Verbum

МЕХА́НІКА [ад грэч. mēchanikē (technē) пабудовы машын (майстэрства)],

навука пра механічны рух матэрыяльных цел і ўзаемадзеянні, што пры гэтым адбываюцца паміж імі. Разглядае рухі матэрыяльных пунктаў, іх дыскрэтных сістэм і суцэльных асяроддзяў. Класічная М. (ці проста М.), у аснове якой ляжаць Ньютана законы механікі, падзяляецца на статыку (вывучае раўнавагу цел), кінематыку (геам. ўласцівасці руху без уліку мас і сіл) і дынаміку (рух з улікам дзеяння сіл). Складаныя мех. сістэмы (машыны, механізмы, сістэмы з вял. колькасцю часціц), рух якіх абмежаваны мех. сувязямі, вывучаюцца аналітычнай механікай. У класічнай М. разглядаюцца рухі макраскапічных цел са скарасцямі, значна меншымі за скорасць святла (рухі з калясветлавымі скарасцямі вывучае рэлятывісцкая механіка, а рух мікрачасціц з улікам іх хвалевых уласцівасцей — квантавая механіка). Законы М. выкарыстоўваюцца для разліку машын і механізмаў (тэарэтычная механіка, механізмаў і машын тэорыя, дэталі машын і інш.), збудаванняў (будаўнічая механіка, механіка грунтоў), трансп. сродкаў (гідрааэрамеханіка, балістыка), руху нябесных цел (нябесная механіка), для вывучэння мех. працэсаў у зямной кары (геамеханіка), у жывых арганізмах (біямеханіка). На аснове нелінейнай аналіт. М. развіваецца сінергетыка, якая даследуе ўмовы самаарганізацыі сістэм у дыяпазоне ад дэтэрмінаванага хаосу да рэгулярных станаў.

У залежнасці ад стану рэчыва, якое даследуецца, вылучаюць М.: цвёрдага цела; механіку суцэльных асяроддзяў (вадкасці і газу); плазмы; механіку сыпкіх асяроддзяў, механіку цел пераменнай масы. У апошні час з’явіліся новыя раздзелы М.: фізіка-хім М. (улічвае працяканне фіз. і хім. працэсаў пры мех. рухах і ўзаемадзеяннях). біяробатамеханіка і інш. У М. выкарыстоўваюць 2 спосабы апісання з’яў: фенаменалагічны, заснаваны на фенаменалагічнай тэрмадынаміцы, і статыстычны (структурны), заснаваны на стат. тэрмадынаміцы. Навук. аснову М. складаюць варыяцыйныя прынцыпы механікі, з дапамогай якіх апісваюцца мех. станы і сувязі механічныя сістэмы.

Звесткі з М. (напр., пра раўнавагу цел) вядомы з глыбокай старажытнасці (некалькі тыс. гадоў да н.э.). Антычныя веды М. абагульніў Арыстоцель, які ўвёў тэрмін «М.» (4 ст. да н.э.). Архімед дакладна сфармуляваў закон раўнавагі (на ім заснавана будова машын і законы раўнавагі плаваючых цел). Г.​Галілей даследаваў асн. заканамернасці руху цел, на базе якіх І.​Ньютан сфармуляваў вядомыя законы М. і надаў М. строгую форму. Далейшае развіццё М. звязана з імёнамі Л.​Эйлера, Д.​Бернулі, Ж.​Д’Аламбера (асн. працы па М. вадкасці і газу), Ж.​Лагранжа (варыяцыйнае вылічэнне, аналіт. М.). 3 прац А.​Эйнштэйна пачаўся этап развіцця рэлятывісцкай, Л.​Больцмана і Дж.​Гібса — статыстычнай, М.​Планка і Н.​Бора — квантавай М. Аэрамеханіка значнае развіццё атрымала ў працах М.​Я.​Жукоўскага, О.​Ліліенталя, К.​Э.​Цыялкоўскага, С.​А.​Чаплыгіна і інш.; газавая дынаміка — у працах Л.​Прандтля, Дж.​І.​Тэйлара, Чаплыгіна, Л.​І.​Сядова, С.А Хрысціяновіча, М.​У.​Келдыша і інш. Значны ўклад у развіццё розных галін М. ў 19—20 ст. зрабілі Л.М.​А.​Наўе, Дж.​Стокс, Ш.​А.​Кулон, Г.​Р.​Кірхгоф, А.​Пуанкарэ, М.​В.​Астраградскі, А.​М.​Ляпуноў, А.​М.​Крылоў, І.​У.​Мяшчэрскі, Г.​П.​Чарапанаў, Дз.​Д.​Іўлеў і інш.

