KĀDAS IR MEHĀNIKAS NOZARES? - ZINĀTNE - 2025

Par visvairāk izstrādātas un labi pazīstami mehānikas zari ir Statika, dinamika un kinētika, un kinemātika. Viņi kopā veido zinātnes jomu, kas saistīta ar ķermenisko uzvedību brīdī, kad viņus ietekmē spēki vai zemes nogruvumi.

Līdzīgi mehānika pēta ķermeņa būtību sekas savā vidē. Zinātniskās disciplīnas pirmsākumi meklējami senajā Grieķijā ar Aristoteļa un Arhimēda rakstiem.

Agrīnajā modernajā periodā tādi pazīstami zinātnieki kā Īzaks Ņūtons un Galileo Galilejs izveidoja to, kas mūsdienās pazīstams kā klasiskā mehānika.

Tā ir klasiskās fizikas nozare, kas nodarbojas ar nekustīgiem atomiem vai izgulsnējas lēnām, ar ātrumu, kas acīmredzami ir mazāks par gaismas ātrumu.

Vēsturiski klasiskā mehānika bija pirmā, savukārt kvantu mehānika ir salīdzinoši nesen izgudrojums.

Klasiskā mehānika radās pēc Īzaka Ņūtona kustības likumiem, savukārt kvantu mehānika tika atklāta 20. gadsimta sākumā.

Mehānikas nozīme slēpjas faktā, ka neatkarīgi no tā, vai tā ir klasiskā vai kvantu, tā veido visdrošākās zināšanas, kas pastāv par fizisko dabu, un ir īpaši uzskatīta par paraugu citām tā saucamajām eksaktajām zinātnēm, piemēram, matemātikai, fizikai, ķīmijai un bioloģijai.

Galvenās mehānikas nozares

Mehānikai mūsdienu pasaulē ir neskaitāmas iespējas. Viņas dažādie studiju virzieni ļāva viņai dažādoties, lai ietvertu izpratni par dažādām tēmām, kas ir citu disciplīnu pamatā. Šeit ir galvenās mehānikas nozares.

Statiskā

Statika fizikā ir mehānikas nozare, kas nodarbojas ar spējām, kas darbojas nekustīgās miesas vienībās līdzsvara apstākļos.

Tās pamatus vairāk nekā pirms 2200 gadiem izveidoja senās grieķu matemātiķis Arhimēds un citi, pētot vienkāršu mašīnu, piemēram, sviras un vārpstas, spēku pastiprinošās īpašības.

Statikas zinātnes metodes un rezultāti ir izrādījušies īpaši noderīgi ēku, tiltu un aizsprostu, kā arī celtņu un citu līdzīgu mehānisku ierīču projektēšanā.

Lai aprēķinātu šādu konstrukciju un mašīnu izmērus, arhitektiem un inženieriem vispirms jānosaka jaudas, kas saistītas ar to savstarpēji savienotajām daļām.

• Statiskie apstākļi

1. Statika nodrošina analītiskās un grafiskās procedūras, kas vajadzīgas, lai identificētu un aprakstītu šos nezināmos spēkus.
2. Statika pieņem, ka ķermeņi, ar kuriem tā nodarbojas, ir pilnīgi stingri.
3. Viņš arī apgalvo, ka visu spēku summēšanai, kas darbojas uz miera stāvoklī esoša objekta, jābūt nullei un ka spēkiem nedrīkst būt tendences pagriezt ķermeni ap jebkuru asi.

Šie trīs nosacījumi ir neatkarīgi viens no otra, un to izpausme matemātiskā formā satur līdzsvara vienādojumus. Ir trīs vienādojumi, tāpēc var aprēķināt tikai trīs nezināmus spēkus.

Ja ir vairāk nekā trīs nezināmi spēki, tas nozīmē, ka konstrukcijā vai mašīnā ir vairāk komponentu, kas nepieciešami, lai atbalstītu uzlikto slodzi, vai arī ka ir vairāk ierobežojumu, nekā nepieciešams, lai novērstu ķermeņa pārvietošanos.

Šādas nevajadzīgas sastāvdaļas vai ierobežojumus sauc par liekiem (piemēram, galdam ar četrām kājām ir viena liekā kāja), un tiek uzskatīts, ka spēku metode ir statiski nenoteikta.

Dinamiska vai kinētiska

Dinamika ir fizikālās zinātnes nozare un mehānikas apakšnodaļa, kas dominē materiālo objektu kustības izpētē saistībā ar fizikālajiem faktoriem, kas tos ietekmē: spēks, masa, impulss, enerģija.

