HVAD ER MEKANIKERNES GRENE? - VIDENSKAB - 2025

De mest udviklede og velkendte grene af mekanik er statik, dynamik eller kinetik og kinematik. Sammen udgør de et videnskabsområde relateret til opførsel af kropslige enheder i det øjeblik, hvor de skubbes af magter eller jordskred.

Tilsvarende studerer mekanikeren konsekvenserne af kropslige enheder i deres miljø. Den videnskabelige disciplin har sin oprindelse i det antikke Grækenland med skrifterne fra Aristoteles og Archimedes.

I den tidlige moderne periode etablerede anerkendte videnskabsmænd som Isaac Newton og Galileo Galilei det, der nu er kendt som klassisk mekanik.

Det er en gren af ​​klassisk fysik, der beskæftiger sig med atomer, der er ubevægelige eller som udfælder langsomt, i hastigheder, der tilsyneladende er mindre end lysets hastighed.

Historisk set kom klassisk mekanik først, mens kvantemekanik er en relativt nylig opfindelse.

Klassisk mekanik stammer fra Isaac Newtons bevægelseslove, mens kvantemekanik blev opdaget i begyndelsen af ​​det 20. århundrede.

Mekanikens betydning ligger i det faktum, at det uanset om det er klassisk eller kvante, udgør den mest sikre viden, der findes om fysisk natur og er især blevet set som en model for andre såkaldte eksakte videnskaber som matematik, fysik, kemi og biologi.

Hovedgrene inden for mekanik

Mekanik har et utal af anvendelser i den moderne verden. Hendes forskellige studieområder har ført til, at hun har diversificeret sig til at omfatte forståelsen af ​​forskellige temaer, der ligger til grund for andre discipliner. Her er de vigtigste grene af mekanik.

Statisk

Statik, i fysik, er den gren af ​​mekanik, der beskæftiger sig med de kræfter, der opererer i immobile kropslige enheder under ligevægtsbetingelser.

Dets fundamenter blev etableret for mere end 2.200 år siden af ​​den antikke græske matematiker Archimedes og andre, mens de studerede de kraftforstærkende egenskaber ved enkle maskiner såsom håndtaget og skaftet.

Metoderne og resultaterne af statiske videnskaber har vist sig at være særlige nyttige ved konstruktion af bygninger, broer og dæmninger samt kraner og andre lignende mekaniske apparater.

For at beregne dimensionerne på sådanne strukturer og maskiner, skal arkitekter og ingeniører først bestemme de kræfter, der er involveret i deres sammenkoblede dele.

• Statiske forhold

1. Statics giver de analytiske og grafiske procedurer, der er nødvendige for at identificere og beskrive disse ukendte kræfter.
2. Statik antager, at de organer, den beskæftiger sig med, er perfekt stive.
3. Han hævder også, at tilføjelsen af ​​alle kræfter, der opererer på en enhed i hvile, skal være nul, og at der ikke må være nogen tendens til, at kræfterne roterer kroppen omkring nogen akse.

Disse tre betingelser er uafhængige af hinanden, og deres udtryk i matematisk form inkluderer ligningerne i ligevægt. Der er tre ligninger, så kun tre ukendte kræfter kan beregnes.

Hvis der er mere end tre ukendte kræfter, betyder det, at der er flere komponenter i strukturen eller maskinen, der er nødvendige for at understøtte de påførte belastninger, eller at der er flere begrænsninger end der er behov for for at forhindre kroppen i at bevæge sig.

Sådanne unødvendige komponenter eller begrænsninger kaldes overflødige (f.eks. Et bord med fire ben har et overflødigt ben), og fremgangsmåden med kræfter siges at være statisk ubestemmelig.

Dynamisk eller kinetisk

Dynamik er gren af ​​fysisk videnskab og en underafdeling af mekanik, der dominerer studiet af bevægelse af materielle objekter i forhold til de fysiske faktorer, der påvirker dem: kraft, masse, momentum, energi.

