MITKÄ OVAT MEKANIIKAN HAARAT? - TIEDE - 2026

Kehittynein ja tunnettu oksat mekaniikka ovat statiikan, dynamiikka tai kinetiikkaa, ja kinematiikka. Yhdessä ne muodostavat tieteen alueen, joka liittyy kehon käyttäytymiseen voimien tai maanvyörymien ajautumisen hetkellä.

Samoin mekaniikka tutkii ruumiillisten kokonaisuuksien vaikutuksia ympäristöönsä. Tieteellinen tiede on peräisin muinaisesta Kreikasta Aristoteleen ja Archimedeksen kirjoituksista.

Varhaisen modernin ajanjakson aikana tunnetut tutkijat, kuten Isaac Newton ja Galileo Galilei, perustivat nykyään klassisen mekaniikan.

Se on klassisen fysiikan haara, joka käsittelee atomit, jotka ovat liikkumattomia tai saostuvat hitaasti, nopeudella, joka on selvästi pienempi kuin valon nopeus.

Historiallisesti klassinen mekaniikka tuli ensin, kun taas kvanttimekaniikka on suhteellisen uusi keksintö.

Klassinen mekaniikka sai alkunsa Isaac Newtonin liikelaista, kun taas kvanttimekaniikka löydettiin 1900-luvun alkupuolella.

Mekaniikan merkitys on siinä, että se on klassinen vai kvantti, se muodostaa kaikkein tietyn tiedon, joka on olemassa fyysisestä luonnosta, ja sitä on pidetty erityisesti mallina muille ns. Tarkkaa tieteille, kuten matematiikka, fysiikka, kemia ja biologia.

Mekaniikan pääalat

Mekaniikalla on lukemattomia käyttömahdollisuuksia nykymaailmassa. Hänen monipuolinen opiskelualueensa ansiosta hän on monipuolistunut kattamaan ymmärryksen eri aiheista, jotka ovat muiden tieteenalojen taustalla. Tässä ovat mekaniikan päähaarat.

Staattinen

Fysiikan statiikka on mekaniikan haara, joka käsittelee voimia, jotka toimivat liikkumattomissa ruumiillisissa olosuhteissa tasapainossa.

Muun Kreikan matemaatikko Archimedes ja muut perustivat sen perustan yli 2200 vuotta sitten tutkiessaan yksinkertaisten koneiden, kuten vivun ja akselin, voimaa vahvistavia ominaisuuksia.

Statiikan tutkimuksen menetelmät ja tulokset ovat osoittautuneet erityisen hyödyllisiksi rakennusten, siltojen ja patojen sekä nostureiden ja muiden vastaavien mekaanisten laitteiden suunnittelussa.

Tällaisten rakenteiden ja koneiden mittojen laskemiseksi arkkitehtien ja insinöörien on ensin määritettävä toisiinsa liitettyjen osien voimat.

• Staattiset olosuhteet

1. Statiikka tarjoaa tarvittavat analyyttiset ja graafiset menetelmät näiden tuntemattomien voimien tunnistamiseksi ja kuvaamiseksi.
2. Statiikka olettaa, että sen käsittelemät elimet ovat täysin jäykkiä.
3. Hän väittää myös, että kaikkien levossa olevaan kokonaisuuteen vaikuttavien voimien lisäyksen on oltava nolla ja että voimilla ei saa olla taipumusta pyöriä vartaloa minkään akselin ympäri.

Nämä kolme ehtoa ovat toisistaan ​​riippumattomia ja niiden ilmaisu matemaattisessa muodossa sisältää tasapainon yhtälöt. Yhtälöitä on kolme, joten vain kolme tuntematonta voimaa voidaan laskea.

Jos tuntemattomia voimia on enemmän kuin kolme, se tarkoittaa, että rakenteessa tai koneessa on enemmän komponentteja, joita tarvitaan tukemaan kohdistettuja kuormia, tai että rajoituksia on enemmän kuin tarvitaan korin liikkumisen estämiseksi.

Tällaisia ​​tarpeettomia komponentteja tai rajoituksia kutsutaan tarpeettomiksi (esim. Neljällä jalalla olevassa pöydässä on yksi redundantti jalka) ja voimamenetelmän sanotaan olevan staattisesti määrittelemätön.

Dynaaminen tai kineettinen

Dynamiikka on fysiikan haara ja mekaniikan osa-alue, joka hallitsee aineellisten esineiden liikkumisen tutkimusta suhteessa niihin vaikuttaviin fysikaalisiin tekijöihin: voima, massa, impulssi, energia.

