Jaké jsou odvětví mechaniky?

The odvětví mechaniky rozvinutější a známější jsou statika, dynamika nebo kinetika a kinematika. Společně tvoří oblast vědy související s chováním tělesných entit v době, kdy na ně tlačily síly nebo sesuvy půdy..

Podobně mechanika studuje důsledky tělesných entit v jejich prostředí. Vědecká disciplína má svůj původ ve starověkém Řecku se spisy Aristotela a Archimeda.

Během raného novověku zavedli renomovaní vědci jako Isaac Newton a Galileo Galilei to, co je nyní známé jako klasická mechanika..

Jedná se o odvětví klasické fyziky, které se zabývá atomy, které jsou nepohyblivé nebo které padají pomalu, při rychlostech evidentně nižších než je rychlost světla.

Historicky byla klasická mechanika na prvním místě, zatímco kvantová mechanika je relativně nedávný vynález..

Klasická mechanika pochází z pohybových zákonů Isaaca Newtona, zatímco kvantová mechanika byla objevena na počátku 20. století..

Důležitost mechaniky spočívá ve skutečnosti, že ať už jde o klasickou nebo kvantovou kvantitu, představuje nejpřesnější poznatky o fyzikální povaze, které jsou považovány za model pro další takzvané exaktní vědy, jako je matematika, fyzika, chemie. a biologie..

Hlavní obory mechaniky

Mechanika má v moderním světě nesčetné využití. Její rozmanitost studijních oblastí ji vedla k diverzifikaci zahrnující porozumění různým tématům, která jsou základem jiných oborů. Zde jsou hlavní odvětví mechaniky.

Statický

Statika ve fyzice je odvětví mechaniky, které se zabývá silami působícími v nepohyblivých tělesných entitách v rovnovážných podmínkách..

Jeho základy založil před více než 2200 lety starogrécký matematik Archimedes a další při studiu charakteristik silných zesilovačů jednoduchých strojů, jako je páka a hřídel..

Metody a výsledky vědy statiky se osvědčily zejména při navrhování budov, mostů a přehrad, jeřábů a jiných podobných mechanických zařízení..

Aby bylo možné vypočítat rozměry těchto konstrukcí a strojů, musí architekti a inženýři nejprve určit síly spojené s jejich vzájemně propojenými částmi..

• Statické podmínky

1. Statics poskytuje analytické a grafické postupy nezbytné k identifikaci a popisu těchto neznámých sil..
2. Statics předpokládá, že těla, se kterými se zabývá, jsou dokonale tuhá.
3. Tvrdí také, že přidání všech sil působících na entitu v klidu musí být nulové a že nesmí existovat tendence k tomu, aby síly otáčely tělesem kolem jakékoli osy..

Tyto tři podmínky jsou na sobě nezávislé a jejich vyjádření v matematické formě zahrnuje rovnice rovnováhy. Existují tři rovnice, takže lze vypočítat pouze tři neznámé síly.

Pokud existují více než tři neznámé síly, znamená to, že v konstrukci nebo stroji je více komponent, které jsou potřebné k nesení aplikovaného zatížení, nebo že existuje více omezení, než je zapotřebí, aby se zabránilo pohybu těla..

Takovým zbytečným součástem nebo omezením se říká nadbytečné (například stůl se čtyřmi nohami má jednu nadbytečnou nohu) a metoda sil se říká staticky neurčitá..

Dynamické nebo kinetické

Dynamika je odvětví fyzikální vědy a dělení mechaniky, které dominuje studiu pohybu hmotných objektů ve vztahu k fyzikálním faktorům, které na ně působí: síla, hmotnost, impuls, energie..

Kinetika je odvětví klasické mechaniky, které odkazuje na účinek sil a dvojic na pohyb těles, které mají hmotnost..

Autoři, kteří používají výraz „kinetika“, aplikují dynamiku na klasickou mechaniku pohyblivých těles. To kontrastuje se statikou, která odkazuje na tělesa v klidu za rovnovážných podmínek..

Zahrnují v dynamice nebo kinetice popis pohybu z hlediska polohy, rychlosti a zrychlení, kromě vlivu sil, momentů a hmot.

Autoři, kteří nepoužívají termín kinetika, dělí klasickou mechaniku na kinematiku a dynamiku, včetně statiky jako zvláštního případu dynamiky, ve kterém je součet sil a součet dvojic roven nule..

Mohlo by vás zajímat 10 příkladů kinetické energie v každodenním životě.

Kinematika

Kinematika je odvětví fyziky a dělení klasické mechaniky související s geometricky možným pohybem tělesa nebo soustavy těles bez zohlednění zapojených sil, tj. Příčin a účinků pohybů..

Kinematika si klade za cíl poskytnout popis prostorové polohy těles nebo systémů hmotných částic, rychlosti, jakou se částice pohybují (rychlost) a rychlosti, s jakou se jejich rychlost mění (zrychlení).

Pokud nejsou brány v úvahu příčinné síly, jsou popisy pohybu možné pouze pro částice, které mají omezený pohyb, tj. Které se pohybují v určitých drahách. Při neomezeném nebo volném pohybu určují síly tvar dráhy.

Pro částice pohybující se po přímé dráze by seznam odpovídajících pozic a časů představoval vhodné schéma pro popis pohybu částice..

Průběžný popis by vyžadoval matematický vzorec vyjadřující pozici z hlediska času..

Když se částice pohybuje po zakřivené dráze, popis její polohy se stává komplikovanějším a vyžaduje dva nebo tři rozměry..

V takových případech jsou průběžné popisy ve formě jediného grafu nebo matematického vzorce neproveditelné..

• Příklad kinematiky

Polohu částice pohybující se kolem kruhu lze například popsat poloměrem otáčení kruhu, jako je paprsek kola s jedním koncem upevněným ve středu kruhu a druhým koncem připojeným k částice..

Poloměr otáčení je znám jako polohový vektor pro částici, a pokud je úhel mezi ním a pevným poloměrem známý jako funkce času, lze vypočítat velikost rychlosti a zrychlení částice..

Rychlost a zrychlení však mají směr a velikost. Rychlost je vždy tečná k dráze, zatímco zrychlení má dvě složky, jednu tečnou k dráze a druhou kolmou k tečně..

Reference

1. Pivo, F.P. & Johnston Jr., E.R. (1992). Statika a mechanika materiálů. McGraw-Hill, Inc..
2. Dugas, René. Historie klasické mechaniky. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, s. 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mechanika. 4. srpna 2017, od Encyclopædia Britannica, Inc. Webové stránky: britannica.com.
4. Redaktoři Encyklopedie Britannica. (2013). Kinematika. 4. srpna 2017, od Encyclopædia Britannica, Inc. Webové stránky: britannica.com.
5. Redaktoři Encyklopedie Britannica. (2016). Kinetika. 4. srpna 2017, od Encyclopædia Britannica, Inc. Webové stránky: britannica.com.
6. Redaktoři Encyklopedie Britannica. (2014). Statika. 4. srpna 2017, od Encyclopædia Britannica, Inc. Webové stránky: britannica.com.
7. Rana, N.C. a Joag, P.S. Klasická mechanika. West Petal Nagar, Nové Dillí. Tata McGraw-Hill, 1991, s. 6.