На Беларусі даследаванні ў галіне М. пачаліся ў 1920—30-я г. і вядуцца ў ін-тах фізіка-тэхн., цепла- і масаабмену, механікі металапалімерных сістэм, надзейнасці машын Нац. АН, у БДУ, БПА, Бел. тэхнал. ун-це і інш. Выкананы даследаванні па пластычнасці і трываласці металаў (С.​І.​Губкін, В.​П.​Севярдэнка, Я.​М.​Макушок і інш.), іх апрацоўцы (В.​М.​Чачын, А.​У.​Белы, А.​В.​Сцепаненка, П.​І.​Яшчарыцын), М. металапалімерных сістэм (Белы, А.​І.​Свірыдзёнак, Ю.​М.​Плескачэўскі), М. кампазіцыйных матэрыялаў на метал. аснове (А.​У.​Роман, П.​А.​Віцязь, Н.​М.​Дарожкін), М. дэфармаванага цела (М.​Дз.​Мартыненка, І.​А.​Прусаў, А.​У.​Чыгараў і інш.), тэорыях дыслакацыі і пластычнасці, М. разбурэння (М.​С.​Акулаў, Севярдэнка, Губкін і інш.), М. дэталей машын, тэорыі надзейнасці (І.​С.​Цітовіч, А.​В.​Бераснеў), М. мабільных машын (М.​С.​Высоцкі, Л.​Р.​Краснеўскі), М. вадкасці і газу, тэрмамеханіцы (А.​В.​Лыкаў, Р.​І.​Салаухін, А.​Р.​Мартыненка, З.​П.​Шульман, Б.​А.​Калавандзін і інш.).

Літ.:

Арнольд В.И. Математические методы классической механики. 3 изд. М., 1989;

Маркеев А.П. Теоретическая механика. М., 1990;

Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. 5 изд. М., 1978;

Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М., 1974;

Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. М., 1966.

А.​У.​Чыгараў.

т. 10, с. 321

ВАРЫЯЦЫ́ЙНЫЯ ПРЫ́НЦЫПЫ МЕХА́НІКІ,

матэматычныя суадносіны, якія вылучаюць сапраўдны рух ці стан мех. сістэмы з усіх кінематычна магчымых (не забароненых накладзенымі на сістэму сувязі). Выражаюцца роўнасцямі, куды ўваходзяць варыяцыі каардынат, скарасцей і паскарэнняў пунктаў сістэмы (гл. Варыяцыйнае злічэнне). Даюць магчымасць атрымаць ураўненні і заканамернасці руху (або стану раўнавагі) сістэмы з аднаго агульнага палажэння і вызначыць пэўныя фіз. ўласцівасці, што характарызуюць сапраўдны рух (або ўмовы раўнавагі) сістэмы. Выкарыстоўваюцца ў механіцы суцэльных асяроддзяў, тэрмадынаміцы, эл.-дынаміцы, квантавай механіцы, тэорыі адноснасці і інш.

Варыяцыйныя прынцыпы механікі падзяляюцца на дыферэнцыяльныя і інтэгральныя. Дыферэнцыяльныя характарызуюць уласцівасці сапраўднага руху сістэмы ў кожны момант часу. Прыдатныя да сістэм з любымі галаномнымі і негаланомнымі сувязямі (гл. Сувязі механічныя). Найб. агульны прынцып статыкі несвабодных мех. сістэм — прынцып віртуальных (магчымых) перамяшчэнняў: для раўнавагі мех. сістэмы з ідэальнымі сувязямі сума элементарных работ усіх актыўных сіл пры розных магчымых перамяшчэннях роўная нулю ${\displaystyle \text{(}\sum _{\mathrm{k}=1}^{\mathrm{n}}\overrightarrow{\mathrm{F}}\bullet \mathrm{\delta }{\mathrm{r}}_{\mathrm{k}}=0\text{)}}$ . Інтэгральныя варыяцыйныя прынцыпы механікі характарызуюць уласцівасці руху сістэмы за канечны прамежак часу і сцвярджаюць, што на сапраўдных траекторыях руху (у параўнанні з магчымымі) пэўныя фіз. велічыні (напр., энергія) дасягаюць экстрэмальных значэнняў (гл. Найменшага дзеяння прынцып). Матэматычна запісваюцца як роўнасць нулю варыяцыі функцыянала ад некаторай функцыі, якая характарызуе энергію сістэмы. Складаюць метадалагічную аснову для пабудовы матэм. мадэлей сістэм у эл.-дынаміцы, робататэхніцы, механіцы машын.

