Jakie są gałęzie mechaniki?

The gałęzie mechaniki bardziej rozwinięte i znane są statyczność, dynamika lub kinetyka i kinematyka. Razem tworzą obszar nauki związany z postępowaniem jednostek cielesnych w momencie popychania przez moce lub osuwiska.

Podobnie mechanicy badają konsekwencje cielesnych bytów w ich środowisku. Dyscyplina naukowa ma swoje początki w starożytnej Grecji dzięki pismom Arystotelesa i Archimedesa.

We wczesnym okresie nowożytnym niektórzy znani naukowcy, tacy jak Isaac Newton i Galileo Galilei, ustalili, co jest obecnie znane jako mechanika klasyczna.

Jest to gałąź fizyki klasycznej, która zajmuje się atomami nieruchomymi lub spadającymi powoli, z prędkościami wyraźnie niższymi niż prędkość światła.

Historycznie, mechanika klasyczna była pierwsza, podczas gdy mechanika kwantowa jest stosunkowo nowym wynalazkiem.

Mechanika klasyczna wywodzi się z praw ruchu Izaaka Newtona, a mechanika kwantowa została odkryta na początku XX wieku.

Znaczenie mechaniki polega na tym, że zarówno klasyczna, jak i kwantowa, jest najprawdziwszą wiedzą o naturze fizycznej i jest szczególnie postrzegana jako model dla innych tak zwanych nauk ścisłych, takich jak matematyka, fizyka, chemia i biologia..

Główne gałęzie mechaniki

Mechanika ma wiele zastosowań we współczesnym świecie. Jego różnorodność kierunków studiów doprowadziła go do dywersyfikacji, obejmując rozumienie różnych tematów leżących u podstaw innych dyscyplin. Poniżej główne gałęzie mechaniki.

Statyczny

Statyka w fizyce jest gałęzią mechaniki odpowiedzialną za moce działające w nieruchomych ciałach w warunkach równowagi.

Jego fundamenty zostały założone ponad 2200 lat temu przez starożytnego greckiego matematyka Archimedesa i innych, podczas gdy badano charakterystykę wzmocnienia prostych sił maszynowych, takich jak dźwignia i wał.

Metody i wyniki badań statyki okazały się szczególnie przydatne w projektowaniu budynków, mostów i zapór, a także żurawi i innych podobnych urządzeń mechanicznych.

Aby obliczyć wymiary takich konstrukcji i maszyn, architekci i inżynierowie muszą najpierw określić moce, które interweniują w ich wzajemnie połączonych częściach.

• Warunki statyczne

1. Statyczny zapewnia niezbędne procedury analityczne i graficzne do identyfikacji i opisu tych nieznanych sił.
2. Statyczność zakłada, że ​​ciała, którymi się zajmuje, są doskonale sztywne.
3. Utrzymuje on również, że dodanie wszystkich mocy, które działają w jednostce w spoczynku, musi wynosić zero i że nie może istnieć tendencja sił do obracania ciała wokół dowolnej osi.

Te trzy warunki są od siebie niezależne, a ich wyrażenie w postaci matematycznej obejmuje równania równowagi. Istnieją trzy równania, więc można obliczyć tylko trzy nieznane siły.

Jeśli istnieje więcej niż trzy nieznane siły, oznacza to, że w strukturze lub maszynie jest więcej elementów wymaganych do obsługi przyłożonych obciążeń lub że istnieje więcej ograniczeń, niż jest to konieczne, aby zapobiec przemieszczeniu się ciała..

Takie niepotrzebne składniki lub ograniczenia nazywane są zbędnymi (na przykład stół z czterema nogami ma zbędną nogę) i mówi się, że metoda siły jest statycznie nieokreślona.

Dynamika lub kinetyka

Dynamika jest gałęzią nauk fizycznych i podziału mechaniki, która dominuje w badaniu ruchu obiektów materialnych w odniesieniu do czynników fizycznych, które na nie wpływają: siły, masy, pędu, energii.

