- Principals branques de la mecànica
- estàtica
- Condicions de l'estàtica
- Dinàmica o cinètica
- cinemàtica
- Exemple de cinemàtica
- referències
Les branques de la mecànica més desenvolupades i conegudes són l'estàtica, la dinàmica o cinètica i la cinemàtica. Juntes conformen una àrea de la ciència relacionada amb la conducta d'entitats corporals a el moment de ser empeses per potències o esllavissades.
Igualment, la mecànica estudia les conseqüències de les entitats corporals en el seu entorn. La disciplina científica té els seus orígens en l'antiga Grècia amb els escrits d'Aristòtil i Arquimedes.
Durant el període modern primerenc, alguns científics de renom com Isaac Newton i Galileu Galilei, assentar el que actualment és conegut com mecànica clàssica.
És una branca de la física clàssica que s'ocupa d'àtoms que es troben immòbils o que es precipiten de manera lenta, a velocitats evidentment inferiors a la velocitat de la llum.
Històricament, la mecànica clàssica va venir primer, mentre que la mecànica quàntica és una invenció relativament recent.
La mecànica clàssica es va originar amb les lleis de el moviment d'Isaac Newton mentre que la mecànica quàntica va ser descoberta a principis de segle XX.
La importància de la mecànica radica que, bé sigui clàssica o quàntica, constitueix el coneixement més cert que existeix sobre la naturalesa física i ha estat especialment vista com un model per a altres anomenades ciències exactes com les matemàtiques, física, química i biologia.
Principals branques de la mecànica
La mecànica té una gran quantitat d'usos en el món modern. La seva varietat d'àrees d'estudi l'ha dut a diversificar-se per abastar la compressió de diferents temes subjacents d'altres disciplines. A continuació les principals branques de la mecànica.
estàtica
L'estàtica, en física, és la branca de la mecànica que s'encarrega de les potències que operen en entitats corporals immòbils en condicions d'equilibri.
Els seus fonaments van ser establerts fa més de 2.200 anys per l'antic matemàtic grec Arquímedes i altres, mentre estudiava les característiques d'amplificació de forces de màquines simples com la palanca i l'eix.
Els mètodes i resultats de la ciència de l'estàtica han demostrat ser especialment útils en el disseny d'edificis, ponts i preses, així com grues i altres dispositius mecànics similars.
Per poder calcular les dimensions d'aquestes estructures i màquines, els arquitectes i enginyers han de primer determinar les potències que intervenen en les seves parts interconnectades.
- L'estàtica proporciona els procediments analítics i gràfics necessaris per identificar i descriure aquestes forces desconegudes.
- L'estàtica suposa que els cossos amb els quals tracta són perfectament rígids.
- També sosté que l'addició de totes les potències que operen en una entitat en repòs ha de ser zero i que no ha d'haver tendència a que les forces girin el cos al voltant de cap eix.
Aquestes tres condicions són independents entre elles i la seva expressió en forma matemàtica comprèn les equacions d'equilibri. Hi ha tres equacions, de manera que només es poden calcular tres forces desconegudes.
Si hi ha més de tres forces desconegudes, vol dir que hi ha més components en l'estructura o màquina que es requereixen per suportar les càrregues aplicades o que hi ha més restriccions de les que es necessiten per evitar que el cos es mogui.
Tals components o restriccions innecessàries s'anomenen redundants (per exemple, una taula amb quatre potes té una pota redundant) i es diu que el mètode de forces és estàticament indeterminat.
Dinàmica o cinètica
La dinàmica, és la branca de la ciència física i subdivisió de la mecànica que domina l'estudi de el moviment dels objectes materials en relació amb els factors físics que els afecten: força, massa, impuls, energia.
La cinètica, és la branca de la mecànica clàssica que fa a l'efecte de les forces i els parells sobre el moviment dels cossos que tenen massa.
Els autors que fan servir el terme "cinètica" apliquen la dinàmica a la mecànica clàssica de cossos mòbils. Això contrasta amb l'estàtica, que es refereix als cossos en repòs, en condicions d'equilibri.
S'inclouen, en la dinàmica o cinètica, la descripció de el moviment en termes de posició, velocitat i acceleració, a part de la influència de forces, parells i masses.
Els autors que no utilitzen el terme cinètica divideixen la mecànica clàssica en cinemàtica i dinàmica, incloent l'estàtica com un cas especial de dinàmica en què l'addició de les forces i la suma dels parells són iguals a zero.
Potser t'interessa 10 Exemples d'Energia Cinètica en la vida diària.
cinemàtica
La cinemàtica és una branca de la física i una subdivisió de la mecànica clàssica relacionada amb el moviment geomètricament possible d'un cos o sistema de cossos sense considerar les forces involucrades, és a dir, causes i efectes dels moviments.
La cinemàtica té com a objectiu proporcionar una descripció de la posició espacial dels cossos o sistemes de partícules de material, la velocitat a la qual es mouen les partícules (velocitat) i la velocitat a la que la seva velocitat està canviant (acceleració).
Quan les forces causals no es tenen en compte, les descripcions de moviment només són possibles per a les partícules que tenen moviment restringit, és a dir, que es mouen en trajectòries determinades. En el moviment sense restriccions, o lliure, les forces determinen la forma d'el camí.
Per a una partícula que es mou sobre una trajectòria recta, una llista de posicions i temps corresponents constituiria un esquema adequat per descriure el moviment de la partícula.
Una descripció contínua requeriria una fórmula matemàtica que expressés la posició en termes de temps.
Quan una partícula es mou sobre una trajectòria corbada, la descripció de la seva posició es torna més complicada i requereix dues o tres dimensions.
En aquests casos, les descripcions contínues en forma d'un sol gràfic o fórmula matemàtica no són factibles.
La posició d'una partícula que es mou sobre un cercle, per exemple, pot ser descrita per un radi giratori de l'cercle, com el raig d'una roda amb un extrem fix al centre de l'cercle i l'altre extrem unit a la partícula.
El radi de rotació es coneix com a vector de posició per a la partícula i, si es coneix l'angle entre aquest i un radi fix com una funció de el temps, es pot calcular la magnitud de la velocitat i l'acceleració de la partícula.
No obstant això, la velocitat i l'acceleració tenen direcció i magnitud. La velocitat és sempre tangent a la trajectòria, mentre que l'acceleració té dos components, un tangent a la trajectòria i l'altre perpendicular a la tangent.
referències
- Beer, FP & Johnston Jr, ER (1992). Statics and Mechanics of Materials. McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, Rene. A History of Classical Mechanics. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, pg 19.
- David L. Goodstein. (2015). Mechanics. 04 August, 2017, d'Encyclopædia Britannica, inc. Lloc web: britannica.com.
- The Editors of Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematics. 04 August, 2017, d'Encyclopædia Britannica, inc. Lloc web: britannica.com.
- The Editors of Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetics. 04 August, 2017, d'Encyclopædia Britannica, inc. Lloc web: britannica.com.
- The Editors of Encyclopædia Britannica. (2014). Statics. 04 August, 2017, d'Encyclopædia Britannica, inc. Lloc web: britannica.com.
- Granota, NC, and Joag, PS Classical Mechanics. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, pg juny.