Літ.:

Маркеев А.П. Теоретическая механика. М., 1990;

Полак Л.С. Вариационные принципы механики. М., 1960.

А.​У.​Чыгараў.

т. 4, с. 20

ПЛАСТЫ́ЧНАСЦЬ (ад грэч., plastikos прыдатны для лепкі, падатлівы) матэрыялаў, уласцівасць цвёрдых цел (матэрыялаў) пад уздзеяннем мех. нагрузак зменьваць без разбурэння сваю форму і захоўваць частку атрыманай дэфармацыі пасля спынення ўздзеяння. Залежыць ад структуры цела і ўмоў яго дэфармавання (скорасці нагружэння, т-ры, ціску і інш.). Малое значэнне або адсутнасць П. азначае процілеглую ўласцівасць — крохкасць матэрыялаў. Улік П. дазваляе вызначаць запасы трываласці, дэфармавальнасці і ўстойлівасці канструкцый, магчымасці апрацоўкі матэрыялаў ціскам (валачэння, коўкі, пракаткі, штампоўкі). Вывучаюць П. пластычнасці тэорыя, супраціўленне матэрыялаў і інш.

Пластычная дэфармацыя звязана з разрывам некат. міжатамных сувязей і ўтварэннем новых. П. аморфных цел вызначаецца імавернасцю рэлаксацыйных перагруповак атамаў і малекул (гл. Рэлаксацыя), а цел з крышт. будовай — утварэннем, перамяшчэннем і ўзаемадзеяннем дэфектаў у крышталях. У залежнасці ад колькасці атамаў, што ўдзельнічаюць у элементарным акце пластычнай дэфармацыі, адрозніваюць П.: самадыфузійную і дыфузійную (перамяшчэнне атамных слаёў крышталя, на якія ўздзейнічаюць знешнія сілы, на ўчасткі, дзе дзейнічаюць расцягвальныя сілы), краўдыённую (спараджэнне і перамяшчэнне краўдыёнаў — згушчэнняў атамаў уздоўж шчыльна ўпакаваных шэрагаў атамаў), дыслакацыйную (слізганне па крышталеграфічных плоскасцях, гл. Дыслакацыі ў крышталях), звязаную з дэфармацыяй элементарнай ячэйкі крышталя (гл. Двайнікаванне), з працяканнем фазавага пераўтварэння (гл. Фазавыя пераходы).

Літ.:

Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов: Пер. с англ. М., 1972;

Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. М. 1982;

Кайбышев О.А. Сверхпластичность промышленных сплавов. М., 1984;

Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. 2 изд. М., 1988.

т. 12, с. 411

ПРЫГО́ЖЫН ((Prigogine) Ілья Раманавіч) (н. 25.1.1917, Масква),

бельгійскі фізік і фізікахімік; адзін са стваральнікаў тэрмадынамікі нераўнаважных працэсаў. Чл. Бельгійскай каралеўскай АН (1953; у 1968—70 яе прэзідэнт). Замежны чл. Амер. акадэміі навук і мастацтваў (1960), Нац. АН ЗША (1967), Рас. АН (1982), Нац. АН Беларусі (1995) і АН многіх інш. краін свету. Бацька паходзіў з Магілёўшчыны. З 1929 у Бельгіі. Скончыў Брусельскі ун-т (1942), з 1943 працуе ў ім (з 1951 праф., з 1987 ганаровы праф.). Адначасова з 1959 дырэктар Міжнар. ін-та фізікі і хіміі імя Э.​Сальвэ (Брусель), з 1967 праф. Тэхаскага ун-та (г. Остын, ЗША) і дырэктар заснаванага ім пры гэтым ун-це Цэнтра даследавання статыст. механікі і складаных сістэм імя П. Навук. працы па тэрмадынаміцы нераўнаважных працэсаў, статыст. фізіцы, фіз. хіміі, філасофіі. Увёў паняцці вытв-сці і патоку энтрапіі, даказаў тэарэму аб скорасці вытв-сці энтрапіі (тэарэма П.; 1947). Абгрунтаваў тэрмадынамічныя суадносіны для газаў у нераўнаважным стане (1959—60). Нобелеўская прэмія 1977.

