Wat zijn de takken van mechanica?

de takken van mechanica meer ontwikkeld en bekend zijn de statica, de dynamica of kinetiek en de kinematica. Samen vormen ze een wetenschapsgebied dat gerelateerd is aan het gedrag van lichamelijke entiteiten op het moment dat ze worden geduwd door krachten of aardverschuivingen.

Evenzo bestudeert de mechanica de consequenties van lichamelijke entiteiten in hun omgeving. De wetenschappelijke discipline vindt zijn oorsprong in het oude Griekenland met de geschriften van Aristoteles en Archimedes.

Tijdens de vroegmoderne periode regelden enkele beroemde wetenschappers zoals Isaac Newton en Galileo Galilei wat nu bekend staat als klassieke mechanica.

Het is een tak van de klassieke natuurkunde die zich bezighoudt met atomen die bewegingloos zijn of die langzaam vallen, met snelheden die duidelijk lager zijn dan de snelheid van het licht.

Historisch gezien kwam de klassieke mechanica op de eerste plaats, terwijl de kwantummechanica een relatief recente uitvinding is.

Klassieke mechanica ontstaan ​​met de bewegingswetten van Isaac Newton terwijl de kwantummechanica werd ontdekt aan het begin van de 20e eeuw.

Het belang van mechanica is dat het, of het nu klassiek of kwantum is, de ware kennis is die bestaat over de fysieke aard en vooral is gezien als een model voor andere zogenaamde exacte wetenschappen zoals wiskunde, natuurkunde, scheikunde en biologie..

Hoofdtakken van mechanica

Mechanica heeft veel toepassingen in de moderne wereld. Zijn verscheidenheid aan studiegebieden heeft hem ertoe gebracht om te diversifiëren om het begrip van verschillende onderwerpen die ten grondslag liggen aan andere disciplines op te nemen. Onder de belangrijkste takken van mechanica.

statisch

De statica, in de natuurkunde, is de tak van de mechanica die verantwoordelijk is voor de krachten die in onbeweeglijke lichamelijke entiteiten in evenwichtstoestanden werken.

De fundamenten werden meer dan 2.200 jaar geleden door de oude Griekse wiskundige Archimedes en anderen gevestigd, terwijl ze de versterkingseigenschappen van eenvoudige machinekrachten, zoals de hefboom en de as, bestudeerden.

De methoden en resultaten van de wetenschap van de statica hebben bewezen bijzonder nuttig te zijn bij het ontwerpen van gebouwen, bruggen en dammen, evenals kranen en andere soortgelijke mechanische apparaten..

Om de afmetingen van dergelijke structuren en machines te berekenen, moeten architecten en ingenieurs eerst de krachten bepalen die tussenkomen in hun onderling verbonden delen..

• Statische omstandigheden

1. De statische zorgt voor de nodige analytische en grafische procedures om deze onbekende krachten te identificeren en te beschrijven.
2. De static veronderstelt dat de lichamen waarmee het zich bezighoudt, volkomen stijf zijn.
3. Hij beweert ook dat de toevoeging van alle krachten die in een entiteit in rust werken, nul moet zijn en dat er geen tendens mag zijn voor krachten om het lichaam rond elke as te draaien.

Deze drie voorwaarden zijn onafhankelijk van elkaar en hun uitdrukking in wiskundige vorm omvat evenwichtsvergelijkingen. Er zijn drie vergelijkingen, dus slechts drie onbekende krachten kunnen worden berekend.

Als er meer dan drie onbekende krachten zijn, betekent dit dat er meer componenten in de structuur of machine zijn die nodig zijn om de toegepaste belastingen te ondersteunen of dat er meer beperkingen zijn dan nodig zijn om te voorkomen dat het lichaam beweegt..

Dergelijke overbodige componenten of beperkingen worden overbodig genoemd (bijvoorbeeld een tabel met vier poten heeft een overtollig been) en er wordt gezegd dat de force-methode statisch onbepaald is.

