц Н. Н.  Основной курс теоретической механики. Ч. 1. 10-е изд. — СПб.: Лань, 2009. — 480 с. — ISBN 978-5-8114-0926-6.
  • Бухгольц Н. Н.  Основной курс теоретической механики. Ч. 2. 7-е изд. — СПб.: Лань, 2009. — 336 с. — ISBN 978-5-8114-0926-6.
  • Кильчевский Н. А.  Курс теоретической механики. Т. I (кинематика, статика, динамика точки). 2-е изд. — М.: Наука, 1977. — 480 с.
  • Кильчевский Н. А.  Курс теоретической механики. Т. II (динамика системы, аналитическая механика, элементы теории потенциала, механика сплошной среды, специальной и общей теории относительности). — М.: Наука, 1977. — 544 с.
  • Маркеев А. П.  Теоретическая механика: Учебник для университетов. 3-е изд. — М.; Ижевск: РХД, 2007. — 592 с. — ISBN 978-5-93972-604-7.
  • Вильке В. Г.  Теоретическая механика. 3-е изд. — СПб.: Лань, 2003. — 304 с. — ISBN 5-8114-0520-0.
  • Голубев Ю. Ф.  Основы теоретической механики. 2-е изд. — М.: Изд-во МГУ, 2000. — 720 с. — ISBN 5-211-04244-1.
  • Журавлёв В. Ф.  Основы теоретической механики: Учебник. 3-е изд. — М.: Физматлит, 2008. — 304 с. — ISBN 978-5-9221-0907-9.
  • Болотин С. В., Карапетян А. В., Кугушев Е. И., Трещёв Д. В.  Теоретическая механика: Учебник. — М.: Академия, 2010. — 432 с. — ISBN 978-5-7695-5946-4.

б) для студентов-физиков править

в) для студентов технических специальностей править

  • Тарг С. М.  Краткий курс теоретической механики: Учебник для вузов. 18-е изд. — М.: Высшая школа, 2010. — 416 с. — ISBN 978-5-06-006193-2.
  • Яблонский А. А., Никифорова В. М.  Курс теоретической механики. 16-е изд. — М.: КноРус, 2011. — 608 с. — ISBN 978-5-406-01977-1.
  • Бутенин Н. В., Лунц Я. Л., Меркин Д. Р.  Курс теоретической механики: Учебник. 11-е изд. — СПб.: Лань, 2009. — 736 с. — ISBN 978-5-8114-0052-2.
  • Дронг В. И., Дубинин В. В., Ильин М. М. и др.  Курс теоретической механики: Учебник для вузов / Под ред. К. С. Колесникова. 4-е изд. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. — 758 с. — ISBN 978-5-7038-3490-9.

Задачники по теоретической механике править

  • Мещерский И. В.  Сборник задач по теоретической механике: Учебное пособие. 51-е изд. — СПб.: Лань, 2012. — 448 с. — ISBN 978-5-8114-0019-1.
  • Веселовский И. Н.  Сборник задач по теоретической механике. — М.: ГИТТЛ, 1955. — 500 с.
  • Сборник заданий для курсовых работ по теоретической механике: Учебное пособие / Под ред. А. А. Яблонского. 18-е изд. — М.: КноРус, 2011. — 386 с. — ISBN 978-5-8114-0758-3.
  • Берёзкин Е. Н.  Решение задач по теоретической механике. Ч. 1. — М.: Изд-во МГУ, 1973. — 89 с.
  • Берёзкин Е. Н.  Решение задач по теоретической механике. Ч. 2. — М.: Изд-во МГУ, 1974. — 1369 с.
  • Ольховский И. И., Ю. Г. Павленко, Кузьменков Л. С.  Задачи по теоретической механике для физиков. 2-е изд. — СПб.: Лань, 2008. — 400 с. — ISBN 978-5-8114-0764-4..
  • Колесников К. С., Блюмин Г. Д., Дронг В. И. и др.  Сборник задач по теоретической механике: Учебное пособие / Под ред. К. С. Колесникова. 4-е изд. — СПб.: Лань, 2008. — 448 с. — ISBN 978-5-8114-0758-3..
  • Новожилов И. В., Зацепин М. Ф.  Типовые расчёты по теоретической механике на базе ЭВМ: Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1986. — 136 с.
  • Кирсанов М. Н.  Решебник. Теоретическая механика. 2-е изд. — М.: Физматлит, 2008. — 384 с. — ISBN 978-5-9221-0748-8.
  • Кирсанов М. Н.  Задачи по теоретической механике с решениями в Maple 11. — М.: Физматлит, 2010. — 264 с. — ISBN 978-5-9221-1153-9.
  • Коткин Г. Л., Сербо В. Г.  Сборник задач по классической механике. 3-е изд. — Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. — 352 с.
  • Павленко Ю. Г.  Задачи по теоретической механике. 2-е изд. — М.: Физматлит, 2003. — 536 с.

Книги по истории механики править

Дополнительная литература править