- Principalele ramuri ale mecanicii
- Static
- Condiții statice
- Dinamic sau cinetic
- Cinematică
- Exemplu cinematic
- Referințe
Cele mai dezvoltate și cunoscute ramuri ale mecanicii sunt statica, dinamica sau cinetica și cinematica. Împreună formează o zonă de știință legată de comportamentul entităților trupești în momentul în care sunt împinși de puteri sau alunecări de teren.
În mod similar, mecanica studiază consecințele entităților corporale în mediul lor. Disciplina științifică își are originile în Grecia antică cu scrierile lui Aristotel și Arhimede.
În perioada modernă timpurie, oameni de știință renumiți precum Isaac Newton și Galileo Galilei au stabilit ceea ce este cunoscut acum ca mecanică clasică.
Este o ramură a fizicii clasice care se ocupă cu atomii imobili sau care se precipită încet, cu viteze evident mai mici decât viteza luminii.
Istoric, mecanica clasică a venit pe primul loc, în timp ce mecanica cuantică este o invenție relativ recentă.
Mecanica clasică a luat naștere din legile mișcării lui Isaac Newton, în timp ce mecanica cuantică a fost descoperită la începutul secolului XX.
Importanța mecanicii constă în faptul că, indiferent dacă este clasică sau cuantică, aceasta constituie cele mai sigure cunoștințe care există despre natura fizică și a fost văzută mai ales ca model pentru alte așa-numite științe exacte, cum ar fi matematica, fizica, chimia și biologia.
Principalele ramuri ale mecanicii
Mecanica are o multitudine de utilizări în lumea modernă. Diversitatea ei de domenii de studiu a determinat-o să se diversifice pentru a cuprinde înțelegerea diferitelor teme care stau la baza altor discipline. Iată principalele ramuri ale mecanicii.
Static
Statica, în fizică, este ramura mecanicii care se ocupă de puterile care operează în entități corporale imobile în condiții de echilibru.
Bazele sale au fost înființate în urmă cu mai bine de 2.200 de ani de matematicianul grec Arhimede și alții, studiind în același timp caracteristicile de amplificare a forței de mașini simple, cum ar fi pârghia și arborele.
Metodele și rezultatele științei staticii s-au dovedit deosebit de utile în proiectarea clădirilor, podurilor și barajelor, precum și macarale și alte dispozitive mecanice similare.
Pentru a calcula dimensiunile unor astfel de structuri și mașini, arhitecții și inginerii trebuie să determine mai întâi puterile implicate în piesele lor interconectate.
- Statica oferă procedurile analitice și grafice necesare pentru identificarea și descrierea acestor forțe necunoscute.
- Statica presupune că organismele cu care se ocupă sunt perfect rigide.
- El susține, de asemenea, că adăugarea tuturor puterilor care operează pe o entitate în repaus trebuie să fie zero și că nu trebuie să existe tendința ca forțele să rotească corpul în jurul vreunei axe.
Aceste trei condiții sunt independente între ele, iar expresia lor sub formă matematică include ecuațiile echilibrului. Există trei ecuații, deci doar trei forțe necunoscute pot fi calculate.
Dacă există mai mult de trei forțe necunoscute, înseamnă că există mai multe componente în structură sau mașină care sunt necesare pentru a susține sarcinile aplicate sau că există mai multe restricții decât sunt necesare pentru a împiedica mișcarea corpului.
Astfel de componente sau constrângeri inutile sunt denumite redundante (de exemplu, o masă cu patru picioare are un picior redundant) și se spune că metoda forțelor este statică nedeterminată.
Dinamic sau cinetic
Dinamica este ramura științei fizice și o subdiviziune a mecanicii care domină studiul mișcării obiectelor materiale în raport cu factorii fizici care îi afectează: forța, masa, impulsul, energia.
Cinetica este ramura mecanicii clasice care se referă la efectul forțelor și cuplurilor asupra mișcării corpurilor care au masă.
Autorii care folosesc termenul „cinetică” aplică dinamica mecanicii clasice în mișcare a corpului. Acest lucru este în contrast cu statica, care se referă la corpuri în repaus, în condiții de echilibru.
Sunt incluse în dinamică sau cinetică descrierea mișcării în ceea ce privește poziția, viteza și accelerația, în afară de influența forțelor, cuplurilor și maselor.
Autorii care nu utilizează termenul cinetică împart mecanica clasică în cinematică și dinamică, inclusiv statica ca un caz special de dinamică în care adăugarea forțelor și suma perechilor sunt egale cu zero.
Ați putea fi interesat de 10 exemple de energie cinetică în viața de zi cu zi.
Cinematică
Cinematica este o ramură a fizicii și o subdiviziune a mecanicii clasice legate de mișcarea geometrică posibilă a unui corp sau a unui sistem de corpuri, fără a lua în considerare forțele implicate, adică cauzele și efectele mișcărilor.
Cinematica își propune să ofere o descriere a poziției spațiale a corpurilor sau a sistemelor de particule materiale, viteza cu care se mișcă particulele (viteza) și viteza cu care se schimbă viteza (accelerația).
Atunci când forțele cauzale nu sunt luate în considerare, descrierile mișcării sunt posibile numai pentru particulele care au mișcare restricționată, adică se mișcă în anumite traiectorii. În mișcare fără restricții sau libere, forțele determină forma căii.
Pentru o particulă care se deplasează de-a lungul unei căi drepte, o listă de poziții și timpi corespunzători ar constitui o schemă potrivită pentru a descrie mișcarea particulei.
O descriere continuă ar necesita o formulă matematică care să exprime poziția în termeni de timp.
Atunci când o particulă se deplasează pe o cale curbă, descrierea poziției sale devine mai complicată și necesită două sau trei dimensiuni.
În astfel de cazuri, descrierile continue sub forma unui singur grafic sau formulă matematică nu sunt fezabile.
Poziția unei particule care se deplasează pe un cerc, de exemplu, poate fi descrisă printr-o rază de rotație a cercului, precum raza unei roți cu un capăt fixat în centrul cercului și celălalt capăt atașat la particule.
Raza de rotație este cunoscută sub denumirea de vector de poziție pentru particule, iar dacă unghiul dintre aceasta și o rază fixă este cunoscut ca funcție a timpului, magnitudinea vitezei și accelerației particulei poate fi calculată.
Cu toate acestea, viteza și accelerația au direcție și amploare. Viteza este întotdeauna tangentă cu calea, în timp ce accelerația are două componente, una tangentă pe cale și cealaltă perpendiculară pe tangent.
Referințe
- Beer, FP & Johnston Jr, ER (1992). Statica și mecanica materialelor. McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, Rene. O istorie a mecanicii clasice. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, p. 19.
- David L. Goodstein. (2015). Mecanică. 04 august 2017, de la Encyclopædia Britannica, inc. Site web: britannica.com.
- Redactorii Encyclopædia Britannica. (2013). Cinematică. 04 august 2017, de la Encyclopædia Britannica, inc. Site web: britannica.com.
- Redactorii Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetics. 04 august 2017, de la Encyclopædia Britannica, inc. Site web: britannica.com.
- Redactorii Encyclopædia Britannica. (2014). Statică. 04 august 2017, de la Encyclopædia Britannica, inc. Site web: britannica.com.
- Rana, NC și Joag, mecanici clasici PS. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, pg 6.