KOKIOS YRA MECHANIKOS ŠAKOS? - MOKSLAS - 2025

Į labiausiai išsivysčiusių ir gerai žinomi filialai mechanika yra statika, dinamika ar kinetika ir kinematika. Kartu jie sudaro mokslo sritį, susijusią su kūniškų subjektų elgesiu tuo metu, kai juos stumia jėgos ar nuošliaužos.

Panašiai mechanika tiria kūno padarinius jų aplinkoje. Mokslinė disciplina atsirado senovės Graikijoje iš Aristotelio ir Archimedo raštų.

Ankstyvuoju moderniu laikotarpiu tokie garsūs mokslininkai kaip Isaacas Newtonas ir Galileo Galilei įkūrė tai, kas dabar žinoma kaip klasikinė mechanika.

Tai klasikinės fizikos šaka, nagrinėjanti nejudančius atomus arba iškritusius lėtai, greičiu, akivaizdžiai mažesniu nei šviesos greitis.

Istoriškai klasikinė mechanika buvo pirmoji, o kvantinė mechanika - palyginti nesenas išradimas.

Klasikinė mechanika atsirado iš Izaoko Niutono judėjimo dėsnių, o kvantinė mechanika buvo atrasta XX amžiaus pradžioje.

Mechanikos svarba slypi tame, kad nesvarbu, ar tai būtų klasikinė, ar kvantinė, ji sudaro tikriausias žinias, egzistuojančias apie fizinę prigimtį ir buvo ypač vertinamos kaip pavyzdys kitiems vadinamiesiems tiksliajam mokslui, tokiam kaip matematika, fizika, chemija ir biologija.

Pagrindinės mechanikos šakos

Šiuolaikiniame pasaulyje mechanika naudojama daugybe būdų. Dėl įvairių studijų sričių įvairovės ji suprato įvairius dalykus, kuriais grindžiamos kitos disciplinos. Čia yra pagrindinės mechanikos šakos.

Statinis

Statika fizikoje yra mechanikos šaka, nagrinėjanti jėgas, veikiančias nejudriuose kūno kūnuose pusiausvyros sąlygomis.

Jos pagrindus daugiau nei prieš 2200 metų nustatė senovės graikų matematikas Archimedasas ir kiti, tirdami paprastų mašinų, tokių kaip svirtis ir velenas, jėgos stiprinimo savybes.

Statikos mokslo metodai ir rezultatai pasirodė ypač naudingi projektuojant pastatus, tiltus ir užtvankas, taip pat kranus ir kitus panašius mechaninius prietaisus.

Norėdami apskaičiuoti tokių konstrukcijų ir mašinų matmenis, architektai ir inžinieriai pirmiausia turi nustatyti galias, susijusias su jų sujungtomis dalimis.

• Statinės sąlygos

1. Statikoje pateikiamos analitinės ir grafinės procedūros, reikalingos šioms nežinomoms jėgoms identifikuoti ir apibūdinti.
2. Statika daro prielaidą, kad kūnai, kuriais ji užsiima, yra visiškai nelankstūs.
3. Jis taip pat teigia, kad visos jėgos, veikiančios ramybėje esantį objektą, turi būti lygios nuliui ir kad jėgos neturi pasisukti kūno aplink bet kurią ašį.

Šios trys sąlygos yra nepriklausomos viena nuo kitos ir jų išraiška matematinėje formoje apima pusiausvyros lygtis. Yra trys lygtys, todėl galima apskaičiuoti tik tris nežinomas jėgas.

Jei yra daugiau nei trys nežinomos jėgos, tai reiškia, kad konstrukcijoje ar mašinoje yra daugiau komponentų, kurių reikia palaikyti taikomoms apkrovoms, arba kad yra daugiau apribojimų, nei reikia norint neleisti kūnui judėti.

Tokie nereikalingi komponentai ar suvaržymai vadinami nereikalingais (pvz., Stalas su keturiomis kojomis turi vieną nereikalingą koją), o jėgų metodas yra statiškai neapibrėžtas.

Dinaminis ar kinetinis

Dinamika yra fizikos mokslo šaka ir mechanikos poskyris, kuris dominuoja tiriant materialiųjų objektų judėjimą atsižvelgiant į juos veikiančius fizinius veiksnius: jėgą, masę, impulsą, energiją.