Тв.:

Рус. пер. — Введение в термодинамику необратимых процессов. М., 1960;

Неравновесная статистическая механика. М., 1964;

Конец определенности. Время, хаос и новые законы природы. Ижевск, 1999.

Літ.:

Астапчик С.А., Мартыненко О.Г. И.​Р.​Пригожин // Весці АН Беларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук. 1992. № 4;

Великие преобразователи естествознания: Илья Пригожин: XIV междунар. чтения: Тез. докл. Мн., 1998.

М.​М.​Касцюковіч.

т. 13, с. 61

ГІРАСКО́П (ад гіра... + ...скоп),

сіметрычнае цвёрдае цела, якое хутка верціцца і вось вярчэння якога можа мяняць свой напрамак у прасторы. Уласцівасці гіраскопа маюць нябесныя целы, артыл. снарады, ротары турбін, вінты самалётаў, колы веласіпедаў і матацыклаў і інш. целы, якія верцяцца. Найпрасцейшы гіраскоп — дзіцячая цацка ваўчок.

Свабодны паварот восі гіраскопа ў прасторы забяспечваецца замацаваннем яго ў кольцах т.зв. карданавага падвесу, у якім восі ўнутр. і знешняга кольцаў і вось гіраскопа перасякаюцца ў адным пункце (у цэнтры падвесу). Такі гіраскоп мае 3 ступені свабоды. Калі цэнтр цяжару гіраскопа супадае з цэнтрам падвесу, гіраскоп наз. ўраўнаважаным ці свабодным, калі не — цяжкім. Вось ураўнаважанага гіраскопа ўстойліва трымае нязменны напрамак у прасторы. Пад уздзеяннем прыкладзенай да гіраскопа пары сіл яго вось прэцэсіруе (гл. Прэцэсія) і адначасова робіць нутацыйныя ваганні (гл. Нутацыя). Гіраскоп з 3 ступенямі свабоды выкарыстоўваецца пры канструяванні гіраскапічных прылад для аўтам. кіравання рухам самалётаў (гл. Аўтапілот), ракет, марскіх суднаў, тарпед і інш. Гіраскоп з 2 ступенямі свабоды выкарыстоўваецца як паказальнікі павароту, розныя віды стабілізатараў (напр., гіраскапічны заспакойвальнік — гірарама). Камбінацыя 3 гірарам з узаемна перпендыкулярнымі восямі можа служыць для прасторавай стабілізацыі рухомага аб’екта, напр., штучнага спадарожніка Зямлі. Гл. таксама Квантавы гіраскоп.

Літ.:

Булгаков Б.В. Прикладная теория гироскопов. 3 изд. М., 1976;

Новиков Л.З., Шаталов М.Ю. Механика динамически настраиваемых гироскопов. М., 1985;

Гироскопические системы. Т. 1—3. 2 изд. М., 1986—88.

А.​І.​Болсун.

т. 5, с. 261

ГІДРААЭРАМЕХА́НІКА (ад гідра... + аэрамеханіка),

раздзел механікі, які вывучае законы руху і раўнавагі вадкасцей і газаў, а таксама іх узаемадзеянне паміж сабой і з межавымі паверхнямі цвёрдых цел. Вадкасці і газы разглядаюцца як суцэльнае асяроддзе (без уліку малекулярнай будовы). Падзяляецца на тэарэт. і эксперыментальную; уключае гідрамеханіку, аэрамеханіку, газавую дынаміку, пытанні абгрунтавання эксперыментаў і выкарыстання іх вынікаў разглядаюцца ў падобнасці тэорыі і ў мадэліраванні. Вынікі даследаванняў па гідрааэрамеханіцы выкарыстоўваюцца ў ракетна-касм., авіяц. і інш. тэхніцы, пры буд-ве суднаў, турбін, гідратэхн. збудаванняў і інш.

