Was sind die Zweige der Mechanik?

Die Zweige der Mechanik mehr entwickelt und bekannt sind die statische, die Dynamik oder Kinetik und die Kinematik. Zusammen bilden sie ein Gebiet der Wissenschaft, das sich auf das Verhalten körperlicher Wesen bezieht, wenn sie von Mächten oder Erdrutschen gedrängt werden.

In ähnlicher Weise untersucht die Mechanik die Konsequenzen von körperlichen Einheiten in ihrer Umgebung. Die wissenschaftliche Disziplin hat ihren Ursprung im antiken Griechenland mit den Schriften von Aristoteles und Archimedes.

In der frühen Neuzeit haben sich einige renommierte Wissenschaftler wie Isaac Newton und Galileo Galilei angesiedelt, was heute als klassische Mechanik bekannt ist.

Es ist ein Zweig der klassischen Physik, der sich mit Atomen beschäftigt, die bewegungslos sind oder langsam fallen, bei Geschwindigkeiten, die offensichtlich geringer sind als die Lichtgeschwindigkeit.

Historisch gesehen stand die klassische Mechanik an erster Stelle, während die Quantenmechanik eine relativ neue Erfindung ist.

Die klassische Mechanik entstand mit den Gesetzen der Bewegung von Isaac Newton, während die Quantenmechanik zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckt wurde.

Die Bedeutung der Mechanik liegt darin, dass sie, ob klassisch oder quantenmechanisch, das wahrhaftste Wissen über die physische Natur darstellt und insbesondere als Modell für andere so genannte exakte Wissenschaften wie Mathematik, Physik, Chemie und Biologie angesehen wurde.

Hauptäste der Mechanik

Mechanik hat in der modernen Welt viel Gebrauch. Seine Vielfalt an Studiengebieten hat ihn dazu gebracht, sich zu diversifizieren, um das Verständnis für verschiedene Themen, die anderen Disziplinen zugrunde liegen, mit einzubeziehen. Unterhalb der Hauptäste der Mechanik.

Statisch

Statisch, in der Physik, ist der Zweig der Mechanik, der sich mit den Kräften beschäftigt, die in immobilen körperlichen Entitäten unter Gleichgewichtsbedingungen operieren.

Seine Grundlagen wurden vor mehr als 2.200 Jahren vom altgriechischen Mathematiker Archimedes und anderen gegründet, während sie die Verstärkungseigenschaften einfacher Maschinenkräfte wie Hebel und Welle untersuchten.

Die Methoden und Ergebnisse der Statik haben sich besonders bei der Bemessung von Gebäuden, Brücken und Dämmen sowie von Kränen und ähnlichen mechanischen Einrichtungen bewährt.

Um die Dimensionen solcher Strukturen und Maschinen zu berechnen, müssen Architekten und Ingenieure zuerst die Kräfte bestimmen, die in ihre miteinander verbundenen Teile eingreifen.

• Statische Bedingungen

1. Static liefert die analytischen und grafischen Verfahren, die zur Identifizierung und Beschreibung dieser unbekannten Kräfte erforderlich sind.
2. Static geht davon aus, dass die Körper, mit denen es sich befasst, vollkommen starr sind.
3. Er argumentiert auch, dass die Addition aller Kräfte, die in einer ruhenden Einheit arbeiten, Null sein muss und dass es keine Tendenz für die Kräfte geben sollte, den Körper um irgendeine Achse zu drehen.

Diese drei Bedingungen sind voneinander unabhängig und ihr Ausdruck in mathematischer Form umfasst die Gleichgewichtsgleichungen. Es gibt drei Gleichungen, so dass nur drei unbekannte Kräfte berechnet werden können.

Wenn mehr als drei unbekannte Kräfte vorhanden sind, bedeutet dies, dass in der Struktur oder Maschine mehr Komponenten vorhanden sind, die zur Unterstützung der aufgebrachten Lasten erforderlich sind, oder dass mehr Einschränkungen bestehen, als erforderlich sind, um die Bewegung des Körpers zu verhindern.

