AKÉ SÚ ODVETVIA MECHANIKY? - VEDA - 2026

Medzi najviac vyvinuté a dobre známe vetvy mechaniky sú statika, dynamika alebo kinetika a kinematika. Spolu tvoria oblasť vedy, ktorá sa týka správania sa telesných entít v momente, keď ich tlačia sily alebo zosuvy pôdy.

Podobne mechanika skúma dôsledky telesných entít v ich prostredí. Vedecká disciplína má svoj pôvod v starovekom Grécku spismi Aristotela a Archimedesa.

V ranom modernom období renomovaní vedci ako Isaac Newton a Galileo Galilei založili to, čo sa dnes nazýva klasická mechanika.

Je to odvetvie klasickej fyziky, ktoré sa zaoberá atómami, ktoré sú imobilné alebo ktoré sa zrážajú pomaly, pri rýchlostiach zjavne nižších ako je rýchlosť svetla.

Historicky bola klasická mechanika na prvom mieste, zatiaľ čo kvantová mechanika je relatívne nedávnym vynálezom.

Klasická mechanika vznikla podľa pohybových zákonov Isaaca Newtona, zatiaľ čo kvantová mechanika bola objavená začiatkom 20. storočia.

Dôležitosť mechaniky spočíva v tom, že či už je to klasická alebo kvantová, predstavuje najbezpečnejšie vedomosti o fyzikálnej povahe a bolo považované za model pre iné takzvané exaktné vedy, ako je matematika, fyzika, chémia a biológia.

Hlavné odvetvia mechaniky

Mechanici majú nespočetné množstvo použití v modernom svete. Jej rozmanitosť študijných odborov ju viedla k diverzifikácii, aby zahŕňala pochopenie rôznych tém, ktoré sú základom iných disciplín. Toto sú hlavné odvetvia mechaniky.

statický

Statika vo fyzike je odvetvie mechaniky, ktorá sa zaoberá silami, ktoré pôsobia v nepohyblivých telesných entitách v rovnovážnych podmienkach.

Jeho základy založil pred viac ako 2 200 rokmi starogrécky matematik Archimedes a ďalší, pričom študoval charakteristiky zosilnenia sily jednoduchých strojov, ako sú páka a hriadeľ.

Metódy a výsledky vedy o statike sa osvedčili ako zvlášť užitočné pri navrhovaní budov, mostov a priehrad, ako aj žeriavov a iných podobných mechanických zariadení.

Pri výpočte rozmerov takýchto konštrukcií a strojov musia architekti a inžinieri najprv určiť právomoci, ktoré sa týkajú ich vzájomne prepojených častí.

• Statické podmienky

1. Statika poskytuje analytické a grafické postupy potrebné na identifikáciu a popis týchto neznámych síl.
2. Statika predpokladá, že telá, ktorými sa zaoberá, sú úplne nepružné.
3. Tvrdí tiež, že sčítanie všetkých síl pôsobiacich na pokojovú jednotku musí byť nulové a že nesmie existovať žiadna tendencia, aby sily rotovali telesom okolo akejkoľvek osi.

Tieto tri podmienky sú na sebe nezávislé a ich vyjadrenie v matematickej forme zahŕňa rovnice rovnováhy. Existujú tri rovnice, takže je možné vypočítať iba tri neznáme sily.

Ak existujú viac ako tri neznáme sily, znamená to, že v konštrukcii alebo stroji je viac komponentov, ktoré sú potrebné na znášanie pôsobiacich zaťažení, alebo že existujú viac obmedzení, ako sú potrebné na zabránenie pohybu tela.

Takéto nepotrebné komponenty alebo obmedzenia sa označujú ako nadbytočné (napr. Tabuľka so štyrmi nohami má jednu redundantnú nohu) a metóda síl sa považuje za staticky neurčitú.

Dynamické alebo kinetické

Dynamika je odvetvie fyzikálnej vedy a rozdelenie mechaniky, ktoré dominuje štúdiu pohybu materiálových objektov vo vzťahu k fyzikálnym faktorom, ktoré ich ovplyvňujú: sila, hmotnosť, hybnosť, energia.