Dynamica of kinetiek

Dynamiek is de tak van de fysische wetenschap en onderverdeling van mechanica die de studie van de beweging van materiële objecten domineert in relatie tot de fysieke factoren die hen beïnvloeden: kracht, massa, momentum, energie.

Kinetica is de tak van de klassieke mechanica die verwijst naar het effect van krachten en paren op de beweging van lichamen die massa hebben.

Auteurs die de term "kinetica" gebruiken, oefenen dynamiek uit op de klassieke mechanica van bewegende lichamen. Dit staat in contrast met statisch, dat verwijst naar lichamen in rust, in evenwichtstoestanden.

Ze omvatten, in de dynamiek of kinetica, de beschrijving van de beweging in termen van positie, snelheid en versnelling, behalve de invloed van krachten, paren en massa's..

Auteurs die de term kinetica niet gebruiken, verdelen de klassieke mechanica in kinematica en dynamica, inclusief statica als een speciaal geval van dynamica waarin de optelling van krachten en de som van de paren gelijk is aan nul.

Mogelijk bent u geïnteresseerd in 10 voorbeelden van kinetische energie in het dagelijks leven.

kinematica

Kinematica is een tak van de fysica en een onderverdeling van de klassieke mechanica met betrekking tot de geometrisch mogelijke beweging van een lichaam of systeem van lichamen zonder rekening te houden met de betrokken krachten, dat wil zeggen oorzaken en effecten van bewegingen.

De kinematica heeft tot doel een beschrijving te geven van de ruimtelijke positie van de lichamen of systemen van materiële deeltjes, de snelheid waarmee de deeltjes bewegen (snelheid) en de snelheid waarmee hun snelheid verandert (versnelling).

Wanneer de causale krachten niet in aanmerking worden genomen, zijn de beschrijvingen van beweging alleen mogelijk voor deeltjes met beperkte beweging, dat wil zeggen beweging in bepaalde trajecten. In de beweging zonder beperkingen, of vrij, bepalen de krachten de weg van de weg.

Voor een deeltje dat op een rechte weg beweegt, zou een lijst van overeenkomstige posities en tijden een adequaat schema vormen om de beweging van het deeltje te beschrijven.

Een continue beschrijving zou een wiskundige formule vereisen die de positie in termen van tijd zou uitdrukken.

Wanneer een deeltje op een gebogen pad beweegt, wordt de beschrijving van de positie gecompliceerder en vereist deze twee of drie dimensies.

In dergelijke gevallen zijn doorlopende beschrijvingen in de vorm van een enkele grafiek of wiskundige formule niet haalbaar.

• Voorbeeld van kinematica

De positie van een deeltje dat op een cirkel beweegt, kan bijvoorbeeld worden beschreven door een roterende straal van de cirkel, zoals de straal van een wiel met een vast uiteinde in het midden van de cirkel en het andere uiteinde bevestigd aan het deeltje.

De radius van rotatie staat bekend als de positievector voor het deeltje en, als de hoek ertussen en een vaste straal bekend is als een functie van de tijd, kan de grootte van de snelheid en versnelling van het deeltje worden berekend..

Snelheid en versnelling hebben echter richting en magnitude. De snelheid is altijd raaklijn aan het traject, terwijl de versnelling twee componenten heeft, een raaklijn aan het traject en de ander haaks op de raaklijn..

referenties

1. Beer, F.P. & Johnston Jr, E.R. (1992). Statica en mechanica van materialen. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene. Een geschiedenis van klassieke mechanica. New York, NY: Dover Publications Inc., 1988, pag. 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mechanics. 4 augustus, 2017, van Encyclopædia Britannica, inc. Website: britannica.com.
4. De redacteuren van Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematica. 4 augustus, 2017, van Encyclopædia Britannica, inc. Website: britannica.com.
5. De redacteuren van Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetics. 4 augustus, 2017, van Encyclopædia Britannica, inc. Website: britannica.com.
6. De redacteuren van Encyclopædia Britannica. (2014). Statics. 4 augustus, 2017, van Encyclopædia Britannica, inc. Website: britannica.com.
7. Rana, N.C. en Joag, P.S. Klassieke mechanica West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, pag. 6.