Conocimiento histórico de la física

El conocimiento mecánico se origina a partir de la observación de fenómenos naturales y la experiencia en el trabajo productivo. La gente utiliza palancas, rampas, bombeos de agua y otros equipos en la construcción, el riego y otros trabajos, y gradualmente acumula conocimientos sobre cómo equilibrar las fuerzas sobre los objetos. Arquímedes de la antigua Grecia realizó un estudio sistemático sobre el equilibrio de palancas, la posición del centro de gravedad de un objeto y la flotabilidad de un objeto en el agua, determinó sus leyes básicas e inicialmente sentó las bases teóricas de la estática, es decir, el equilibrio. .

Los antiguos también aprendieron algunas leyes simples del movimiento, como el movimiento uniforme, la rotación, etc., a partir de la observación del movimiento del sol y la luna y el uso de arcos, flechas y ruedas. Sin embargo, la relación entre fuerza y ​​movimiento sólo se reconoció gradualmente después del Renacimiento europeo.

Basándose en investigaciones experimentales y análisis teóricos, Galileo elaboró ​​por primera vez la ley de caída libre y propuso el concepto de aceleración. Newton heredó y desarrolló los resultados de la investigación de sus predecesores (especialmente las tres leyes del movimiento planetario de Kepler) y propuso las tres leyes del movimiento de los objetos. Galileo y Newton sentaron las bases de la dinámica. El establecimiento de las leyes del movimiento de Newton marcó el comienzo de la mecánica como ciencia.

Desde entonces, el objeto de investigación de la mecánica ha cambiado de una sola partícula libre a una partícula restringida y un sistema de partículas restringida. Las características distintivas de este aspecto son el principio de D'Alembert propuesto por D'Alembert y la mecánica analítica establecida por Lagrange. Más tarde, Euler aplicó las leyes del movimiento de Newton a las ecuaciones de movimiento de cuerpos rígidos y fluidos ideales, lo que se considera el comienzo de la mecánica continua.

La combinación de las leyes del movimiento y las leyes de las propiedades físicas hace que la teoría básica de la mecánica de sólidos elásticos y la teoría básica de la mecánica de fluidos viscosos se conviertan en hermanas gemelas en el mundo. Navid, Cauchy, Poisson, Stokes y otros han hecho contribuciones a este respecto. El establecimiento de las ecuaciones básicas de la mecánica elástica y la mecánica de fluidos separó gradualmente la mecánica de la física y se convirtió en una disciplina independiente.

El sistema teórico desde Newton hasta Hamilton constituye la mecánica clásica en física. Una vez establecidas las ecuaciones básicas de elasticidad y fluido, es difícil resolver la ecuación dada por un tiempo, y muchos problemas de mecánica aplicada en tecnología de ingeniería deben resolverse mediante métodos empíricos o semiempíricos. Esto hace que los estilos de mecánica de materiales, mecánica estructural y mecánica elástica, hidráulica y mecánica de fluidos hayan sido significativamente diferentes en la segunda mitad del siglo XIX.

A principios del siglo XX, con el surgimiento de nuevas teorías y métodos matemáticos, floreció la investigación en mecánica, se crearon muchas teorías nuevas y se resolvieron una gran cantidad de problemas clave en la tecnología de la ingeniería, como en ingeniería aeronáutica, barrera acústica, barrera térmica en ingeniería aeroespacial, etc.

Los pioneros en ese momento fueron Prandtl y Kamen. Eran buenos para comprender la esencia de las cosas a partir de fenómenos complejos en la investigación mecánica y pudieron encontrar métodos matemáticos apropiados para resolver problemas y gradualmente formaron un conjunto. de métodos únicos. Desde la década de 1960, las computadoras se han utilizado ampliamente y la mecánica ha logrado nuevos avances tanto en su aplicación como en su teoría.

El desarrollo de la mecánica china ha pasado por un proceso especial. Casi al mismo tiempo que la antigua Grecia, China ya tenía un nivel considerable de conocimientos mecánicos sobre el equilibrio y las formas simples de movimiento, pero la diferencia fue que no estableció un sistema teórico como el de Arquímedes.

En los 1.000 años anteriores al Renacimiento, el progreso científico y tecnológico de Europa fue lento, mientras que los logros científicos y tecnológicos integrales de China fueron sobresalientes, algunos de los cuales eran líderes mundiales en ese momento. Estos resultados reflejan un rico conocimiento mecánico, pero no forman una teoría mecánica sistemática. A finales de las dinastías Ming y principios de la Qing, China estaba claramente por detrás de Europa en ciencia y tecnología.