Kinetika je odvetvie klasickej mechaniky, ktoré sa týka účinku síl a párov na pohyb telies, ktoré majú hmotu.

Autori, ktorí používajú výraz „kinetika“, aplikujú dynamiku na klasickú mechaniku pohyblivého tela. To je na rozdiel od statiky, ktorá sa vzťahuje na telá v pokoji, v rovnovážnych podmienkach.

Do dynamiky alebo kinetiky je zahrnutý aj opis pohybu z hľadiska polohy, rýchlosti a zrýchlenia, okrem vplyvu síl, krútiacich momentov a hmotností.

Autori, ktorí nepoužívajú pojem kinetika, rozdeľujú klasickú mechaniku na kinematiku a dynamiku, vrátane statiky ako osobitného prípadu dynamiky, v ktorej súčet síl a súčet párov sa rovná nule.

Možno vás bude zaujímať 10 príkladov kinetickej energie v každodennom živote.

kinematika

Kinematika je odvetvie fyziky a rozdelenie klasickej mechaniky súvisiace s geometricky možným pohybom tela alebo systému telies bez toho, aby sa brali do úvahy príslušné sily, to znamená príčiny a účinky pohybov.

Cieľom kinematiky je poskytnúť opis priestorovej polohy telies alebo systémov materiálových častíc, rýchlosti, ktorou sa častice pohybujú (rýchlosť) a rýchlosť, akou sa mení ich rýchlosť (zrýchlenie).

Ak sa nezohľadňujú príčinné sily, opisy pohybu sú možné iba pre častice, ktoré majú obmedzený pohyb, to znamená, že sa pohybujú v určitých trajektóriách. Pri neobmedzenom alebo voľnom pohybe sily určujú tvar cesty.

Pre časticu pohybujúcu sa po priamej dráhe by zoznam zodpovedajúcich pozícií a časov predstavoval vhodnú schému na opis pohybu častice.

Nepretržitý opis by vyžadoval matematický vzorec vyjadrujúci pozíciu z hľadiska času.

Keď sa častica pohybuje po zakrivenej ceste, opis jej polohy sa stáva komplikovanejším a vyžaduje si dva alebo tri rozmery.

V takýchto prípadoch nie je možné priebežné opisy vo forme jedného grafu alebo matematického vzorca.

• Príklad kinematiky

Napríklad poloha častice pohybujúcej sa po kruhu môže byť opísaná rotujúcim polomerom kruhu, ako je lúč kolesa s jedným koncom upevneným v strede kruhu a druhým koncom pripojeným k častici.

Polomer rotácie je známy ako polohový vektor pre časticu a ak je uhol medzi ním a pevným polomerom známy ako funkcia času, je možné vypočítať veľkosť rýchlosti a zrýchlenia častice.

Avšak rýchlosť a zrýchlenie majú smer a veľkosť. Rýchlosť je vždy tečna k ceste, zatiaľ čo zrýchlenie má dve zložky, jednu tangensu k ceste a druhú kolmú na dotyčnicu.

Referencie

1. Beer, FP & Johnston Jr, ER (1992). Statika a mechanika materiálov. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene. História klasickej mechaniky. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, s. 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mechanika. 04.8.2017, od Encyclopædia Britannica, inc. Webové stránky: britannica.com.
4. Editors of Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematika. 04.8.2017, od Encyclopædia Britannica, inc. Webové stránky: britannica.com.
5. Editors of Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetika. 04.8.2017, od Encyclopædia Britannica, inc. Webové stránky: britannica.com.
6. Editors of Encyclopædia Britannica. (2014). Statika. 04.8.2017, od Encyclopædia Britannica, inc. Webové stránky: britannica.com.
7. Rana, NC a Joag, PS Klasická mechanika. West Petal Nagar, Naí Dillí. Tata McGraw-Hill, 1991, str. 6.