§2. Основные (первичные) понятия теоретической механики

Как и всякая наука, классическая механика в своих началах опирается на первичные категории, которые вводятся и объясняются через описание их свойств. Такими категориями в механике являются понятия «абсолютное пространство», «абсолютное время», «точка отсчета», «система отсчета».

1º. Пространство и время

Исходно в механике постулируется:

«Все изменения материальных объектов реального мира происходят в пространстве и во времени».

В классической механике постулируется также существование «абсолютного пространства» и «абсолютного времени».

1.1. Абсолютное пространство

Абсолютное пространство — это трехмерное, однородное, изотропное евклидово пространство.

Данное утверждение означает, что абсолютное пространство обладает следующими свойствами:

1. оно имеет три независимых линейных измерения, это независимые измерения в трех линейно независимых направлениях;

2. пространство не зависит от движения и изменения материи в нем («однородность»); оно имеет одинаковые свойства для всех материальных объектов (независимо от их природы);

3. изменение свойств движений материальных объектов во всех направлениях одинаковое («изотропность»);

4. в пространстве действует геометрия Евклида.

1.2. Абсолютное время

Абсолютное время – это:

• непрерывно изменяющаяся величина;

• изменение ее происходит от «прошлого» к «будущему»;

• однородная величина (в том смысле, что она не зависит от движения и изменения материи и одинакова во всех точках пространства).

1.3.Связь «абсолютного пространства» и «абсолютного времени»

В классической механике постулируется, что

абсолютное пространство и абсолютное время никак не связаны друг с другом

(в отличие от модели пространства и времени в общей теории относительности, где эти понятия взаимозависимы).

1.4. Единицы измерения (в пространстве и времени)

Единица длины в пространстве – это 1 метр (м)

(эталон находится в Париже в «Палате мер и весов»).

Единица времени – 1 секунда (с.).

Она является составной частью суток:.

1с.=1/86400 [суток].

[сутки] – это средние солнечные сутки,

определяемые астрономическими наблюдениями и являющиеся составной частью тропического года.

Солнечные средние сутки вычисляются через тропический год по формуле:

1[сутки]=1/365,2422 [тропический год].

Тропический год определяется по астрономическим наблюдениям как

период времени между двумя последовательными прохождениями точки «Весны» центром солнечного диска на Гринвичском меридиане.

Однако из-за неравномерности вращения Земли вокруг своей оси и нутационных колебаний этой оси изменяется длительность тропического года. Это влечет за собой изменение эталона времени (секунды).

В 1967 году решением XIII Генеральной конференции мер и весов за единицу времени в порядке эксперимента была принята атомная секунда, которая применялась при расчетах некоторых астрономических параметров.

При введении этой единицы измерения времени:

использовался периодический процесс колебаний излучения атома цезия и период этих колебаний как составная часть длительности одной секунды.

Шкала атомного времени строилась с применением высокостабильных молекулярных и атомных эталонов частоты для регулировки кварцевых часов. Она отличалась почти совершенной равномерностью и не зависела от вращения Земли.

Эта шкала атомного времени формировалась на основе применения нескольких атомных часов.

Эксперимент показал, что она может считаться равномерной с точностью до секунды, тогда как единица времени, определяемая по гелиоцентрическому движению Земли, точна до  секунды.

Одна атомная секунда по этой шкале соответствует продолжительности: