- Glavne veje mehanike
- Statični
- Statični pogoji
- Dinamična ali kinetična
- Kinematika
- Primer kinematike
- Reference
V najbolj razvitih in znane veje mehanike so statike dinamika ali kinetika in kinematika. Skupaj tvorita področje znanosti, povezano z vedenjem telesnih subjektov v trenutku, ko jih sile ali plazovi potisnejo.
Podobno mehanika proučuje posledice telesnih entitet v njihovem okolju. Znanstvena disciplina izvira iz antične Grčije s spisi Aristotela in Arhimeda.
V zgodnjem modernem obdobju so priznani znanstveniki, kot sta Isaac Newton in Galileo Galilei, ustanovili tisto, kar je danes znano kot klasična mehanika.
Gre za vejo klasične fizike, ki se ukvarja z atomi, ki so nepremični ali se oborijo počasi, s hitrostmi, očitno manjšimi od svetlobne hitrosti.
Zgodovinsko gledano je na prvo mesto prišla klasična mehanika, kvantna mehanika pa relativno nov izum.
Klasična mehanika je nastala po zakonih gibanja Isaaca Newtona, medtem ko je bila kvantna mehanika odkrita v začetku 20. stoletja.
Pomembnost mehanike je v tem, da je klasična ali kvantna najprimernejša veda o fizični naravi in je še posebej videti kot model za druge tako imenovane natančne vede, kot so matematika, fizika, kemija in biologija.
Glavne veje mehanike
Mehanika ima v sodobnem svetu nešteto uporab. Raznolikost študijskih področij jo je privedla do raznovrstnosti, da bi vključila razumevanje različnih tem, ki so osnova drugih disciplin. Tu so glavne veje mehanike.
Statični
Statika, v fiziki, je veja mehanike, ki se ukvarja s silami, ki delujejo v nepremičnih telesnih entitetah v ravnotežnih razmerah.
Njene temelje je pred več kot 2200 leti postavil starogrški matematik Arhimed in drugi, medtem ko je preučeval značilnosti ojačevanja sile preprostih strojev, kot sta ročica in gred.
Metode in rezultati znanosti o statiki so se izkazali za posebej uporabne pri načrtovanju zgradb, mostov in jezov, pa tudi žerjavov in drugih podobnih mehanskih naprav.
Za izračun dimenzij takšnih konstrukcij in strojev morajo arhitekti in inženirji najprej določiti pristojnosti, ki so vključene v njihove medsebojno povezane dele.
- Statika ponuja analitične in grafične postopke, potrebne za prepoznavanje in opisovanje teh neznanih sil.
- Statika predvideva, da so telesa, s katerimi se ukvarja, popolnoma toga.
- Prav tako meni, da mora biti seštevanje vseh moči, ki delujejo na subjekt v mirovanju, nič in da sile ne smejo vrteti telesa okoli katere koli osi.
Ti trije pogoji so med seboj neodvisni in njihovo izražanje v matematični obliki vključuje enačbe ravnotežja. Obstajajo tri enačbe, zato je mogoče izračunati le tri neznane sile.
Če je več kot tri neznane sile, to pomeni, da je v konstrukciji ali stroju več sestavnih delov, ki so potrebni za podpiranje uporabljenih bremen ali da obstaja več omejitev, kot je potrebnih za preprečitev premikanja telesa.
Takšne nepotrebne sestavine ali omejitve imenujemo odvečne (npr. Tabela s štirimi nogami ima eno odvečno nogo), metoda sil pa naj bi bila statično nedoločena.
Dinamična ali kinetična
Dinamika je veja fizikalne znanosti in pododdelek mehanike, ki prevladuje v preučevanju gibanja materialnih predmetov glede na fizikalne dejavnike, ki na njih vplivajo: sila, masa, zagon, energija.
Kinetika je veja klasične mehanike, ki se nanaša na vpliv sil in parov na gibanje teles, ki imajo maso.
Avtorji, ki uporabljajo izraz "kinetika", uporabljajo klasično mehaniko gibljivih teles. To je v nasprotju s statičnim, ki se nanaša na telesa v mirovanju v ravnotežnih pogojih.
V dinamiko ali kinetiko so poleg vpliva sil, navora in mase vključeni tudi opis gibanja glede na položaj, hitrost in pospešek.
Avtorji, ki ne uporabljajo izraza kinetika, klasično mehaniko razdelijo na kinematiko in dinamiko, vključno s statiko kot posebnim primerom dinamike, pri kateri je seštevanje sil in vsota parov enako nič.
Morda vas bo zanimalo 10 primerov kinetične energije v vsakdanjem življenju.
Kinematika
Kinematika je veja fizike in pododdelek klasične mehanike, povezan z geometrijsko možnim gibanjem telesa ali sistema teles, ne da bi upoštevali vpletene sile, torej vzroke in posledice gibov.
Namen kinematike je opis prostorskega položaja teles ali sistemov materialnih delcev, hitrosti gibanja delcev (hitrost) in hitrosti spreminjanja njihove hitrosti (pospešek).
Kadar vzročne sile niso upoštevane, so opisi gibanja možni le za delce, ki imajo omejeno gibanje, torej se premikajo po določenih progah. V neomejenem ali prostem gibanju sile določajo obliko poti.
Za delce, ki se premikajo po ravni poti, bi seznam ustreznih položajev in časov predstavljal primerno shemo za opis gibanja delca.
Nenehni opis bi potreboval matematično formulo, ki bi izrazila položaj glede na čas.
Ko se delček premakne po ukrivljeni poti, se opis njegovega položaja zaplete bolj in zahteva dve ali tri dimenzije.
V takih primerih neprekinjeni opisi v obliki posameznega grafa ali matematične formule niso izvedljivi.
Na primer položaj delca, ki se giblje po krogu, lahko opišemo z vrtečim se polmerom kroga, kot je trnek kolesa z enim koncem, ki je pritrjen na sredini kroga, drugi konec pa je pritrjen na delček.
Polmer vrtenja je poznan kot vektor položaja delca, in če je kot med njim in fiksnim polmerom znan kot funkcija časa, se lahko izračuna velikost hitrosti in pospeška delca.
Vendar imata hitrost in pospešek smer in velikost. Hitrost je vedno tangenta na poti, medtem ko ima pospešek dve komponenti, eno tangentno na pot in drugo pravokotno na tangento.
Reference
- Beer, FP in Johnston Jr, ER (1992). Statika in mehanika materialov. McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, Rene. Zgodovina klasične mehanike. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, str. 19.
- David L. Goodstein (2015). Mehanika. 04. avgusta 2017, iz Encyclopædia Britannica, vklj. Spletna stran: britannica.com
- Uredniki Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematika. 04. avgusta 2017, iz Encyclopædia Britannica, vklj. Spletna stran: britannica.com
- Uredniki Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetika. 04. avgusta 2017, iz Encyclopædia Britannica, vklj. Spletna stran: britannica.com
- Uredniki Encyclopædia Britannica. (2014). Statika. 04. avgusta 2017, iz Encyclopædia Britannica, vklj. Spletna stran: britannica.com
- Rana, NC in Joag, PS Classical Mechanics. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, str. 6.