Станаўленне гідрааэрамеханікі як навукі звязана з працамі Л.Эйлера (атрымаў ураўненні руху ідэальнай вадкасці і неразрыўнасці ўраўненне) і Д.Бернулі (устанавіў суадносіны паміж ціскам вадкасці і яе кінетычнай энергіяй; гл. Бернулі ўраўненне). У работах Ж.Лагранжа, А.Кашы, Т.Кірхгофа, Т.Гельмгольца, Дж.Стокса, М.Я.Жукоўскага, С.А.Чаплыгіна і інш. распрацаваны аналітычныя метады даследаванняў безвіхравых і віхравых цячэнняў ідэальнай вадкасці, руху цел у вадкасцях і газах і інш. Асн. дасягненне гідрааэрамеханікі 19 ст. — пераход да даследаванняў руху рэальнай (вязкай) вадкасці, які падпарадкоўваецца ўраўненням Наўе—Стокса; ням. вучоны Л.​Прандтль распрацаваў тэорыю пагранічнага слоя (1904). Тэарэт. метады гідрааэрамеханікі грунтуюцца на дакладных (ці набліжаных) ураўненнях, што апісваюць цячэнне вадкасці (газу); выкарыстанне ЭВМ дазваляе рашаць складаныя сістэмы ўраўненняў з улікам многіх фактараў.

На Беларусі праблемы гідрааэрамеханікі распрацоўваюць у Ін-це цепла- і масаабмену, Ін-це фізікі АН Беларусі, БДУ, Бел. політэхн. акадэміі.

Літ.:

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 6. Гидродинамика. 4 изд. М., 1988;

Прандтль Л. Гидроаэромеханика: Пер. с нем. М., 1949;

Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1—2. 4 изд. М., 1983—84.

Б.​А.​Калавандзін, В.​А.​Сасіновіч.

т. 5, с. 222

МАШЫ́НА (франц. machine ад лац. machina збудаванне),

механізм ці спалучэнне механізмаў для ператварэння энергіі аднаго віду руху ў другі, для пераўтварэння матэрыялаў, збору, апрацоўкі, захоўвання і перадачы інфармацыі; найважнейшы элемент прадукцыйных сіл, матэрыяльная аснова вытворчасці. Асн. прызначэнне М. — частковая або поўная замена вытв. функцый чалавека з мэтай аблягчэння працы і павышэння яе прадукцыйнасці. Звычайна складаецца з выканаўчага і рухальнага механізмаў, перадатачнай і кантрольна-кіроўнай частак. У залежнасці ад асн. прызначэння (якое пераўтварэнне пераважае) адрозніваюць энергет., рабочыя і інфарм. М.

Энергетычныя М. прызначаны для ператварэння любога віду энергіі ў механічную (гідраўлічныя рухавікі, ветрарухавікі, паравыя машыны, газавыя, гідраўлічныя і паравыя турбіны, рухавікі ўнутранага згарання, электрычныя машыны — электрарухавікі і генератары і інш.). Рабочыя М. ажыццяўляюць змену формы, стану, уласцівасцей і прасторавага становішча матэрыялаў, прадметаў працы. Падзяляюцца на тэхнал. (дрэваапрацоўчыя машыны, металарэзныя станкі, будаўнічыя машыны, пракатныя станы, ткацкія станкі, друкарскія машыны, глебаапрацоўчыя машыны, уборачныя машыны, меліярацыйныя машыны і інш.) і транспартныя машыны, у т. л. аўтамабілі, цеплавозы, цеплаходы, самалёты, верталёты, канвееры, элеватары, грузападымальныя машыны. Шырокае выкарыстанне ў розных галінах вытв-сці знайшлі аўтаматы, камбайны, аўтаматычныя лініі, цэхі- і заводы-аўтаматы, якія выконваюць рабочыя і дапаможныя аперацыі тэхнал. працэсаў без непасрэднага ўдзелу чалавека. Інфармацыйныя М. прызначаны для пераўтварэння інфармацыі — яе уніфікацыі, стандартызацыі, назапашвання, перапрацоўкі, перадачы, выкарыстання. Да інфарм. М. адносяць вылічальныя машыны і прыстасаванні, мех. інтэгратары, шыфравальныя М. і інш. (ЭВМ па сутнасці не з’яўляюцца машынамі, назва захавалася ў парадку гіст. пераемнасці ад лічыльных машын тыпу арыфмометра). Шырокае выкарыстанне рознага тыпу М. знайшлі ў ваен. справе — ад стараж. кідальных машын да сучасных баявых машын пяхоты, баявых машын рэактыўнай артылерыі, бронетранспарцёраў, бамбардзіроўшчыкаў і знішчальнікаў, танкаў, цягачоў і інш. Навукай аб агульных метадах даследавання і праектавання М. з’яўляецца механізмаў і машын тэорыя. Гл. таксама Машыназнаўства.

