Hva er grenene av mekanikk?

1642
Egbert Haynes

De grener av mekanikk mer utviklet og kjent er statikk, dynamikk eller kinetikk og kinematikk. Sammen utgjør de et vitenskapsområde relatert til oppførselen til kroppslige enheter på det tidspunktet de blir presset av makter eller skred..

Likeledes studerer mekanikere konsekvensene av kroppslige enheter i sitt miljø. Den vitenskapelige disiplinen har sin opprinnelse i det gamle Hellas med skrifter av Aristoteles og Archimedes.

I løpet av den tidlige moderne perioden etablerte anerkjente forskere som Isaac Newton og Galileo Galilei det som nå er kjent som klassisk mekanikk..

Det er en gren av klassisk fysikk som tar for seg atomer som er urørlige eller som faller sakte, med hastigheter som tydeligvis er mindre enn lysets hastighet..

Historisk sett kom klassisk mekanikk først, mens kvantemekanikk er en relativt ny oppfinnelse..

Klassisk mekanikk stammer fra Isaac Newtons bevegelseslover mens kvantemekanikk ble oppdaget tidlig på 1900-tallet..

Viktigheten av mekanikk ligger i det faktum at det, enten det er klassisk eller kvantemessig, utgjør den mest sikre kunnskapen som finnes om fysisk natur, og har blitt spesielt sett på som en modell for andre såkalte eksakte vitenskaper som matematikk, fysikk, kjemi og biologi..

Hovedgrener av mekanikk

Mekanikk har et utall bruksområder i den moderne verden. Hennes mangfold av studieområder har fått henne til å diversifisere for å omfatte forståelsen av forskjellige temaer som ligger til grunn for andre fagområder. Her er de viktigste grenene av mekanikk.

Statisk

Statikk, i fysikk, er den grenen av mekanikk som omhandler kreftene som opererer i immobile kroppslige enheter i likevektsforhold..

Fundamentet ble etablert for mer enn 2200 år siden av den gamle greske matematikeren Archimedes og andre, mens de studerte de styrkeforsterkende egenskapene til enkle maskiner som spaken og akselen..

Metodene og resultatene fra statisk vitenskap har vist seg å være spesielt nyttige i utformingen av bygninger, broer og demninger, så vel som kraner og andre lignende mekaniske innretninger..

For å beregne dimensjonene til slike konstruksjoner og maskiner, må arkitekter og ingeniører først bestemme kreftene som er involvert i deres sammenkoblede deler..

  • Statiske forhold

  1. Statics gir de analytiske og grafiske prosedyrene som er nødvendige for å identifisere og beskrive disse ukjente kreftene..
  2. Statics antar at kroppene den håndterer er helt stive.
  3. Han mener også at tillegg av alle krefter som opererer på en enhet i ro må være null, og at det ikke må være noen tendens til at kreftene roterer kroppen rundt en hvilken som helst akse..

Disse tre forholdene er uavhengige av hverandre, og deres uttrykk i matematisk form inkluderer ligningene i likevekt. Det er tre ligninger, så bare tre ukjente krefter kan beregnes.

Hvis det er mer enn tre ukjente krefter, betyr det at det er flere komponenter i konstruksjonen eller maskinen som er nødvendige for å støtte de påførte lastene, eller at det er flere begrensninger enn det som er nødvendig for å forhindre at kroppen beveger seg..

Slike unødvendige komponenter eller begrensninger kalles overflødige (for eksempel har et bord med fire ben ett overflødig ben) og kreftemetoden sies å være statisk ubestemt..

Dynamisk eller kinetisk

Dynamikk er grenen av fysikk og underavdeling av mekanikk som dominerer studiet av bevegelsen av materielle objekter i forhold til de fysiske faktorene som påvirker dem: kraft, masse, impuls, energi..

Kinetikk er den grenen av klassisk mekanikk som refererer til effekten av krefter og par på bevegelsen av legemer som har masse..

Forfattere som bruker begrepet "kinetikk" bruker dynamikk til klassisk bevegelige kroppsmekanikk. Dette står i kontrast til statikk, som refererer til legemer i ro, under likevektsforhold..

De inkluderer, i dynamikk eller kinetikk, beskrivelsen av bevegelsen når det gjelder posisjon, hastighet og akselerasjon, bortsett fra påvirkning av krefter, dreiemomenter og masser.

Forfattere som ikke bruker begrepet kinetikk, deler klassisk mekanikk i kinematikk og dynamikk, inkludert statikk som et spesielt tilfelle av dynamikk der tillegg av krefter og summen av parene er lik null..

Du kan være interessert i 10 eksempler på kinetisk energi i dagliglivet.

Kinematikk

Kinematikk er en gren av fysikk og en underavdeling av klassisk mekanikk relatert til den geometrisk mulige bevegelsen til et legeme eller et legemsystem uten å ta hensyn til kreftene som er involvert, det vil si årsakene og effektene av bevegelsene..

Kinematikken har som mål å gi en beskrivelse av den romlige posisjonen til legemer eller systemer av materialpartikler, hastigheten som partiklene beveger seg (hastighet) og hastigheten som hastigheten deres endres (akselerasjon).

Når ikke årsakskrefter blir tatt i betraktning, er beskrivelser av bevegelse bare mulig for partikler som har begrenset bevegelse, det vil si som beveger seg i bestemte baner. I ubegrenset eller fri bevegelse bestemmer krefter formen på stien.

For en partikkel som beveger seg langs en rett bane, vil en liste over tilsvarende posisjoner og tider utgjøre et passende skjema for å beskrive partikkelens bevegelse..

En kontinuerlig beskrivelse vil kreve en matematisk formel som uttrykker posisjonen når det gjelder tid..

Når en partikkel beveger seg på en buet bane, blir beskrivelsen av posisjonen mer komplisert og krever to eller tre dimensjoner..

I slike tilfeller er kontinuerlige beskrivelser i form av en enkelt graf eller matematisk formel ikke mulig..

  • Kinematikkeksempel

Posisjonen til en partikkel som beveger seg rundt en sirkel, kan for eksempel beskrives ved en roterende radius av sirkelen, som eiken til et hjul med den ene enden festet i sentrum av sirkelen og den andre enden festet til partikkelen..

Rotasjonsradiusen er kjent som posisjonsvektoren for partikkelen, og hvis vinkelen mellom den og en fast radius er kjent som en funksjon av tiden, kan størrelsen på partikkelens hastighet og akselerasjon beregnes..

Imidlertid har hastighet og akselerasjon retning og størrelse. Hastighet er alltid tangent til banen, mens akselerasjon har to komponenter, en tangent til banen og den andre vinkelrett på tangenten..

Referanser

  1. Øl, F.P. & Johnston Jr, E.R. (1992). Statikk og materialmekanikk. McGraw-Hill, Inc..
  2. Dugas, Rene. En historie om klassisk mekanikk. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, s. 19.
  3. David L. Goodstein. (2015). Mekanikk. 4. august 2017, fra Encyclopædia Britannica, inc. Nettsted: britannica.com.
  4. Redaksjonen for Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematikk. 4. august 2017, fra Encyclopædia Britannica, inc. Nettsted: britannica.com.
  5. Redaksjonen for Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetikk. 4. august 2017, fra Encyclopædia Britannica, inc. Nettsted: britannica.com.
  6. Redaksjonen for Encyclopædia Britannica. (2014). Statikk. 4. august 2017, fra Encyclopædia Britannica, inc. Nettsted: britannica.com.
  7. Rana, N.C., og Joag, P.S. Klassisk mekanikk. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, s. 6.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.