و الأكثر تطورا ومعروفة فروع الميكانيكا واحصائيات، وديناميات أو حركية، وعلم الحركة. يشكلون معًا مجالًا من العلوم يتعلق بسلوك الكيانات الجسدية في لحظة دفعها من قبل القوى أو الانهيارات الأرضية.
وبالمثل ، تدرس الميكانيكا عواقب الكيانات الجسدية في بيئتها. تعود أصول الانضباط العلمي إلى اليونان القديمة مع كتابات أرسطو وأرخميدس.
خلال الفترة الحديثة المبكرة ، أسس علماء مشهورون مثل إسحاق نيوتن وجاليليو جاليلي ما يعرف الآن بالميكانيكا الكلاسيكية.
إنه فرع من فروع الفيزياء الكلاسيكية يتعامل مع الذرات غير المتحركة أو التي تتسارع ببطء ، بسرعات أقل من سرعة الضوء بشكل واضح.
تاريخيًا ، جاءت الميكانيكا الكلاسيكية في المرتبة الأولى ، في حين أن ميكانيكا الكم هي اختراع حديث نسبيًا.
نشأت الميكانيكا الكلاسيكية مع قوانين إسحاق نيوتن للحركة بينما تم اكتشاف ميكانيكا الكم في أوائل القرن العشرين.
تكمن أهمية الميكانيكا في حقيقة أنها ، سواء كانت كلاسيكية أو كمومية ، فإنها تشكل أكثر المعارف المحددة الموجودة حول الطبيعة الفيزيائية وقد نُظر إليها بشكل خاص كنموذج لما يسمى بالعلوم الدقيقة الأخرى مثل الرياضيات والفيزياء والكيمياء والبيولوجيا.
الفروع الرئيسية للميكانيكا
للميكانيكا عدد لا يحصى من الاستخدامات في العالم الحديث. قادها تنوع مجالات الدراسة لديها إلى التنويع ليشمل فهم الموضوعات المختلفة التي تكمن وراء التخصصات الأخرى. فيما يلي الفروع الرئيسية للميكانيكا.
ثابتة
الإحصائيات ، في الفيزياء ، هي فرع الميكانيكا الذي يتعامل مع القوى التي تعمل في كيانات جسدية غير متحركة في ظروف توازن.
أسس عالم الرياضيات اليوناني القديم أرخميدس وآخرين أسسها منذ أكثر من 2200 عام ، أثناء دراسة خصائص تضخيم القوة للآلات البسيطة مثل الرافعة والعمود.
أثبتت أساليب ونتائج علم الإحصائيات أنها مفيدة بشكل خاص في تصميم المباني والجسور والسدود ، وكذلك الرافعات والأجهزة الميكانيكية المماثلة الأخرى.
من أجل حساب أبعاد مثل هذه الهياكل والآلات ، يجب على المهندسين المعماريين والمهندسين أولاً تحديد القوى المشاركة في الأجزاء المترابطة.
- توفر الإحصائيات الإجراءات التحليلية والرسوم البيانية اللازمة لتحديد ووصف هذه القوى غير المعروفة.
- تفترض الإحصائيات أن الأجسام التي تتعامل معها صلبة تمامًا.
- كما يرى أن إضافة جميع القوى العاملة على كيان ما في حالة سكون يجب أن تكون صفراً وأنه يجب ألا يكون هناك ميل للقوى لتدوير الجسم حول أي محور.
هذه الشروط الثلاثة مستقلة عن بعضها البعض ويتضمن تعبيرها في شكل رياضي معادلات التوازن. هناك ثلاث معادلات ، لذلك يمكن حساب ثلاث قوى غير معروفة فقط.
إذا كان هناك أكثر من ثلاث قوى غير معروفة ، فهذا يعني أن هناك المزيد من المكونات في الهيكل أو الماكينة مطلوبة لدعم الأحمال المطبقة أو أن هناك قيودًا أكثر مما هو مطلوب لمنع الجسم من الحركة.
تسمى هذه المكونات أو القيود غير الضرورية زائدة عن الحاجة (على سبيل المثال ، طاولة بأربعة أرجل لها ساق واحدة زائدة عن الحاجة) ويقال إن طريقة القوى غير محددة بشكل ثابت.
حركي أو حركي
الديناميكيات هي فرع من فروع العلوم الفيزيائية وتقسيم فرعي للميكانيكا يهيمن على دراسة حركة الأشياء المادية فيما يتعلق بالعوامل الفيزيائية التي تؤثر عليها: القوة والكتلة والزخم والطاقة.
الحركية هي فرع الميكانيكا الكلاسيكية التي تشير إلى تأثير القوى والأزواج على حركة الأجسام التي لها كتلة.
