Kaj so mehanika?



The veje mehanike bolj razviti in znani sta statika, dinamika ali kinetika in kinematika. Skupaj tvorita področje znanosti, ki je povezano z ravnanjem telesnih entitet v trenutku, ko jih potisnejo sile ali plazovi.

Prav tako mehanika proučuje posledice telesnih entitet v svojem okolju. Znanstvena disciplina izvira iz antične Grčije z Aristotelovimi in Arhimedovimi spisi.

V zgodnjem novem veku so nekateri ugledni znanstveniki, kot sta Isaac Newton in Galileo Galilei, uredili, kar je zdaj znano kot klasična mehanika..

Gre za vejo klasične fizike, ki se ukvarja z atomi, ki so nepremični ali ki padejo počasi, pri hitrostih, ki so očitno nižje od hitrosti svetlobe..

Zgodovinsko je bila klasična mehanika na prvem mestu, kvantna mehanika pa je relativno nov izum.

Klasična mehanika je nastala z zakoni gibanja Isaaca Newtona, medtem ko je bila kvantna mehanika odkrita na začetku 20. stoletja..

Pomembnost mehanike je v tem, da gre za klasično ali kvantno verodostojno znanje o fizični naravi in ​​se je še posebej obravnavalo kot model za druge tako imenovane natančne znanosti, kot so matematika, fizika, kemija in biologija..

Glavne veje mehanike

Mehanika ima v sodobnem svetu veliko uporab. Različna področja študija so ga vodila k raznolikosti, da bi vključila razumevanje različnih tem, ki so podlaga za druge discipline. Spodaj so glavne veje mehanike.

Statično

Statika v fiziki je veja mehanike, ki je odgovorna za moči, ki delujejo v nepremičnih telesnih entitetah v ravnovesnih pogojih..

Njegove temelje je pred dvema in dvajsetimi leti ustanovil starogrški matematik Arhimed in drugi, medtem ko so proučevali ojačitvene značilnosti preprostih strojnih sil, kot so vzvod in gred.

Metode in rezultati statike znanosti so se izkazali za še posebej uporabne pri načrtovanju zgradb, mostov in jezov ter žerjavov in drugih podobnih mehanskih naprav..

Za izračun dimenzij takšnih konstrukcij in strojev morajo arhitekti in inženirji najprej določiti moč, ki posega v njihove medsebojno povezane dele..

  • Statični pogoji

  1. Statika zagotavlja potrebne analitične in grafične postopke za identifikacijo in opis teh neznanih sil.
  2. Statika predpostavlja, da so telesa, s katerimi se ukvarja, popolnoma togi.
  3. Trdi tudi, da mora biti dodajanje vseh pooblastil, ki delujejo v subjektu v mirovanju, nič in da sile ne smejo zavrteti telesa okrog katere koli osi..

Ti trije pogoji so neodvisni drug od drugega in njihovo izražanje v matematični obliki vključuje enačbe ravnotežja. Obstajajo tri enačbe, tako da lahko izračunamo samo tri neznane sile.

Če obstaja več kot tri neznane sile, to pomeni, da je v konstrukciji ali stroju več komponent, ki so potrebne za podporo uporabljenim obremenitvam ali da obstaja več omejitev, kot je potrebno, da se telo ne premakne..

Takšne nepotrebne komponente ali omejitve se imenujejo odvečne (npr. Tabela s štirimi nogami ima odvečno nogo) in pravijo, da je metoda sile statično nedoločena..

Dinamika ali kinetika

Dinamika je veja fizikalne znanosti in delitve mehanike, ki prevladuje pri proučevanju gibanja materialnih objektov glede na fizikalne dejavnike, ki vplivajo nanje: sila, masa, zagon, energija.

Kinetika je veja klasične mehanike, ki se nanaša na učinek sil in parov na gibanje teles, ki imajo maso.

Avtorji, ki uporabljajo izraz "kinetika", uporabljajo dinamiko klasične mehanike gibajočih se teles. To je v nasprotju s statiko, ki se nanaša na telesa v mirovanju, v ravnovesnih pogojih.

V dinamiko ali kinetiko vključujejo opis gibanja v smislu položaja, hitrosti in pospeševanja, razen vpliva sil, parov in mas..

Avtorji, ki ne uporabljajo izraza kinetika, delijo klasično mehaniko na kinematiko in dinamiko, vključno s statiko kot na poseben primer dinamike, v kateri sta dodatek sil in vsota parov enaka nič..

Morda vas zanima 10 primerov kinetične energije v vsakdanjem življenju.

Kinematika

Kinematika je veja fizike in delitev klasične mehanike, povezana z geometrijsko možnim gibanjem telesa ali sistema teles, ne da bi upoštevali vpletene sile, to je vzroke in učinke gibov..

Cilj kinematike je opisati prostorski položaj teles ali sistemov materialnih delcev, hitrost, pri kateri se delci premikajo (hitrost), in hitrost, pri kateri se njihova hitrost spreminja (pospešek)..

Kadar se vzročne sile ne upoštevajo, so opisi gibanja možni le za delce, ki imajo omejeno gibanje, to pomeni, da se gibljejo v določenih trajektorijah. V gibanju brez omejitev ali prostih sil sile določajo pot.

Za delce, ki se premikajo po ravni poti, bi seznam ustreznih položajev in časov predstavljal ustrezno shemo za opis gibanja delca.

Stalni opis bi zahteval matematično formulo, ki bi izražala položaj v smislu časa.

Ko se delček premika po ukrivljeni poti, postane opis njegovega položaja bolj zapleten in zahteva dve ali tri dimenzije.

V takih primerih stalni opisi v obliki enega grafa ali matematične formule niso izvedljivi.

  • Primer kinematike

Položaj delca, ki se premika po krogu, lahko na primer opišemo z rotirajočim polmerom kroga, kot je žarek kolesa s fiksnim koncem v središču kroga, drugi konec pa z delcem.

Polmer vrtenja je znan kot pozicijski vektor za delce in, če je kot med njim in fiksnim polmerom znan kot funkcija časa, lahko izračunamo velikost hitrosti in pospeška delca..

Vendar imajo hitrost in pospešek smer in velikost. Hitrost je vedno tangentna na trajektorijo, medtem ko ima pospešek dve komponenti, eno tangentno na trajektorijo, drugo pa pravokotno na tangento..

Reference

  1. Beer, F.P. & Johnston Jr., E.R. (1992). Statika in mehanika materialov. McGraw-Hill, Inc..
  2. Dugas, Rene. Zgodovina klasične mehanike. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, str.
  3. David L. Goodstein. (2015). Mehanika 4. avgust 2017, iz Encyclopædia Britannica, inc. Spletna stran: britannica.com.
  4. Uredniki enciklopedije Britannica. (2013). Kinematika. 4. avgust 2017, iz Encyclopædia Britannica, inc. Spletna stran: britannica.com.
  5. Uredniki enciklopedije Britannica. (2016). Kinetika. 4. avgust 2017, iz Encyclopædia Britannica, inc. Spletna stran: britannica.com.
  6. Uredniki enciklopedije Britannica. (2014). Statika. 4. avgust 2017, iz Encyclopædia Britannica, inc. Spletna stran: britannica.com.
  7. Rana, N.C., in Joag, P.S. Klasična mehanika West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, str.