ما هي فروع الميكانيكا؟

ال فروع الميكانيكا أكثر تطورا ومعروفة هي ساكنة ، وديناميات أو الحركية وعلم الحركة. وهم يشكلون معًا مجالًا علميًا يتعلق بسلوك الكيانات الجسدية في لحظة تعرضهم للقوى أو الانهيارات الأرضية.

وبالمثل ، يدرس الميكانيكا عواقب الكيانات الجسدية في بيئتهم. تعود أصول الانضباط العلمي في اليونان القديمة إلى كتابات أرسطو وأرخميدس.

خلال الفترة الحديثة المبكرة ، استقر بعض العلماء المشهورين مثل إسحاق نيوتن وجاليليو غاليلي فيما يعرف الآن باسم الميكانيكا الكلاسيكية.

إنه فرع من الفيزياء الكلاسيكية التي تتعامل مع الذرات التي بلا حراك أو التي تسقط ببطء ، بسرعات أقل بوضوح من سرعة الضوء.

تاريخيا ، جاءت الميكانيكا الكلاسيكية في المرتبة الأولى ، في حين أن ميكانيكا الكم هي اختراع حديث نسبيا.

نشأت الميكانيكا الكلاسيكية مع قوانين حركة إسحاق نيوتن بينما تم اكتشاف ميكانيكا الكم في بداية القرن العشرين.

تكمن أهمية الميكانيكا في أنها ، سواء كانت كلاسيكية أو كمومية ، هي المعرفة الحقيقية الموجودة حول الطبيعة الفيزيائية ، وقد نظر إليها بشكل خاص كنموذج لما يسمى بالعلوم الدقيقة الأخرى مثل الرياضيات والفيزياء والكيمياء والبيولوجيا..

الفروع الرئيسية للميكانيكا

الميكانيكا لديها الكثير من الاستخدامات في العالم الحديث. قادته مجموعة متنوعة من مجالات دراسته إلى التنويع ليشمل فهم الموضوعات المختلفة التي تقوم عليها التخصصات الأخرى. أدناه الفروع الرئيسية للميكانيكا.

ساكن

ستاتكس ، في الفيزياء ، هو فرع من الميكانيكا التي هي المسؤولة عن القوى التي تعمل في الكيانات الجسدية غير متحرك في ظروف التوازن.

تأسست أسسها منذ أكثر من 2200 عام من قبل عالم الرياضيات اليوناني القديم أرخميدس وآخرين ، أثناء دراسة خصائص التضخيم لقوى الآلة البسيطة مثل الرافعة والعمود.

لقد أثبتت طرق ونتائج علم الإحصاء أنها مفيدة بشكل خاص في تصميم المباني والجسور والسدود ، وكذلك الرافعات وغيرها من الأجهزة الميكانيكية المماثلة.

من أجل حساب أبعاد هذه الهياكل والآلات ، يجب على المهندسين المعماريين والمهندسين أولاً تحديد القوى التي تتدخل في أجزائهم المترابطة..

• ظروف ثابتة

1. يوفر الاستاتيكي الإجراءات التحليلية والرسومية اللازمة لتحديد ووصف هذه القوى غير المعروفة.
2. ثابت ثابت أن الهيئات التي يتعامل معها هي جامدة تماما.
3. ويؤكد أيضًا أن إضافة جميع القوى التي تعمل في كيان في حالة الراحة يجب أن تكون صفرية وأنه يجب ألا يكون هناك ميل للقوات لتدوير الجسم حول أي محور..

هذه الشروط الثلاثة مستقلة عن بعضها البعض وتشمل تعبيرها في الشكل الرياضي معادلات التوازن. هناك ثلاث معادلات ، لذلك لا يمكن حساب سوى ثلاث قوى غير معروفة.

إذا كان هناك أكثر من ثلاث قوى غير معروفة ، فهذا يعني أن هناك مكونات أكثر في الهيكل أو الجهاز مطلوبة لدعم الأحمال المطبقة أو أن هناك قيودًا أكثر من اللازم لمنع الجسم من الحركة..

وتسمى هذه المكونات أو القيود غير الضرورية زائدة عن الحاجة (على سبيل المثال ، تحتوي الطاولة ذات الأربع أرجل على ساق زائدة) ويقال إن طريقة القوة غير محددة بشكل ثابت.

ديناميات أو حركية

ديناميات هي فرع من العلوم الفيزيائية وتقسيم للميكانيكا التي تهيمن على دراسة حركة الأجسام المادية فيما يتعلق بالعوامل المادية التي تؤثر عليهم: القوة ، الكتلة ، الزخم ، الطاقة.

