Які гілки механіки?

The гілки механіки Більш розвиненими і відомими є статичні, динамічні або кінетичні і кінематичні. Разом вони складають наукову сферу, пов'язану з поведінкою тілесних утворень в момент проштовхування силами або зсувами.

Аналогічно, механіка вивчає наслідки тілесних утворень у їхньому середовищі. Наукова дисципліна бере свій початок у Стародавній Греції з працями Арістотеля і Архімеда.

У ранній сучасний період деякі відомі вчені, такі як Ісаак Ньютон і Галілео Галілей, влаштували те, що зараз називають класичною механікою..

Це гілка класичної фізики, яка має справу з атомами, які є нерухомими або падають повільно, зі швидкістю, яка явно нижче швидкості світла..

Історично класична механіка була першою, а квантова механіка - відносно недавнім винаходом.

Класична механіка виникла із законами руху Ісака Ньютона, в той час як квантова механіка була відкрита на початку 20-го століття.

Важливість механіки полягає в тому, що, будь то класичний або квантовий, це найсуворіше знання, яке існує про фізичну природу і особливо розглядалося як модель для інших так званих точних наук, таких як математика, фізика, хімія та біологія..

Основні галузі механіки

Механіка в сучасному світі багато використовує. Його різноманітність областей дослідження привела його до диверсифікації включити розуміння різних тем, які лежать в основі інших дисциплін. Нижче наведені основні галузі механіки.

Статичний

Статика, у фізиці, є галуззю механіки, яка відповідає за сили, що діють в нерухомих тілесних об'єктах в умовах рівноваги.

Його основи були створені більш ніж 2200 років тому древнім грецьким математиком Архімедом та іншими, вивчаючи характеристики посилення простих машинних сил, таких як важіль і вал.

Методи та результати науки статики виявилися особливо корисними при проектуванні будівель, мостів і гребель, а також кранів та інших подібних механічних пристроїв..

Щоб розрахувати розміри таких конструкцій і машин, архітектори та інженери повинні спочатку визначити сили, які втручаються в їх взаємопов'язані частини.

• Статичні умови

1. Статика забезпечує необхідні аналітичні та графічні процедури для ідентифікації та опису цих невідомих сил.
2. Статика передбачає, що тіла, з якими він займається, є абсолютно жорсткими.
3. Він також стверджує, що додавання всіх повноважень, що діють у суб'єкті в стані спокою, має бути нульовим і що не повинно бути ніяких тенденцій для сил обертати тіло навколо будь-якої осі.

Ці три умови не залежать один від одного і їх вираження в математичній формі включає рівняння рівноваги. Є три рівняння, тому можна обчислити лише три невідомі сили.

Якщо існує більше трьох невідомих сил, це означає, що в структурі або машині є більше компонентів, які необхідні для підтримки навантажень, що застосовуються, або що існує більше обмежень, ніж необхідно, щоб запобігти переміщенню тіла..

Такі непотрібні компоненти або обмеження називаються надлишковими (наприклад, таблиця з чотирма ногами має надлишкову ногу) і кажуть, що силовий метод є статично невизначеним.

Динаміка або кінетика

Динаміка є галуззю фізичної науки і підрозділом механіки, яка домінує в дослідженні руху матеріальних об'єктів по відношенню до фізичних факторів, що впливають на них: сила, маса, імпульс, енергія.

Кінетика - це галузь класичної механіки, яка відноситься до впливу сил і пар на рух тіл, які мають масу.

Автори, які використовують термін «кінетика», застосовують динаміку до класичної механіки рухомих тіл. Це контрастує зі статикою, яка відноситься до спокою органів, в умовах рівноваги.

До них відносяться, в динаміці або кінетиці, опис руху в термінах положення, швидкості і прискорення, крім впливу сил, пар і мас \ t.

Автори, які не використовують термін кінетика, розділяють класичну механіку на кінематику і динаміку, включаючи статику як особливий випадок динаміки, в якому додавання сил і сума пар дорівнюють нулю.

Ви можете бути зацікавлені в 10 прикладах кінетичної енергії в повсякденному житті.

Кінематика

Кінематика є галуззю фізики і підрозділом класичної механіки, пов'язаної з геометрично можливим рухом тіла або системи тіл без урахування залучених сил, тобто причин і наслідків рухів.

Кінематика має на меті надати опис просторового положення тіл або систем матеріальних частинок, швидкості руху частинок (швидкості) і швидкості, з якою їхня швидкість змінюється (прискорення)..

Коли причинно-наслідкові сили не враховуються, описи руху можливі лише для частинок, які мають обмежений рух, тобто рухаються в певних траєкторіях. У русі без обмежень, або вільних, сили визначають шлях шляху.

Для частки, яка рухається по прямій траєкторії, список відповідних позицій і часів буде представляти собою адекватну схему для опису руху частинки.

Безперервний опис вимагав би математичної формули, яка б виражала позицію в термінах часу.

Коли частинка рухається по криволінійному шляху, опис його положення стає більш складним і вимагає двох або трьох вимірів.

У таких випадках безперервні описи у вигляді єдиного графа або математичної формули неможливі.

• Приклад кінематики

Положення частинки, що рухається по колу, наприклад, може описуватися обертовим радіусом кола, як промінь колеса з фіксованим кінцем в центрі кола, а інший кінець прикріплений до частинки.

Радіус обертання відомий як вектор положення для частки і, якщо кут між нею і фіксованим радіусом відомий як функція часу, величину швидкості і прискорення частки можна обчислити..

Однак швидкість і прискорення мають напрямок і величину. Швидкість завжди дотична до траєкторії, в той час як прискорення має дві складові, одну дотичну до траєкторії, а іншу перпендикулярну дотичній.

Список літератури

1. Beer, F.P. & Johnston Jr., E.R. (1992). Статика та механіка матеріалів. McGraw-Hill, Inc..
2. Дугас, Рене. Історія класичної механіки. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Dover Publications Inc, 1988, с.
3. Девід Л. Гудстайн. (2015). Механіка 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, inc. Веб-сайт: britannica.com.
4. Редактори Британської енциклопедії. (2013). Кінематика. 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, inc. Веб-сайт: britannica.com.
5. Редактори Британської енциклопедії. (2016). Кінетика. 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, inc. Веб-сайт: britannica.com.
6. Редактори Британської енциклопедії. (2014). Статика. 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, inc. Веб-сайт: britannica.com.
7. Rana, N.C., і Joag, P.S. Класична механіка Уест Петал Нагар, Нью-Делі. Tata McGraw-Hill, 1991, pg 6.