- Основни отрасли на механиката
- статичен
- Статични условия
- Динамичен или кинетичен
- кинематика
- Пример за кинематика
- Препратки
Най -развитите и добре познати отрасли на механиката са статиката, динамиката или кинетиката и кинематиката. Заедно те съставляват област на науката, свързана с поведението на телесните субекти в момента, в който са изтласкани от сили или свлачища.
По подобен начин механиката изучава последствията от телесните същества в тяхната среда. Научната дисциплина води началото си от древна Гърция с писанията на Аристотел и Архимед.
През ранния модерен период известни учени като Исак Нютон и Галилео Галилей създават това, което днес е известно като класическа механика.
Това е клон на класическата физика, който се занимава с неподвижни атоми или се утаяват бавно, със скорост, очевидно по-малка от скоростта на светлината.
В исторически план класическата механика е на първо място, докато квантовата механика е сравнително скорошно изобретение.
Класическата механика възниква по законите на движението на Исак Нютон, докато квантовата механика е открита в началото на 20 век.
Значението на механиката се състои в това, че независимо дали тя е класическа или квантова, тя представлява най-сигурно знание, което съществува за физическата природа и се разглежда особено като модел за други така наречени точни науки като математика, физика, химия и биология.
Основни отрасли на механиката
Механиката има безброй приложения в съвременния свят. Разнообразието от учебни области я е довело до диверсификация, за да обхване разбирането на различни теми, които са в основата на други дисциплини. Ето основните отрасли на механиката.
статичен
Статиката във физиката е отрасъл на механиката, който се занимава със силите, които действат в неподвижни телесни образувания при равновесни условия.
Основите му са установени преди повече от 2200 години от древногръцкия математик Архимед и други, докато изучават силовите усилващи характеристики на прости машини като лоста и вала.
Методите и резултатите от науката за статиката се оказаха особено полезни при проектирането на сгради, мостове и язовири, както и на кранове и други подобни механични устройства.
За да изчислят размерите на такива конструкции и машини, архитектите и инженерите първо трябва да определят правомощията, свързани с техните взаимосвързани части.
- Статиката предоставя аналитичните и графичните процедури, необходими за идентифициране и описание на тези неизвестни сили.
- Статиката предполага, че телата, с които се занимава, са напълно твърди.
- Той също така поддържа, че добавянето на всички сили, действащи върху субект в покой, трябва да бъде нула и че не трябва да има тенденция силите да въртят тялото около всяка ос.
Тези три условия са независими едно от друго и тяхното изразяване в математическа форма включва уравненията на равновесието. Има три уравнения, така че могат да се изчислят само три неизвестни сили.
Ако има повече от три неизвестни сили, това означава, че в конструкцията или машината има повече компоненти, които са необходими за поддържане на приложените товари или има повече ограничения, отколкото са необходими, за да се предотврати движението на тялото.
Такива ненужни компоненти или ограничения се наричат излишни (например таблица с четири крака има един излишен крак) и методът на силите се казва, че е статично неопределен.
Динамичен или кинетичен
Динамиката е отрасъл на физическата наука и подразделение на механиката, която доминира в изучаването на движението на материалните обекти във връзка с физическите фактори, които влияят върху тях: сила, маса, импулс, енергия.
Кинетиката е отрасъл на класическата механика, който се отнася до ефекта на силите и двойките върху движението на тела, които имат маса.
Авторите, които използват термина „кинетика“, прилагат динамиката към класическата механика на движещи се тела. Това е за разлика от статичното, което се отнася до тела в покой, при равновесни условия.
В динамиката или кинетиката са включени описанието на движение по отношение на положение, скорост и ускорение, освен влиянието на сили, въртящи моменти и маси.
Авторите, които не използват термина кинетика, разделят класическата механика на кинематика и динамика, включително статиката като специален случай на динамика, при която добавянето на силите и сумата на двойките са равни на нула.
Може да се интересувате от 10 примера за кинетична енергия в ежедневния живот.
кинематика
Кинематиката е клон на физиката и подразделение на класическата механика, свързано с геометрично възможното движение на тяло или система от тела, без да се вземат предвид участващите сили, тоест причини и последици от движенията.
Кинематиката има за цел да предостави описание на пространственото положение на телата или системите на материалните частици, скоростта, с която частиците се движат (скоростта) и скоростта, с която се променя скоростта им (ускорение).
Когато причинните сили не се вземат предвид, описанията на движение са възможни само за частици, които имат ограничено движение, тоест, които се движат по определени траектории. При неограничено или свободно движение силите определят формата на пътеката.
За частица, движеща се по права пътека, списък на съответните позиции и времена би представлявал подходяща схема за описание на движението на частицата.
Непрекъснатото описание би изисквало математическа формула, изразяваща позицията във времето.
Когато частица се движи по извита пътека, описанието на нейното положение се усложнява и изисква две или три измерения.
В такива случаи непрекъснатото описание под формата на единична графика или математическа формула не е възможно.
Положението на частица, движещо се в кръг, например, може да бъде описано с въртящ се радиус на окръжността, като спицата на колело с единия край, фиксиран в центъра на кръга, а другият край, прикрепен към частицата.
Радиусът на въртене е известен като вектор на позицията на частицата и ако ъгълът между нея и фиксиран радиус е известен като функция на времето, може да се изчисли величината на скоростта и ускорението на частицата.
Скоростта и ускорението обаче имат посока и величина. Скоростта винаги е допирателна към пътя, докато ускорението има два компонента, едната допирателна към пътя, а другата перпендикулярна на допирателната.
Препратки
- Бира, FP & Johnston Jr, ER (1992). Статика и механика на материалите. McGraw-Hill, Inc.
- Дугас, Рене. История на класическата механика. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, стр. 19.
- Дейвид Л. Гудщайн. (2015). Механика. 04 август 2017 г., от Encyclopædia Britannica, вкл. Уебсайт: britannica.com.
- Редакторите на Encyclopædia Britannica. (2013). Кинематика. 04 август 2017 г., от Encyclopædia Britannica, вкл. Уебсайт: britannica.com.
- Редакторите на Encyclopædia Britannica. (2016 г.). Кинетика. 04 август 2017 г., от Encyclopædia Britannica, вкл. Уебсайт: britannica.com.
- Редакторите на Encyclopædia Britannica. (2014). Статика. 04 август 2017 г., от Encyclopædia Britannica, вкл. Уебсайт: britannica.com.
- Rana, NC и Joag, PS Classical Mechanics. West Petal Nagar, Ню Делхи. Tata McGraw-Hill, 1991, стр. 6.