Літ.:

История техники. М., 1962;

Механика машин. Вып. 1—62. М., 1966—89.

У.​М.​Сацута.

т. 10, с. 237

НЯБЕ́СНАЯ МЕХА́НІКА,

раздзел астраноміі, які вывучае рух цел Сонечнай сістэмы ў іх агульным гравітацыйным полі. У шэрагу выпадкаў (у тэорыі руху камет, ШСЗ і інш.), акрамя гравітацыйных сіл, улічваюцца рэактыўныя сілы, ціск выпрамянення, супраціўленне асяроддзя, змена масы і інш. фактары. Задачы Н.м.: вывучэнне агульных пытанняў руху нябесных цел і канкрэтных аб’ектаў (планет, ШСЗ і інш.); вылічэнне значэнняў астр. пастаянных, састаўленне эфемерыд і інш. Рух штучных нябесных цел вывучае раздзел Н.м. — астрадынаміка. Н.м. з’яўляецца вынікам дастасавання законаў класічнай механікі да руху нябесных цел. Тэарэт. асновы сучаснай Н.м. закладзены І.Ньютанам. Значны ўклад у развіццё Н.м. зрабілі Ж.Л.Лагранж, П.С.Лаплас, У.Ж.Ж.Левер’е, С.Ньюкам і інш. Адно з дасягненняў Н.м. — адкрыццё планеты Нептун, існаванне якой разлічана па адхіленнях руху планеты Уран.

Асн. задача Н.м. — вызначэнне каардынат планет як функцый часу. Пры вял. адлегласцях паміж Сонцам і планетамі іх можна лічыць матэрыяльнымі пунктамі, паміж якімі дзейнічаюць гравітацыйныя сілы паводле сусветнага прыцягнення закону (задача n цел). Агульнае рашэнне гэтай задачы не знойдзена. Строгае рашэнне мае толькі двух цел задача. Агульнае рашэнне трох цел задачы вельмі складанае, таму карыстаюцца толькі яе частковымі рашэннямі. Н.м. вывучае таксама восевае вярчэнне і фігуры нябесных цел, праблему ўстойлівасці Сонечнай сістэмы, рух Месяца, прыліўнае ўзаемадзеянне; развіццё касманаўтыкі патрабуе высокай дакладнасці ў вылічэнні арбіт планет. Н.м., якая грунтуецца на законе прыцягнення Ньютана, дастаткова дакладна апісвае рух цел Сонечнай сістэмы, але некаторыя з’явы, напр. рух перыгеліяў арбіт Меркурыя і інш. планет, поўнасцю растлумачыць не можа. Гэтыя з’явы знаходзяць тлумачэнне ў рэлятывісцкай Н.м., якая ўлічвае ў руху нябесных цел эфекты адноснасці тэорыі. Метадамі Н.м. карыстаюцца пры вывучэнні зорак і зорных сістэм (зорная астраномія), галактык (пазагалактычная астраномія).

Літ.:

Гребеников Е.А., Рябов Ю.А. Новые качественные методы в небесной механике. М., 1971;

Брумберг В.А. Релятивистская небесная механика. М., 1972.

А.​А.​Шымбалёў.

т. 11, с. 402

КВА́НТАВАЯ МЕХА́НІКА, хвалевая механіка,

тэорыя, якая ўстанаўлівае спосаб апісання і законы руху мікрачасціц (электронаў у атаме, атамаў у малекуле, нуклонаў у ядрах і інш.). Дае магчымасць апісаць структуру атамаў і зразумець іх спектры, устанавіць прыроду хім. сувязі, растлумачыць перыяд. сістэму элементаў і г.д. З’яўляецца тэарэт. асновай атамнай і ядз. фізікі, фізікі цвёрдага цела.