Kinetika yra klasikinės mechanikos šaka, kuri nurodo jėgų ir porų poveikį kūno, turinčio masę, judėjimui.

Autoriai, vartojantys terminą „kinetika“, dinamiką taiko klasikinei judančio kūno mechanikai. Tai priešingai nei statinė, kuri nurodo kūnus ramybėje esant pusiausvyros sąlygoms.

Į dinamiką ar kinetiką įeina judesio aprašymas atsižvelgiant į padėtį, greitį ir pagreitį, išskyrus jėgų, sukimo momentų ir masių įtaką.

Autoriai, nevartojantys termino kinetika, klasikinę mechaniką padalija į kinematiką ir dinamiką, įskaitant statiką kaip ypatingą dinamikos atvejį, kai jėgų sudėjimas ir porų suma yra lygi nuliui.

Galbūt jus sudomins 10 kinetinės energijos pavyzdžių kasdieniniame gyvenime.

Kinematika

Kinematika yra fizikos šaka ir klasikinės mechanikos poskyris, susijęs su geometriniu galimu kūno ar kūnų sistemos judėjimu, neatsižvelgiant į veikiančias jėgas, tai yra į judesių priežastis ir padarinius.

Kinematika siekiama pateikti kūno dalelių ar medžiagų dalelių erdvinės padėties aprašymą, greitį, kuriuo dalelės juda (greitį), ir greitį, kuriuo keičiasi jų greitis (pagreitis).

Kai neatsižvelgiama į priežastines jėgas, judesį apibūdinti įmanoma tik toms dalelėms, kurios juda ribotai, ty juda tam tikromis trajektorijomis. Esant neribotam ar laisvam judesiui, jėgos nustato kelio formą.

Jei dalelė juda tiesiu keliu, atitinkama padėties ir laiko sąrašas būtų tinkama schema dalelės judesiui apibūdinti.

Nenutrūkstamam aprašymui reikalinga matematinė formulė, išreiškianti poziciją laiko atžvilgiu.

Kai dalelė juda išlenktu keliu, jos padėties aprašymas tampa sudėtingesnis ir reikalauja dviejų ar trijų matmenų.

Tokiais atvejais tęstiniai aprašymai vieno grafiko ar matematinės formulės forma yra neįmanomi.

• Kinematikos pavyzdys

Pavyzdžiui, dalelės, judančios apskritime, padėtis gali būti apibūdinta besisukančiu apskritimo spinduliu, pavyzdžiui, rato stipinai, kurių vienas galas pritvirtintas apskritimo centre, o kitas galas pritvirtintas prie dalelės.

Sukimosi spindulys yra žinomas kaip dalelės padėties vektorius, o jei kampas tarp jos ir fiksuoto spindulio žinomas kaip laiko funkcija, galima apskaičiuoti dalelės greičio ir pagreičio dydį.

Tačiau greitis ir pagreitis turi kryptį ir dydį. Greitis visada yra liestinės trajektorijai, tuo tarpu pagreitis turi du komponentus: vieną liečiantį kelią, o kitą statmeną tangentui.

Nuorodos

1. Alus, FP ir Johnston Jr, ER (1992). Medžiagų statika ir mechanika. „McGraw-Hill, Inc.“
2. Dugas, Rene. Klasikinės mechanikos istorija. Niujorkas, NY: „Dover Publications Inc“, 1988, 19 psl.
3. Davidas L. Goodsteinas. (2015). Mechanika. 2017 m. Rugpjūčio 04 d., Iš „Encyclopædia Britannica, inc. Svetainė: britannica.com.
4. „Encyclopædia Britannica“ redaktoriai. (2013). Kinematika. 2017 m. Rugpjūčio 04 d., Iš „Encyclopædia Britannica, inc. Svetainė: britannica.com.
5. „Encyclopædia Britannica“ redaktoriai. (2016). Kinetika. 2017 m. Rugpjūčio 04 d., Iš „Encyclopædia Britannica, inc. Svetainė: britannica.com.
6. „Encyclopædia Britannica“ redaktoriai. (2014). Statika. 2017 m. Rugpjūčio 04 d., Iš „Encyclopædia Britannica, inc. Svetainė: britannica.com.
7. Rana, NC ir Joag, PS klasikinė mechanika. West Petal Nagar, Naujasis Delis. Tata McGraw-Hill, 1991, 6 psl.