المؤلفون الذين يستخدمون مصطلح "الحركية" يطبقون الديناميكيات على ميكانيكا الجسم المتحركة الكلاسيكية. هذا على عكس الثابت ، الذي يشير إلى الأجسام في حالة الراحة ، في ظل ظروف التوازن.
يشمل الديناميكيات أو الحركية وصف الحركة من حيث الموقع والسرعة والتسارع ، بصرف النظر عن تأثير القوى وعزم الدوران والكتل.
المؤلفون الذين لا يستخدمون المصطلح الحركية يقسمون الميكانيكا الكلاسيكية إلى حركيات وديناميكيات ، بما في ذلك الإحصائيات كحالة خاصة من الديناميكيات حيث تكون إضافة القوى ومجموع الأزواج مساوية للصفر.
قد تكون مهتمًا بـ 10 أمثلة على الطاقة الحركية في الحياة اليومية.
معادلات الحركة
علم الحركة هو فرع من فروع الفيزياء وتقسيم فرعي للميكانيكا الكلاسيكية المتعلقة بالحركة الممكنة هندسيًا لجسم أو نظام من الأجسام دون النظر إلى القوى المعنية ، أي أسباب وتأثيرات الحركات.
تهدف علم الحركة إلى تقديم وصف للوضع المكاني للأجسام أو أنظمة جسيمات المادة ، والسرعة التي تتحرك بها الجسيمات (السرعة) ، ومعدل تغير سرعتها (التسارع).
عندما لا تؤخذ القوى السببية في الاعتبار ، فإن أوصاف الحركة تكون ممكنة فقط للجسيمات التي لها حركة مقيدة ، أي التي تتحرك في مسارات معينة. في الحركة غير المقيدة أو الحرة ، تحدد القوى شكل المسار.
بالنسبة لجسيم يتحرك على طول مسار مستقيم ، فإن قائمة المواضع والأوقات المقابلة تشكل مخططًا مناسبًا لوصف حركة الجسيم.
يتطلب الوصف المستمر صيغة رياضية تعبر عن الموقف من حيث الوقت.
عندما يتحرك جسيم على مسار منحني ، يصبح وصف موضعه أكثر تعقيدًا ويتطلب بعدين أو ثلاثة أبعاد.
في مثل هذه الحالات ، تكون الأوصاف المستمرة في شكل رسم بياني واحد أو صيغة رياضية غير ممكنة.
يمكن وصف موضع الجسيم المتحرك على دائرة ، على سبيل المثال ، بنصف قطر دائري من الدائرة ، مثل قضيب العجلة مع أحد طرفيه ثابت في مركز الدائرة والطرف الآخر متصل بالجسيم.
يُعرف نصف قطر الدوران باسم متجه الموضع للجسيم ، وإذا كانت الزاوية بينه وبين نصف القطر الثابت معروفة بدالة الوقت ، فيمكن حساب مقدار سرعة الجسيم وتسارعه.
ومع ذلك ، فإن السرعة والتسارع لهما اتجاه وحجم. تكون السرعة دائمًا مماسًا للمسار ، بينما يتكون التسارع من عنصرين ، أحدهما مماس للمسار والآخر عمودي على المماس.
المراجع
- Beer ، FP & Johnston Jr ، ER (1992). احصائيات وميكانيكا المواد. ماكجرو هيل ، إنك.
- دوغاس ، رينيه. تاريخ الميكانيكا الكلاسيكية. نيويورك ، نيويورك: منشورات دوفر ، 1988 ، ص 19.
- ديفيد ل جودستين. (2015). علم الميكانيكا. 04 أغسطس 2017 ، من Encyclopædia Britannica ، المؤتمر الوطني العراقي. الموقع: britannica.com.
- محررو Encyclopædia Britannica. (2013). معادلات الحركة. 04 أغسطس 2017 ، من Encyclopædia Britannica ، المؤتمر الوطني العراقي. الموقع: britannica.com.
- محررو Encyclopædia Britannica. (2016). حركية. 04 أغسطس 2017 ، من Encyclopædia Britannica ، المؤتمر الوطني العراقي. الموقع: britannica.com.
- محررو Encyclopædia Britannica. (2014). علم الإحصاء. 04 أغسطس 2017 ، من Encyclopædia Britannica ، المؤتمر الوطني العراقي. الموقع: britannica.com.
- رنا ، نورث كارولاينا ، وجواج ، بي إس كلاسيك ميكانيكا. ويست بيتال ناجار ، نيودلهي. تاتا ماكجرو هيل ، 1991 ، ص 6.