Kinētika ir klasiskās mehānikas nozare, kas attiecas uz spēku un pāru ietekmi uz tādu ķermeņu kustību, kuriem ir masa.

Autori, kas lieto terminu "kinētika", dinamiku piemēro klasiskajai kustīgās ķermeņa mehānikai. Tas ir pretstatā statiskajam, kas attiecas uz ķermeņiem miera stāvoklī līdzsvara apstākļos.

Dinamikā vai kinētikā ir iekļauts kustības apraksts pozīcijas, ātruma un paātrinājuma izteiksmē, izņemot spēku, griezes momentu un masu ietekmi.

Autori, kas nelieto terminu kinētika, klasisko mehāniku sadala kinemātikā un dinamikā, ieskaitot statiku kā īpašu dinamikas gadījumu, kurā spēku summēšana un pāru summa ir vienāda ar nulli.

Iespējams, ka jūs interesē 10 kinētiskās enerģijas piemēri ikdienas dzīvē.

Kinemātika

Kinemātika ir fizikas nozare un klasiskās mehānikas apakšnodaļa, kas saistīta ar ķermeņa vai ķermeņa sistēmu ģeometriski iespējamo kustību, neņemot vērā iesaistītos spēkus, tas ir, kustību cēloņus un sekas.

Kinemātikas mērķis ir aprakstīt materiālu daļiņu ķermeņu vai sistēmu telpiskā stāvokļa aprakstu, daļiņu kustības ātrumu (ātrumu) un ātrumu, ar kādu mainās to ātrums (paātrinājums).

Ja netiek ņemti vērā cēloņsakarības spēki, kustības apraksti ir iespējami tikai tām daļiņām, kurām ir ierobežota kustība, tas ir, tās pārvietojas noteiktās trajektorijās. Neierobežotā vai brīvā kustībā spēki nosaka ceļa formu.

Daļiņai, kas pārvietojas pa taisnu ceļu, atbilstošo pozīciju un laiku saraksts būtu piemērota shēma daļiņas kustības aprakstīšanai.

Nepārtrauktam aprakstam būtu nepieciešama matemātiska formula, kas izteiktu pozīciju laika izteiksmē.

Kad daļiņa pārvietojas pa izliektu ceļu, tās pozīcijas apraksts kļūst sarežģītāks un prasa divas vai trīs dimensijas.

Šādos gadījumos nepārtraukti apraksti viena grafika vai matemātiskas formulas veidā nav iespējami.

• Kinemātikas piemērs

Piemēram, daļiņas stāvokli, kas pārvietojas pa apli, var aprakstīt ar apļa rotējošu rādiusu, piemēram, riteņa spieķi, kura viens gals ir fiksēts apļa centrā, bet otrs gals ir piestiprināts pie daļiņas.

Rotācijas rādiusu sauc par daļiņas pozīcijas vektoru, un, ja leņķi starp to un fiksētu rādiusu sauc par laika funkciju, var aprēķināt daļiņas ātruma un paātrinājuma lielumu.

Tomēr ātrumam un paātrinājumam ir virziens un lielums. Ātrums vienmēr ir ceļa pieskare, savukārt paātrinājumam ir divas sastāvdaļas: viena pieskare ceļam un otra perpendikulāra pieskarei.

Atsauces

1. Alus, FP un Johnston Jr, ER (1992). Materiālu statika un mehānika. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Renē. Klasiskās mehānikas vēsture. Ņujorka, Ņujorka: Dover Publications Inc, 1988, 19. lpp.
3. Deivids L. Karešteins. (2015). Mehānika. 2017. gada 4. augusts, no Encyclopædia Britannica, inc. Vietne: britannica.com.
4. Encyclopædia Britannica redaktori. (2013). Kinemātika. 2017. gada 4. augusts, no Encyclopædia Britannica, inc. Vietne: britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica redaktori. (2016). Kinētika. 2017. gada 4. augusts, no Encyclopædia Britannica, inc. Vietne: britannica.com.
6. Encyclopædia Britannica redaktori. (2014). Statika. 2017. gada 4. augusts, no Encyclopædia Britannica, inc. Vietne: britannica.com.
7. Rana, NC, un Joag, PS Classical Mechanics. West Petal Nagar, Ņūdeli. Tata McGraw-Hill, 1991, 6. lpp.