Kinetik er den gren af ​​klassisk mekanik, der henviser til effekten af ​​kræfter og par på bevægelsen af ​​organer, der har masse.

Forfattere, der bruger udtrykket "kinetik" anvender dynamik til klassisk bevægende kropsmekanik. Dette er i modsætning til statisk, der henviser til kroppe i hvile under ligevægtsbetingelser.

Inkluderet i dynamik eller kinetik er beskrivelsen af ​​bevægelse med hensyn til position, hastighed og acceleration bortset fra påvirkning af kræfter, drejningsmomenter og masser.

Forfattere, der ikke bruger udtrykket kinetik, opdeler klassisk mekanik i kinematik og dynamik, herunder statik som et specielt tilfælde af dynamik, hvor tilføjelsen af ​​kræfterne og summen af ​​parene er lig med nul.

Du kan være interesseret i 10 eksempler på kinetisk energi i det daglige liv.

Kinematik

Kinematik er en gren af ​​fysik og en underafdeling af klassisk mekanik relateret til den geometrisk mulige bevægelse af et legeme eller et system af organer uden at overveje de involverede kræfter, det vil sige årsager og virkninger af bevægelserne.

Kinematikken sigter mod at tilvejebringe en beskrivelse af den rumlige position af legemer eller systemer af materialepartikler, den hastighed, hvormed partiklerne bevæger sig (hastighed), og den hastighed, hvormed deres hastighed ændrer sig (acceleration).

Når der ikke tages hensyn til kausale kræfter, er beskrivelser af bevægelse kun mulige for partikler, der har begrænset bevægelse, det vil sige, der bevæger sig i bestemte baner. I ubegrænset eller fri bevægelse bestemmer kræfter formens sti.

For en partikel, der bevæger sig langs en lige sti, ville en liste over tilsvarende positioner og tider udgøre et passende skema til at beskrive partiklens bevægelse.

En kontinuerlig beskrivelse ville kræve en matematisk formel, der udtrykker positionen med hensyn til tid.

Når en partikel bevæger sig på en buet bane, bliver beskrivelsen af ​​dens position mere kompliceret og kræver to eller tre dimensioner.

I sådanne tilfælde er kontinuerlige beskrivelser i form af en enkelt graf eller en matematisk formel ikke gennemførlige.

• Kinematikeksempel

Positionen af ​​en partikel, der bevæger sig på en cirkel, kan for eksempel beskrives ved hjælp af en roterende radius af cirklen, ligesom talet fra et hjul med den ene ende fastgjort i midten af ​​cirklen og den anden ende fastgjort til partiklen.

Rotationsradius er kendt som positionsvektoren for partiklen, og hvis vinklen mellem den og en fast radius er kendt som en funktion af tiden, kan størrelsen af ​​partikelens hastighed og acceleration beregnes.

Hastighed og acceleration har imidlertid retning og størrelse. Hastighed er altid tangent til stien, mens acceleration har to komponenter, den ene tangens til stien og den anden vinkelret på tangenten.

Referencer

1. Beer, FP & Johnston Jr, ER (1992). Statik og mekanik i materialer. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene. En historie med klassisk mekanik. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, s. 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mekanik. 4. august 2017 fra Encyclopædia Britannica, inc. Hjemmeside: britannica.com.
4. Redaktørerne af Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematik. 4. august 2017 fra Encyclopædia Britannica, inc. Hjemmeside: britannica.com.
5. Redaktørerne af Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetics. 4. august 2017 fra Encyclopædia Britannica, inc. Hjemmeside: britannica.com.
6. Redaktørerne af Encyclopædia Britannica. (2014). Statik. 4. august 2017 fra Encyclopædia Britannica, inc. Hjemmeside: britannica.com.
7. Rana, NC og Joag, PS Klassisk mekanik. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, s. 6.