الحركية هي فرع من الميكانيكا الكلاسيكية التي تشير إلى تأثير القوى والأزواج على حركة الأجسام التي لها كتلة.

يطبق المؤلفون الذين يستخدمون مصطلح "الحركية" ديناميات على الميكانيكا الكلاسيكية للأجسام المتحركة. هذا يتناقض مع ثابت ، والذي يشير إلى الهيئات في بقية ، في ظروف التوازن.

وهي تشمل ، في الديناميات أو الحركية ، وصف الحركة من حيث الموضع والسرعة والتسارع ، بصرف النظر عن تأثير القوى والأزواج والجماهير.

يقسم المؤلفون الذين لا يستخدمون المصطلح "الحركية" الميكانيكا الكلاسيكية إلى حركيات وديناميات ، بما في ذلك الإحصائيات كحالة خاصة من الديناميات التي تساوي فيها إضافة القوى ومجموع الأزواج صفرًا.

قد تكون مهتمًا بـ 10 أمثلة للطاقة الحركية في الحياة اليومية.

الكينماتيكا علم الحركة المجردة

Kinematics هي فرع من الفيزياء وتقسيم للميكانيكا الكلاسيكية المتعلقة بالحركة الهندسية الممكنة لجسم أو نظام من الهيئات دون النظر في القوى المعنية ، أي أسباب وآثار الحركات.

تهدف الحركية إلى تقديم وصف للمكان المكاني لهيئات أو أنظمة جسيمات المواد ، والسرعة التي تتحرك بها الجزيئات (السرعة) والسرعة التي تتغير بها سرعتها (التسارع).

عندما لا تؤخذ القوى السببية في الاعتبار ، تكون أوصاف الحركة ممكنة فقط للجزيئات ذات الحركة المقيدة ، أي التي تتحرك في مسارات معينة. في الحركة دون قيود ، أو حرة ، تحدد القوى طريق الطريق.

بالنسبة للجسيم الذي يتحرك على طريق مستقيم ، فإن قائمة المواضع والأوقات المقابلة ستشكل مخططًا مناسبًا لوصف حركة الجسيم.

يتطلب الوصف المستمر صيغة رياضية تعبر عن الموضع من حيث الوقت.

عندما يتحرك الجسيم على طريق منحني ، يصبح وصف موقعه أكثر تعقيدًا ويتطلب بعدين أو ثلاثة أبعاد.

في مثل هذه الحالات ، الأوصاف المستمرة في شكل رسم بياني واحد أو صيغة رياضية غير ممكنة.

• مثال الحركية

على سبيل المثال ، يمكن وصف موضع الجسيم الذي يتحرك على دائرة من خلال دائرة نصف قطرها الدورية للدائرة ، مثل شعاع عجلة ذات نهاية ثابتة في وسط الدائرة والطرف الآخر المتصل بالجسيم.

يُعرف نصف قطر الدوران باسم متجه الموضع للجسيم ، وإذا كانت الزاوية بينه وبين نصف قطر ثابت يعرف بوظيفة الزمن ، فيمكن حساب مقدار سرعة الجسيم وتسارعه..

ومع ذلك ، فإن السرعة والتسارع لديهم الاتجاه والحجم. تكون السرعة دائمًا في الظل في المسار ، بينما يحتوي التسارع على مكونين ، أحدهما في المسار والآخر عمودي على الظل.

مراجع

1. البيرة ، ف. وجونستون جونيور (1992). احصائيات وميكانيكا المواد. ماكجرو هيل ، وشركة.
2. دوغاس ، رينيه. تاريخ الميكانيكا الكلاسيكية. نيويورك ، نيويورك: منشورات دوفر ، 1988 ، ص 19.
3. ديفيد ل. جودستين. (2015). الميكانيكا. 04 أغسطس ، 2017 ، من Encyclopædia Britannica، inc. الموقع الإلكتروني: britannica.com.
4. محرري الموسوعة البريطانية. (2013). الكينماتيكا. 04 أغسطس ، 2017 ، من Encyclopædia Britannica، inc. الموقع الإلكتروني: britannica.com.
5. محرري الموسوعة البريطانية. (2016). حركية. 04 أغسطس ، 2017 ، من Encyclopædia Britannica، inc. الموقع الإلكتروني: britannica.com.
6. محرري الموسوعة البريطانية. (2014). احصائيات. 04 أغسطس ، 2017 ، من Encyclopædia Britannica، inc. الموقع الإلكتروني: britannica.com.
7. رنا ، إن سي ، وجواج ، ب. ميكانيكا كلاسيكية غرب بيتال النجار ، نيودلهي. تاتا مكجرو هيل ، 1991 ، ص 6.