Kinetyka to gałąź mechaniki klasycznej, która odnosi się do wpływu sił i par na ruch ciał o masie.

Autorzy, którzy używają terminu „kinetyka”, stosują dynamikę do klasycznej mechaniki ciał ruchomych. Kontrastuje to ze statycznością, która odnosi się do ciał w spoczynku, w warunkach równowagi.

Obejmują one, w dynamice lub kinetyce, opis ruchu pod względem położenia, prędkości i przyspieszenia, oprócz wpływu sił, par i mas.

Autorzy, którzy nie używają terminu kinetyka, dzielą mechanikę klasyczną na kinematykę i dynamikę, w tym statykę, jako szczególny przypadek dynamiki, w którym dodanie sił i suma par są równe zero.

Możesz być zainteresowany 10 przykładami energii kinetycznej w życiu codziennym.

Kinematyka

Kinematyka jest gałęzią fizyki i podziałem mechaniki klasycznej związanym z geometrycznie możliwym ruchem ciała lub układu ciał bez uwzględnienia zaangażowanych sił, to znaczy przyczyn i skutków ruchów.

Kinematyka ma na celu dostarczenie opisu położenia przestrzennego ciał lub układów cząstek materialnych, prędkości, z jaką poruszają się cząstki (prędkość) i prędkości, z jaką zmienia się ich prędkość (przyspieszenie).

Gdy siły przyczynowe nie są brane pod uwagę, opisy ruchu są możliwe tylko dla cząstek, które mają ograniczony ruch, to znaczy poruszają się w pewnych trajektoriach. W ruchu bez ograniczeń lub za darmo siły określają drogę.

Dla cząstki, która porusza się po prostej ścieżce, lista odpowiednich pozycji i czasów stanowiłaby odpowiedni schemat do opisania ruchu cząstki.

Ciągły opis wymagałby wzoru matematycznego, który wyrażałby pozycję pod względem czasu.

Gdy cząstka porusza się po zakrzywionej ścieżce, opis jej położenia staje się bardziej skomplikowany i wymaga dwóch lub trzech wymiarów.

W takich przypadkach ciągłe opisy w postaci pojedynczego wykresu lub wzoru matematycznego nie są wykonalne.

• Przykład kinematyki

Położenie cząstki, która porusza się na kole, na przykład, może być opisane przez obrotowy promień okręgu, jak promień koła z nieruchomym końcem w środku okręgu, a drugi koniec przymocowany do cząstki.

Promień obrotu jest znany jako wektor położenia cząstki i jeśli kąt między nim a stałym promieniem jest znany jako funkcja czasu, można obliczyć wielkość prędkości i przyspieszenia cząstki..

Jednak prędkość i przyspieszenie mają kierunek i wielkość. Prędkość jest zawsze styczna do trajektorii, podczas gdy przyspieszenie ma dwa składniki, jeden styczny do trajektorii, a drugi prostopadły do ​​stycznej.

Referencje

1. Piwo, F.P. & Johnston Jr, E.R. (1992). Statyka i mechanika materiałów. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene. Historia mechaniki klasycznej. Nowy Jork, NY: Dover Publications Inc, 1988, str. 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mechanika 04 sierpnia 2017 r. Z Encyclopædia Britannica, inc. Strona internetowa: britannica.com.
4. Redakcja Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematyka. 04 sierpnia 2017 r. Z Encyclopædia Britannica, inc. Strona internetowa: britannica.com.
5. Redakcja Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetyka. 04 sierpnia 2017 r. Z Encyclopædia Britannica, inc. Strona internetowa: britannica.com.
6. Redakcja Encyclopædia Britannica. (2014). Statyka. 04 sierpnia 2017 r. Z Encyclopædia Britannica, inc. Strona internetowa: britannica.com.
7. Rana, N.C. i Joag, P.S. Klasyczna mechanika West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, str. 6.