Kinetiikka on klassisen mekaniikan haara, joka viittaa voimien ja parien vaikutukseen kappaleiden liikkeessä, joilla on massa.

Kirjailijat, jotka käyttävät termiä "kinetiikka", käyttävät dynamiikkaa klassiseen liikkuvaan kehon mekaniikkaan. Tämä on päinvastoin kuin staattinen, joka viittaa ruumiisiin levossa, tasapaino-olosuhteissa.

Dynamiikkaan tai kinetiikkaan sisältyy liikkeen kuvaus sijainnin, nopeuden ja kiihtyvyyden suhteen, lukuun ottamatta voimien, vääntömomentien ja massojen vaikutusta.

Kirjailijat, jotka eivät käytä termiä kinetiikka, jakavat klassisen mekaniikan kinematiikkaan ja dynamiikkaan, mukaan lukien statiikka erityisenä dynamiikan tapauksena, jossa voimien summa ja parien summa ovat yhtä suuret kuin nolla.

Saatat olla kiinnostunut 10 esimerkistä kineettisen energian arjesta.

kinematiikka

Kinematiikka on fysiikan haara ja klassisen mekaniikan osa-alue, joka liittyy kehon tai runkojärjestelmän geometrisesti mahdolliseen liikkeeseen ottamatta huomioon mukana olevia voimia, ts. Liikkeiden syitä ja vaikutuksia.

Kinematiikan tavoitteena on antaa kuvaus kappaleiden tai ainepartikkelijärjestelmien tilallisesta sijainnista, hiukkasten liikkumisen nopeudesta (nopeudesta) ja nopeudesta, jolla niiden nopeus muuttuu (kiihtyvyys).

Kun syy-voimia ei oteta huomioon, liikkeen kuvaukset ovat mahdollisia vain hiukkasille, joilla on rajoitettu liike, ts. Jotka liikkuvat tietyillä raiteilla. Rajoittamattomassa tai vapaassa liikkeessä voimat määräävät polun muodon.

Suoraa polkua liikkuvalle hiukkaselle luettelo vastaavista paikoista ja ajoista muodostaisi sopivan kaavan hiukkasen liikkeen kuvaamiseksi.

Jatkuva kuvaus edellyttäisi matemaattista kaavaa, joka ilmaisee aseman ajan suhteen.

Kun hiukkanen liikkuu kaarevalla polulla, sen sijainnin kuvaus tulee monimutkaisemmaksi ja vaatii kaksi tai kolme ulottuvuutta.

Tällaisissa tapauksissa jatkuvat kuvaukset yhden kaavion tai matemaattisen kaavan muodossa eivät ole toteutettavissa.

• Esimerkki kinematiikasta

Esimerkiksi ympyrässä liikkuvan hiukkasen sijainti voidaan kuvata ympyrän pyörivällä säteellä, kuten pyörän pylväs, jonka toinen pää on kiinnitetty ympyrän keskelle ja toinen pää kiinni hiukkasiin.

Pyörimissäde tunnetaan hiukkasen sijaintivektorina, ja jos sen ja kiinteän säteen välinen kulma tunnetaan ajan funktiona, hiukkasen nopeuden ja kiihtyvyyden suuruus voidaan laskea.

Nopeudella ja kiihtyvyydellä on kuitenkin suunta ja suuruus. Nopeus on aina tangentti polulle, kun taas kiihtyvyydellä on kaksi komponenttia, yksi tangentti reitille ja toinen kohtisuorassa tangenttiin.

Viitteet

1. Beer, FP & Johnston Jr, ER (1992). Materiaalien statiikka ja mekaniikka. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene. Klassisen mekaniikan historia. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, s. 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mekaniikka. 4. elokuuta 2017, julkaisijalta Encyclopædia Britannica, inc. Verkkosivusto: britannica.com.
4. Encyclopædia Britannican toimittajat. (2013). Kinematiikka. 4. elokuuta 2017, julkaisijalta Encyclopædia Britannica, inc. Verkkosivusto: britannica.com.
5. Encyclopædia Britannican toimittajat. (2016). Kinetiikka. 4. elokuuta 2017, julkaisijalta Encyclopædia Britannica, inc. Verkkosivusto: britannica.com.
6. Encyclopædia Britannican toimittajat. (2014). Statiikka. 4. elokuuta 2017, julkaisijalta Encyclopædia Britannica, inc. Verkkosivusto: britannica.com.
7. Rana, NC, ja Joag, PS Classical Mechanics. West Petal Nagar, Uusi Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, s. 6.