VAD ÄR MEKANIKENS GRENAR? - VETENSKAP - 2025

De mest utvecklade och välkända mekanikerna är statik, dynamik eller kinetik och kinematik. Tillsammans utgör de ett vetenskapligt område som är relaterat till kroppsliga enheters beteende i det ögonblick som de drivs av makter eller skred.

På liknande sätt studerar mekanik konsekvenserna av kroppsliga enheter i deras miljö. Den vetenskapliga disciplinen har sitt ursprung i antika Grekland med skrifterna från Aristoteles och Archimedes.

Under den tidiga moderna perioden etablerade kända forskare som Isaac Newton och Galileo Galilei det som nu kallas klassisk mekanik.

Det är en gren av klassisk fysik som handlar om atomer som är orörliga eller som faller långsamt, med hastigheter uppenbarligen mindre än ljusets hastighet.

Historiskt sett kom klassisk mekanik först, medan kvantmekanik är en relativt ny uppfinning.

Klassisk mekanik har sitt ursprung i Isaac Newtons rörelselagor medan kvantmekanik upptäcktes i början av 1900-talet.

Mekanikens betydelse ligger i det faktum att det, oavsett om det är klassiskt eller kvantiskt, utgör den mest säkra kunskap som finns om fysisk natur och särskilt har betraktats som en modell för andra så kallade exakta vetenskaper som matematik, fysik, kemi och biologi.

Huvudgrenar inom mekanik

Mekanik har en mängd användningar i den moderna världen. Hennes olika studieområden har lett till att hon diversifierades för att omfatta förståelsen för olika teman som ligger till grund för andra discipliner. Här är de viktigaste grenarna inom mekanik.

Statisk

Statik, i fysik, är den gren av mekanik som handlar om de krafter som verkar i orörliga kroppsliga enheter under jämviktsförhållanden.

Dess grunder grundades för mer än 2200 år sedan av den antika grekiska matematikern Archimedes och andra, medan de studerade de kraftförstärkande egenskaperna hos enkla maskiner som spaken och axeln.

Metoderna och resultaten från vetenskapen om statik har visat sig vara särskilt användbara vid konstruktion av byggnader, broar och dammar, såväl som kranar och andra liknande mekaniska anordningar.

För att beräkna måtten på sådana konstruktioner och maskiner måste arkitekter och ingenjörer först bestämma krafterna i deras sammankopplade delar.

• Statiska förhållanden

1. Statics tillhandahåller de analytiska och grafiska procedurer som är nödvändiga för att identifiera och beskriva dessa okända krafter.
2. Statiken antar att de organ som den hanterar är helt styva.
3. Han anser också att tillägget av alla krafter som verkar på en enhet i vila måste vara noll och att det inte får finnas någon tendens för krafterna att rotera kroppen runt någon axel.

Dessa tre förhållanden är oberoende av varandra och deras uttryck i matematisk form inkluderar jämviktsekvationerna. Det finns tre ekvationer, så bara tre okända krafter kan beräknas.

Om det finns mer än tre okända krafter betyder det att det finns fler komponenter i konstruktionen eller maskinen som krävs för att stödja de applicerade lasterna eller att det finns fler begränsningar än som krävs för att förhindra att kroppen rör sig.

Sådana onödiga komponenter eller begränsningar benämns överflödiga (t.ex. ett bord med fyra ben har ett redundant ben) och krafttekniken sägs vara statiskt obestämd.

Dynamisk eller kinetisk

Dynamik är den fysiska vetenskapens gren och en underindelning av mekanik som dominerar studien av rörelse av materiella objekt i förhållande till de fysiska faktorer som påverkar dem: kraft, massa, fart, energi.

Kinetik är den gren av klassisk mekanik som hänvisar till effekten av krafter och par på rörelsen av kroppar som har massa.

Författare som använder termen "kinetik" tillämpar dynamik på klassisk rörlig kroppsmekanik. Detta är i motsats till statisk, som avser kroppar i vila, under jämviktsförhållanden.

Inkluderat i dynamik eller kinetik är rörelsebeskrivningen när det gäller position, hastighet och acceleration, bortsett från påverkan av krafter, vridmoment och massor.

Författare som inte använder termen kinetik delar klassisk mekanik i kinematik och dynamik, inklusive statik som ett speciellt fall av dynamik där tillägget av krafterna och summan av par är lika med noll.

Du kanske är intresserad av 10 exempel på kinetisk energi i det dagliga livet.

Kinematik

Kinematik är en gren av fysik och en underindelning av klassisk mekanik relaterad till den geometriskt möjliga rörelsen hos en kropp eller ett kroppssystem utan att beakta krafter som är involverade, det vill säga orsaker och effekter av rörelserna.

Kinematiken syftar till att ge en beskrivning av den rumsliga positionen för kroppar eller system av materialpartiklar, hastigheten med vilken partiklarna rör sig (hastighet) och hastigheten med vilken deras hastighet förändras (acceleration).

När orsakskrafter inte beaktas är beskrivningar av rörelse endast möjliga för partiklar som har begränsat rörelse, det vill säga som rör sig i vissa banor. I obegränsad eller fri rörelse bestämmer krafter banans form.

För en partikel som rör sig längs en rak bana skulle en lista med motsvarande positioner och tider utgöra ett lämpligt schema för att beskriva rörelsen hos partikeln.

En kontinuerlig beskrivning kräver en matematisk formel som uttrycker positionen i termer av tid.

När en partikel rör sig på en krökt bana blir beskrivningen av dess position mer komplicerad och kräver två eller tre dimensioner.

I sådana fall är kontinuerliga beskrivningar i form av en enda graf eller matematisk formel inte möjliga.

• Kinematiksexempel

Positionen för en partikel som rör sig på en cirkel, till exempel, kan beskrivas med en roterande radie av cirkeln, som spetsen på ett hjul med ena änden fixerad i mitten av cirkeln och den andra änden fäst vid partikeln.

Rotationsradie är känd som positionsvektorn för partikeln, och om vinkeln mellan den och en fast radie är känd som en funktion av tiden, kan storleken på partikelns hastighet och acceleration beräknas.

Hastighet och acceleration har dock riktning och storlek. Hastigheten är alltid tangent till banan, medan accelerationen har två komponenter, en tangent till banan och den andra vinkelrätt mot tangenten.

referenser

1. Beer, FP & Johnston Jr, ER (1992). Statik och mekanik för material. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene. En historia av klassisk mekanik. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, sid 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mekanik. 4 augusti 2017, från Encyclopædia Britannica, inc. Webbplats: britannica.com.
4. Redaktörerna för Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematik. 4 augusti 2017, från Encyclopædia Britannica, inc. Webbplats: britannica.com.
5. Redaktörerna för Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetik. 4 augusti 2017, från Encyclopædia Britannica, inc. Webbplats: britannica.com.
6. Redaktörerna för Encyclopædia Britannica. (2014). Statik. 4 augusti 2017, från Encyclopædia Britannica, inc. Webbplats: britannica.com.
7. Rana, NC och Joag, PS Klassisk mekanik. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, sid 6.