Мікрааб’ектам уласціва своеасаблівая дваістасць: у залежнасці ад умоў яны могуць паводзіць сябе як часціцы ці як хвалі (гл. Карпускулярна-хвалевы дуалізм). Таму тэарэт. апісанне мікраскапічных з’яў патрабуе аб’яднання ўзаемна несумяшчальных фіз. характарыстык, чаго нельга ажыццявіць у межах класічнай фізікі ўнутрана несупярэчлівым спосабам (гл. Дапаўняльнасці прынцып). Пры гэтым немагчыма адначасовае выкарыстанне некаторых фіз. велічынь, напр., каардынат і імпульсу часціцы. Для мікрачасціцы не мае сэнсу, напр., такое паняцце, як рух уздоўж траекторыі; усе тэарэт. сцвярджэнні адносна выніку пэўных узаемадзеянняў маюць імавернасны характар.

К.м. ўзнікла як развіццё ўяўленняў М.Планка (1900) адносна квантавання дзеяння, А.Эйнштэйна (1905, 1916) пра карпускулярныя ўласцівасці святла (гл. Планка закон выпрамянення), напаўкласічнай мадэлі атама Н.Бора (1913, гл. Бора тэорыя), ідэі Л. дэ Бройля адносна хвалевых уласцівасцей мікрачасціц (гл. Хвалі дэ Бройля). Фундаментальнае развіццё К.м. атрымала ў працах В.Гайзенберга (1925), Э.Шродынгера і П.Дзірака (1926). Паводле К.м. ўсю інфармацыю пра фіз. стан мікрасістэмы змяшчае хвалевая функцыя. Яна вызначае размеркаванне імавернасці для розных фіз. велічынь, якія характарызуюць сістэму (становішча ў прасторы, імпульс, энергія і г.д.; М.Борн, 1926). Кожнай класічнай фіз. велічыні ў К.м. адпавядае пэўны аператар, уласныя значэнні якога супадаюць з назіральнымі значэннямі фіз. велічыні (гл. Аператары). Магчымыя станы сістэмы апісваюцца адпаведнымі ўласнымі функцыямі. У залежнасці ад таго, дыскрэтную ці неперарыўную паслядоўнасць утвараюць уласныя значэнні аператара, адпаведная фіз. велічыня з’яўляецца квантаванай ці неквантаванай (гл. Квантаванне). Калі аператары 2 фіз. велічынь (L і M) не камутуюць, г. зн. што вынік дзеяння аператараў L і M на хвалевую функцыю Ψ залежыць ад парадку іх дзеяння $\text{(}\hat{L}\hat{M}\mathrm{\Psi }\ne \hat{M}\hat{L}\mathrm{\Psi }\text{)}$ , то рэалізацыя такіх станаў мікрасістэмы, у якіх адпаведныя фіз. велічыні адначасова мелі б пэўнае значэнне, немагчыма; найперш гэта датычыць аператараў каардынат і імпульсу (гл. Неазначальнасцей суадносіны). Камутатыўнасць аператараў пэўных фіз. велічынь з аператарам энергіі азначае, што гэтыя фіз. велічыні з цягам часу не мяняюцца, г. зн. з’яўляюцца інтэграламі руху. Асн. інтэграл руху ў К.м. — энергія. Для дакладнага вызначэння стану мікрасістэмы неабходна ведаць энергію і інш. ўзаемна камутатыўныя інтэгралы руху, якімі, напр., для часціцы ў полі цэнтральных сіл з’яўляюцца квадрат моманту імпульсу і адна з яго праекцый. Калі інтэгралы руху маюць дыскрэтны спектр, стан сістэмы вызначаецца з дапамогай квантавых лікаў.

Прадказанні К.м. пераходзяць у адпаведныя вынікі класічнай механікі, калі для фіз. сістэмы велічыні размернасці дзеяння становяцца значна большымі, чым пастаянная Планка h (гл. Адпаведнасці прынцып). Абагульненне асн. ідэй К.м. на выпадак, калі энергія руху часціц параўнальная з энергіяй спакою (гл. Адноснасці тэорыя), дало магчымасць прадказаць існаванне антычасціц, стварыць тэорыю ўласнага моманту колькасці руху (гл. Спін) і інш. К.м. з’яўляецца мех. тэорыяй, таму не можа паслядоўна разглядаць працэсы паглынання святла і эл.-магн. выпрамянення. Яна дае набліжаныя метады разліку, дастатковыя для патрэб атамнай і часткова ядз. фізікі. Паслядоўную тэорыю ўзаемадзеяння фатонаў з электрычна зараджанымі часціцамі дае квантавая электрадынаміка. Ураўненні К.м. даюць магчымасць дакладна вылічыць магчымыя ўзроўні энергіі (гл. Шродынгера ўраўненне) мікрасістэмы, а таксама імавернасць пераходаў паміж імі. Гл. таксама Квантавая тэорыя поля, Абменнае ўзаемадзеянне.