Solche unnötigen Komponenten oder Beschränkungen werden als redundant bezeichnet (beispielsweise hat eine Tabelle mit vier Beinen einen redundanten Zweig), und es wird gesagt, dass die Kraftmethode statisch unbestimmt ist.

Dynamik oder Kinetik

Dynamik ist der Zweig der Physik und der Unterteilung der Mechanik, der das Studium der Bewegung materieller Objekte in Bezug auf die physikalischen Faktoren, die sie beeinflussen, beherrscht: Kraft, Masse, Impuls, Energie.

Die Kinetik ist der Zweig der klassischen Mechanik, der sich auf die Wirkung von Kräften und Paaren auf die Bewegung von Massenkörpern bezieht.

Autoren, die den Begriff "Kinetik" verwenden, wenden Dynamik auf die klassische Mechanik bewegter Körper an. Dies steht im Gegensatz zu Statik, die sich auf ruhende Körper unter Gleichgewichtsbedingungen bezieht.

Sie beinhalten in der Dynamik oder Kinetik die Beschreibung der Bewegung in Bezug auf Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung, abgesehen von dem Einfluss von Kräften, Paaren und Massen.

Autoren, die den Begriff Kinetik nicht verwenden, unterteilen die klassische Mechanik in Kinematik und Dynamik, einschließlich der Statik als Spezialfall der Dynamik, in der die Addition der Kräfte und die Summe der Paare gleich Null sind.

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Kinematik

Kinematik ist ein Zweig der Physik und eine Unterteilung der klassischen Mechanik in Bezug auf die geometrisch mögliche Bewegung eines Körpers oder Systems von Körpern ohne Berücksichtigung der beteiligten Kräfte, dh Ursachen und Auswirkungen von Bewegungen.

Die Kinematik soll eine Beschreibung der räumlichen Position der Körper oder Systeme von Materialteilchen, der Geschwindigkeit, mit der sich die Teilchen bewegen (Geschwindigkeit) und der Geschwindigkeit, mit der sich ihre Geschwindigkeit ändert (Beschleunigung), liefern.

Wenn die kausalen Kräfte nicht berücksichtigt werden, sind die Beschreibungen der Bewegung nur für Teilchen möglich, die eine eingeschränkte Bewegung haben, dh die sich in bestimmten Bahnen bewegen. In der Bewegung ohne Einschränkungen, oder frei, bestimmen die Kräfte die Form der Straße.

Für ein Teilchen, das sich auf einem geraden Weg bewegt, würde eine Liste entsprechender Positionen und Zeiten ein adäquates Schema darstellen, um die Bewegung des Teilchens zu beschreiben.

Eine kontinuierliche Beschreibung würde eine mathematische Formel erfordern, die die Position in Bezug auf die Zeit ausdrückt.

Wenn sich ein Teilchen auf einer gekrümmten Bahn bewegt, wird die Beschreibung seiner Position komplizierter und erfordert zwei oder drei Dimensionen.

In solchen Fällen sind kontinuierliche Beschreibungen in Form eines einzelnen Graphen oder einer mathematischen Formel nicht möglich.

• Beispiel für Kinematik

Die Position eines Teilchens, das sich auf einem Kreis bewegt, kann zum Beispiel durch einen rotierenden Radius des Kreises beschrieben werden, wie der Strahl eines Rades mit einem festen Ende in der Mitte des Kreises und dem anderen Ende, das an dem Teilchen befestigt ist.

Der Rotationsradius ist als der Positionsvektor für das Teilchen bekannt, und wenn der Winkel zwischen ihm und einem festen Radius als eine Funktion der Zeit bekannt ist, kann die Größe der Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Teilchens berechnet werden.

Geschwindigkeit und Beschleunigung haben jedoch Richtung und Größe. Die Geschwindigkeit ist immer tangential zur Trajektorie, während die Beschleunigung zwei Komponenten hat, eine Tangente zur Trajektorie und die andere senkrecht zur Tangente.

Referenzen

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