Познание природы и решение многих актуальных технических задач требуют построения новых моделей для глубокого и более детального описания микроскопических и макроскопических механических и вообще физических объектов, взаимодействий и явлений. Опыт и внутренняя сущность науки указывают, что ответы на вопросы о строении материи, на вопросы астрофизики, на различные вопросы о существенных свойствах усложненных взаимодействий в телах живого, органического и неорганического мира во многом связаны с некоторыми нашими общими универсальными понятиями, представлениями, законами, идеями и методами.К настоящему времени уже накоплена огромная научная информа ция, развиты теории и собраны экспериментальные данные о поведении физических полей, о движении и равновесии газов, плазмы жидкостей и твердых деформируемых тел.

Явное установление общих основ и внутренних связей между различными теориями и наблюдаемыми эффектами способствует углубленному пониманию действительного состояния науки, правильной оценке известных и развивающихся научных достижений и наилучшей ориентировке в богатстве добытой информации. Все это очень необходимо как исходный базис для дальнейшего научного развития.

При изложении основ механики и физики полезно руководство ваться следующим положением, которое необходимо подчеркнуть явно. Вводимые и применяемые понятия и связи имеют определенный точный смысл только в рамках некоторого множества моделей, которые конструируются для научного описания и исследования интересующих нас классов реальных явлений. Это относится и к таким фундаментальным понятиям, как пространство, время, сила, температура, энтропия и т. п. Как известно, представление о ньютоновской силе не имеет смысла в некоторых взаимодействиях, описываемых квантовой механикой, и совершенно недостаточно для описания механических взаимодействий в современных усложненных моделях сплошных сред. Универсальные понятия об энтропии и температуре не имеют смысла и не нужны в моделях аналитической механики.

Таким образом, нельзя говорить об основных понятиях и закономерностях вне совокупности очень широких или узких классов моделей, которые уже введены явно или могут быть еще введены, или подразумеваются неявно-потенциально в теориях и в опытных наблюдениях. Неучет этого положения, чрезмерная общность и оторванность от существа дела могут порождать беспредметные рассуждения о смысле силы, энтропии и т. п. В определенных правильно введенных моделях достигается необходимая ясность, и возникающие недоразумения легко устранимы. Но естественно, что все модели отражают действительность только приближенно и только в некоторой области; уточнение, усложнение, новое моделирование или в известном смысле упрощение существующих моделей - это постоянный процесс, связанный с научным прогрессом. Очевидно, что изучение учащимися механики особенно полезно не только с точки зрения уже известных приложений, сколько с точки зрения перспективных проблем, которые станут предметом исследования и приложений в будущем.

В связи с этим в последние годы ясно выявилась необходимость введения в преподавание в высших учебных заведениях курса механики сплошной среды как общей основы для развития термодинамики, теории электромагнетизма, гидродинамики, газовой динамики, теории упругости, теории пластичности, теории ползучести и многих других разделов физики и механики. Общность и неразрывная связь перечисленных выше различных на первый взгляд разделов механики и физики заставляют нас рассматривать их как единое целое. В свете сформулированных выше установок составлен предлагаемый курс механики сплошной среды. Этот курс возник в результате лекций, которые автор в течение многих лет читал в Московском государственном университете и которые были первоначально изданы на ротапринте в 1966-1968 годах.

Курс состоит из двух томов, в первом томе излагаются универсальные математические методы и понятия, основы термодинамики и электродинамики. Автор надеется, что краткое изложение основ термодинамики и электродинамики окажется полезным не только епециадистам, работающим в области механики. Кроме того, в первом томе устанавливаются основные физические уравнения и дополнительные соотношения на сильных разрывах, а также начальные, краевые и другие условия. Вместе с этим указываются важные свойства приближенных приемов, связанных, например, с линеаризацией задач. Таким образом, в первом томе подготавливаются предпосылки для построения конкретных моделей сплошных сред и выявляются типичные элементы схематических приемов при постановках конкретных задач.

В качестве добавления к первому тому присоединены еще две работы, органически связанные с излагаемым в курсе материалом. В первой из них развита общая теория симметрии в трехмерном пространстве, проблема классификации кристаллов с точечной симметрией и теория структуры нелинейных тензорных функций от нескольких тензорных аргументов. Во второй содержится систематическое изложение общего метода построения усложненных моделей сплошных сред с внутренними степенями свободы на основе универсального базисного вариационного уравнения.

Знакомство с этими работами полезно и необходимо для чтения серии других работ последнего времени, посвященных новым теориям и моделям в механике сплошной среды. Второй том посвящен конкретным моделям и теориям в гидродинамике, газовой динамике, теории упругости и теории пластичности. Здесь дается решение типичных задач в рамках классических моделей и устанавливаются важнейшие закономерности, имеющие место в широких классах движений и процессов.

Во второй том (§§ 6-10 главы У1П) включена общая теория газовых и гидравлических машин; эти параграфы представляют собой усовзршэнлвованяоз изложэняэ саэциальнэго курза лэкций, читавшегося мною в Московском университете. Некоторые из основных выводов этой теории, имеющей инженерный характер, обоснованы более строго в последующих параграфах главы VIII, досвященных общей теории движения твердого тела в жидкости. В основном дедуктивный стиль изложения, выбор материала и его расположение связаны со стремлением дать логический скелет теории движения сплошных сред и подчинены главной цели: создать для читателя при минимуме фактической информации, ограничиваясь наиболее простыми примерами, имеющими важнейшее практическое значение, благоприятную почву для детального понимания сущности основ механики сплошной среды и главных известных эффектов, возникающих при движении сплошных сред. Иначе говоря, мы стремились при необходимом минимуме информации получить максимум понимания.

Некоторые очень важные разделы гидромеханики и механики твердых тел не включены в этот курс, так как, кроме общего курса механики сплошной среды, имеются дополнительные специальные курсы и другие книги, где более подробно развиваются соответствующие теории. Это относится, например, к теории плоскопараллельных движений жидкости и газа, к теории неустановившихся движений газа, к теории волн на поверхности тяжелой жидкости к более детальной теории размерности и подобия в механике, к теории пограничного слоя и турбулентности, к подробной теории пластичности и ползучести и к многому другому.Основой для этого курса послужили записи моих лекций, сделанные В. В. Розанцевой и М. Э. Эглит; они оказали мне очень большую помощь и способствовали важным усовершенствованиям текста в результате весьма плодотворных обсуждений, проходивших при составлении и редактировании всего курса. Я выражаю свою глубокую благодарность В. В. Розанцевой и М. Э. Эглит за проделанную ими огромную работу, обеспечившую появление предлагаемого курса. Я очень благодарен В. П. Карликову, оказавшему мне большую помощь при составлении текста, посвященного гидродинамике, и Д. Д. Ивлеву, много помогавшему мне при составлении текста главы, посвященной плоской задаче теории упругости. При подготовке и редактировании раздела, посвященного общей теории газовых и гидравлических машин, мне оказали большую помощь Г. М. Бам-Зеликович, Г. Ю. Степанов и А. Я. Черкез, которым я выражаю свою искреннюю благодарность. Я также очень благодарен вложившей много труда Е. И. Свешниковой и многим другим моим сотрудникам и ученикам, которые помогали мне при составлении первого варианта ротапринтного издания курса.

Дополнительная литература по механике сплошной среды перечислена в конце II тома.

Седов Л.И. (1970) Механика сплошной среды. Т.1..

Наша кнопка: