Newton et la philosophie de la nature par Michael Esfeld

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Mécanique de Newton

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École Polytechnique Fédérale de Lausanne

Mécanique de Newton

85 notes

Ces quelques leçons de mécanique de Newton font partie d'un cours de formation de base en mécanique Newtonienne présenté sous la forme d'un MOOC en quatre parties : 1. Lois de Newton À l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, un cours de mécanique fait partie de la formation de tous les futurs ingénieurs et scientifiques. Il a pour but de leur apprendre à transcrire sous forme mathématique un phénomène physique, afin de pouvoir en formuler une analyse raisonnée. Cette partie couvrira notamment la cinématique du point matériel, la balistique dans le champ de la pesanteur et l’oscillateur harmonique. 2. Mécanique du point matériel https://www.coursera.org/learn/mecanique-point-materiel 3. Mécanique du Solide Indéformable https://www.coursera.org/learn/mecanique-solide 4. Mécanique Lagrangienne https://www.coursera.org/learn/mecanique-lagrangienne

À partir de la leçon

Cinématique du point matériel. Calcul vectoriel.

Pour maîtriser la mécanique il faut savoir décrire le mouvement d'un objet, c'est ce qu'on appelle la cinématique. Vous allez prendre conscience du modèle du point matériel physique. La projection d'un vecteur sur un axe est une notion incontournable pour la suite du cours, tout comme les produits scalaire et vectoriel.

2.1 Cinématique du point matériel14:58

2.2 Projections des grandeurs vectorielles23:03

2.3 Mouvement rectiligne7:00

Expériences leçon 27:56

Newton et la philosophie de la nature par Michael Esfeld5:10

Rencontrer les enseignants

Jean-Philippe Ansermet
Professeur
Institut de Physique de la Matière Condensée, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse

Guten Tag.

Newton hat eine physikalische Theorie,

die klassische Mechanik, zusammen mit einer Naturphilosophie entwickelt

und es ist nicht möglich die zwei von einander zu trennen.

Sein Hauptwerk heisst auch:

Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie.

In einem anderen Werk, die Optik, fasst er seine Auffassung

der Natur folgendermassen zusammen: Es scheinnt

mir sehr wahrscheinlich, dass Gott am Anfang die Materie

der festen, schweren, harten, un- durchdringlichen, mobilen...

Teilchen geschaffen hat. Damit die Ordnung der Dinge konstant bleiben

kann darf die Veränderung der Dinge nur aus Abtrennen,

neuen Verbindungen und Bewegungen von diesen Teilchen bestehen.

Newton gibt auf drei Kernfragen Antwort.

Die erste Frage ist die folgende: Was sind die physikalischen Objekte?

Newton zufolge, die physikalischen Objekte sind die Teilchen,

und die Teilchen sind aus ursprünglicher Materie.

Das heisst, wenn ein Teilchen sich an einem Punkt im Raum befindet,

bedeutet das, dass dieser Punkt besetzt ist anstatt lehr zu sein.

Wir haben also eine Verteilung der Teilchen im Raum, so dass gewisse

Punkte des Raums besetzt sind während andere lehr bleiben.

Mit der Zeit gibt es eine Veränderung darin welche Punkte

besetzt und welche lehr sind.

Anders formuliert heisst das, die Teilchen sind in Bewegung und

jedes Teilchen hat eine Flugbahn im Raum.

Nun stellt sich folgende Frage: Welches sind die Gesetze

die diese Entwicklung von den Objekten beschreibt?

Oder, anders gesagt, welches sind die Eigenschaften

dieser Objekte, so dass ihre Entwicklung gewissen Gesetzen folgt?

Wir haben schon gesehen, dass die Teilchen sich bewegen.

Das heisst, sie haben nicht nur eine

Position sondern auch eine Geschwindigkeit.

Und Newton legt nun fest, dass ein gewisser Bewegungszustand

der natürliche Zustand der Teilchen sei, das heisst,

es braucht keine Erklärung für den Zustand.

Das ist die Trägheitsbewegung, die Bewegung auf

gerader Linie ohne Beschleunigung, das erste Newtonsche Gesetz.

Aber die Teilchen sind nicht immer in dieser Trägheitsbewegung.

Sie ändern nicht nur ihre Position sonder auch

ihre Geschwindigkeit, das heisst, ihr Bewegungszustand.

Sie machen das weil sie gewisse

Eigenschaften haben wie zum Beispiel eine Masse. Die Masse ergibt

eine Gravitationskraft. Die Gravitations- kraft zieht eine Änderung des

Bewgungszustands der Teilchen mit sich, eine Art Beschleunigung.

Das zweite Newtonsche Gesetz beschreibt daher wie, unter dem Einfluss

der Kräfte, die man auf gewisse Eigenschaften der Teilchen, wie die

Masse, zurückführen kann,

die Teilchen ihren Bewegungszustand ändern.

Die Masse ist eine universelle Eigen- schaft. Alle Teilchen haben eine

Masse und dies gibt uns ein universelles Gesetz, in diesem

Fall, das Gravitationsgesetz. Letztlich versucht Newton mit

dieser physikalischen Theorie auf eine dritte

Frage Antwort zu geben. Wie erklären die Objekte und

deren Eigenschaften die beobachteten Phänomene?

Dies braucht zwei Schritte. Wie wir gesehen haben

sind die makroskopischen Objekte aus mikroskopischen Teilchen gebaut

und die Unterscheide zwischen den Objekten lassen sich alleine

durch eine Veränderung des Bewegungszustands der

mikroskopischen Teilchen erklären. Diese Änderung findet unter Einfluss von Kräften

statt. Wie die Eigenschaft der Masse die Teilchen die Gravitationskraft hervorruft.

Oder wie noch später, im 19. Jahr- hundert, die Eigenschaft

der Ladung die elektromagnetische Kraft hervorruft.

Man kann also die Sichtweise der Natur, charakteristisch für die ganze

klassische Mechanik, folgendermassen kurz zusammenfassen.

Es gibt physikalische Objekte,

welche, im Raum lokalisierte, Teilchen sind.

Diese Teilchen haben gewisse Eigenschaften, so wie die Masse

und die Ladung. Aufgrund dieser Eigen- schaften werden gewisse Kräfte

hervorgerufen und diese Kräfte erwirken eine Änderung des Bewegungszustands

der Teilchen. Diese Änderungen des Bewegungszustands der Teilchen sollten

alle Wechsel der bekannten, beobachtbaren Phänomenen erklären.

Danke für eure Aufmerksamkeit.

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