На Беларусі работы па К.м. пачаты ў 1930-я г. ў БДУ (Ф.​І.​Фёдараў), у пасляваен. гады вядуцца пераважна ў БДУ і Ін-це фізікі Нац. АН Беларусі.

Літ.:

Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике: Пер. с англ. Вып. 8—9. М., 1966—67;

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 3. Квантовая механика;

Нерелятивистская теория. 4 изд. М., 1989;

Борисоглебский Л.А. Квантовая механика. 2 изд. Мн., 1988.

Л.​М.​Тамільчык.

т. 8, с. 208

АКУ́СТЫКА (ад грэч. akustikos слыхавы),

раздзел фізікі, які вывучае пругкія ваганні і хвалі ад самых нізкіх частот (умоўна ад 0 Гц) да самых высокіх (10​¹²—10​¹³ Гц), іх узаемадзеянне з рэчывам і выкарыстанне.

Першыя звесткі аб акустыцы — у Піфагора (6 ст. да н.э.). Развіццё акустыкі звязана з імёнамі Арыстоцеля, Г.Галілея, І.Ньютана, Г.Гельмгольца. Вынікі класічнай акустыкі падагульніў Дж.Рэлей. Значны ўклад у развіццё акустыкі зрабілі М.М.Андрэеў, А.А.Харкевіч, Л.М.Брэхаўскіх, Л.І.Мандэльштам, М.А.Леантовіч і інш. Новы этап развіцця акустыкі ў 20 ст. звязаны з развіццём электра- і радыётэхнікі, электронікі.

Агульная акустыка на аснове лінейных дыферэнцыяльных ураўненняў вывучае заканамернасці адбіцця і пераламлення акустычных хваляў на паверхні, распаўсюджванне, інтэрферэнцыю і дыфракцыю іх у суцэльных асяроддзях, ваганні ў сістэмах з засяроджанымі параметрамі. Акустыка рухомых асяроддзяў і статыстычная разглядаюць уплыў руху і нерэгулярнасцяў асяроддзя на распаўсюджванне, выпрамяненне і прыём гукавых хваляў. Фізічная акустыка вывучае залежнасць характарыстык хваляў ад уласцівасцей і стану асяроддзя; яе падраздзелы: малекулярная акустыка (паглынанне і дысперсія гуку), квантавая акустыка (разглядае пругкія хвалі як фаноны, пры нізкіх т-рах, ва ультра- і гіпергукавым дыяпазонах). Псіхафізіялагічная акустыка вывучае ўздзеянне гуку на чалавека. Асн. задача электраакустыкі (магнітаакустыкі) — распрацоўка гучнагаварыцеляў, мікрафонаў, тэлефонаў і інш. выпрамяняльнікаў і прыёмнікаў гуку. Гідраакустыка і атмасферная акустыка — выкарыстанне гуку для падводнай лакацыі, сувязі, зандзіравання атмасферы і інш. Задачы архітэктурнай і будаўнічай акустыкі — паляпшэнне распаўсюджвання і ўспрымання мовы і музычных гукаў у памяшканнях, памяншэнне шуму (гл. Акустыка архітэктурная, Акустыка музычная). Нелінейная акустыка, акустаоптыка і акустаэлектроніка вывучаюць узаемадзеянне акустычных хваляў з фіз. палямі і часціцамі. Новыя магчымасці візуалізацыі гукавых палёў дала акустычная галаграфія. На Беларусі даследаванні па акустыцы праводзяцца з 1950-х г. у ін-тах фіз. і фізіка-тэхн. профілю АН. Найб. значныя вынікі атрыманы Ф.І.Фёдаравым у тэорыі пругкіх хваляў у крышталях.

Літ.:

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред. М., 1953;

Стретт Дж.В. (лорд Рэлей). Теория звука: Пер. с англ. Т. 1—2. 2 изд. М., 1955;

Скучик Е. Основы акустики: Пер. с нем. Т. 1—2. М., 1958—59;

Фёдоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах. М., 1965;

Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. М., 1984.

А.​Р.​Хаткевіч.

т. 1, с. 218