ЯКІ ГАЛУЗІ МЕХАНІКИ? - НАУКА - 2025

У найбільш розвинених і добре відомих гілках механік є статика, динаміка або кінетика, і кінематика. Разом вони складають область науки, пов’язану з поведінкою тілесних утворень у момент, коли їх підштовхують сили чи зсуви.

Так само механіка вивчає наслідки тілесних утворень у їхньому середовищі. Наукова дисципліна бере свій початок у Стародавній Греції із працями Арістотеля та Архімеда.

Під час раннього сучасного періоду такі відомі вчені, як Ісаак Ньютон та Галілео Галілей, створили те, що зараз відомо як класична механіка.

Це галузь класичної фізики, яка займається нерухомими атомами або осаджуються повільно, зі швидкістю, очевидно меншою, ніж швидкість світла.

Історично класична механіка вийшла першою, тоді як квантова механіка - відносно недавній винахід.

Класична механіка виникла за законами руху Ісаака Ньютона, тоді як квантова механіка була відкрита на початку 20 століття.

Важливість механіки полягає в тому, що, будь то класична чи квантова, вона являє собою найбільш певні знання, які існують про фізичну природу і особливо розглядаються як модель для інших так званих точних наук, таких як математика, фізика, хімія та біологія.

Основні галузі механіки

Механіка має безліч застосувань у сучасному світі. Її різноманітність напрямків дослідження привела її до різноманітності, щоб охопити розуміння різних тем, що лежать в основі інших дисциплін. Ось основні галузі механіки.

Статичний

Статистика у фізиці - це галузь механіки, яка займається силами, які діють в нерухомих тілесних утвореннях в умовах рівноваги.

Його основи були встановлені більше 2200 років тому давньогрецьким математиком Архімедом та іншими, вивчаючи сили, що підсилюють сили простих машин, таких як важіль і вал.

Методи та результати науки про статику виявилися особливо корисними при проектуванні будівель, мостів і дамб, а також кранів та інших подібних механічних пристроїв.

Щоб розрахувати розміри таких конструкцій і машин, архітектори та інженери повинні спочатку визначити повноваження, що беруть участь у їх взаємопов'язаних частинах.

• Статичні умови

1. Статистика надає аналітичні та графічні процедури, необхідні для ідентифікації та опису цих невідомих сил.
2. Статистика передбачає, що тіла, з якими вона має справу, є абсолютно жорсткими.
3. Він також стверджує, що додавання всіх повноважень, що діють на сутність у спокої, має дорівнювати нулю, і що сили не повинні обертати тіло навколо будь-якої осі.

Ці три умови не залежать одна від одної, і їх вираження в математичній формі включає рівняння рівноваги. Існує три рівняння, тому можна обчислити лише три невідомі сили.

Якщо є більше трьох невідомих сил, це означає, що в конструкції або машині є більше компонентів, які необхідні для підтримки прикладених навантажень або що існує більше обмежень, ніж потрібно для запобігання руху тіла.

Такі непотрібні компоненти або обмеження називають надмірними (наприклад, таблиця з чотирма ногами має одну надлишкову ногу), і метод сил, як кажуть, статично невизначений.

Динамічний або кінетичний

Динаміка - галузь фізичної науки та підрозділ механіки, який домінує у вивченні руху матеріальних об’єктів стосовно фізичних факторів, що впливають на них: сили, маси, імпульсу, енергії.

Кінетика - галузь класичної механіки, що стосується впливу сил і пар на рух тіл, які мають масу.

Автори, які використовують термін «кінетика», застосовують динаміку до класичної механіки рухомих тіл. Це на відміну від статичного, яке стосується тіл у спокої, в умовах рівноваги.

У динаміку або кінетику входять опис руху з точки зору положення, швидкості та прискорення, крім впливу сил, крутних моментів і мас.

Автори, які не використовують термін кінетика, поділяють класичну механіку на кінематику та динаміку, включаючи статику як особливий випадок динаміки, в якій додавання сил і сума пар дорівнюють нулю.

Вас можуть зацікавити 10 прикладів кінетичної енергії в повсякденному житті.

Кінематика

Кінематика - це галузь фізики і підрозділ класичної механіки, пов'язаний з геометрично можливим рухом тіла або системи тіл без урахування залучених сил, тобто причин і наслідків рухів.

Кінематика має на меті дати опис просторового положення тіл чи систем матеріальних частинок, швидкості, з якою рухаються частинки (швидкість), та швидкості, з якою змінюється їх швидкість (прискорення).

Коли причинні сили не враховуються, описи руху можливі лише для частинок, які обмежили рух, тобто вони рухаються за певними траєкторіями. При необмеженому або вільному русі сили визначають форму шляху.

Для частинки, що рухається по прямому шляху, перелік відповідних положень і часів складе відповідну схему для опису руху частинки.

Постійний опис вимагає математичної формули, що виражає позицію за часом.

Коли частинка рухається за вигнутим шляхом, опис її положення ускладнюється і вимагає двох-трьох вимірів.

У таких випадках безперервні описи у вигляді єдиного графіка чи математичної формули недоцільні.

• Приклад кінематики

Наприклад, частинка, що рухається по колу, наприклад, може бути описана радіусом обертання кола, як спиця колеса з одним кінцем, закріпленим у центрі кола, а іншим кінцем, прикріпленим до частинки.

Радіус обертання відомий як вектор положення частинки, і якщо кут між нею і фіксованим радіусом відомий як функція часу, можна обчислити величину швидкості і прискорення частинки.

Однак швидкість і прискорення мають напрямок і величину. Швидкість завжди дотична до шляху, тоді як прискорення має дві складові, одну дотичну до шляху, а іншу перпендикулярно дотичній.

Список літератури

1. Пиво, FP та Johnston Jr, ER (1992). Статика і механіка матеріалів. McGraw-Hill, Inc.
2. Дугас, Рене. Історія класичної механіки. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Dover Publications Inc, 1988, стор. 19
3. Девід Л. Гудштайн. (2015). Механіка. 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, в т.ч. Веб-сайт: britannica.com.
4. Редактори Encyclopædia Britannica. (2013). Кінематика. 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, в т.ч. Веб-сайт: britannica.com.
5. Редактори Encyclopædia Britannica. (2016). Кінетика. 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, в т.ч. Веб-сайт: britannica.com.
6. Редактори Encyclopædia Britannica. (2014). Статика. 04 серпня 2017 року, від Encyclopædia Britannica, в т.ч. Веб-сайт: britannica.com.
7. Rana, NC та Joag, PS Classical Mechanics. Західний пелюстка Нагар, Нью-Делі. Tata McGraw-Hill, 1991, стор 6.