KOJE SU GRANE MEHANIKE? - ZNANOST - 2026

U većini razvijenih i poznate grane mehanike su Statika, dinamika ili kinetika i kinematika. Zajedno čine područje znanosti povezano s ponašanjem tjelesnih entiteta u trenutku kada su ih tlačile sile ili klizišta.

Slično tome, mehanika proučava posljedice tjelesnih entiteta u svom okruženju. Znanstvena disciplina potječe iz drevne Grčke s spisima Aristotela i Arhimeda.

Tijekom ranog modernog razdoblja, poznati znanstvenici poput Isaaca Newtona i Galilea Galileija uspostavili su ono što je danas poznato kao klasična mehanika.

To je grana klasične fizike koja se bavi atomima koji su nepokretni ili se talože polako, brzinom očigledno manjom od brzine svjetlosti.

Povijesno gledano, prvo je bila klasična mehanika, dok je kvantna mehanika relativno noviji izum.

Klasična mehanika nastala je po zakonima kretanja Isaaca Newtona, dok je kvantna mehanika otkrivena u ranom 20. stoljeću.

Važnost mehanike leži u činjenici da, bilo da je klasična ili kvantna, ona predstavlja najobimnije znanje koje postoji o fizičkoj prirodi i posebno se smatra modelom drugih takozvanih točnih znanosti kao što su matematika, fizika, kemija i biologija.

Glavne grane mehanike

Mehanika u svom suvremenom svijetu ima bezbroj primjena. Zbog raznolikosti područja studija, njezina raznolikost obuhvatila je razumijevanje različitih tematika koje podliježu drugim disciplinama. Ovdje su glavne grane mehanike.

Statički

Statika, u fizici, je grana mehanike koja se bavi ravnotežama koje djeluju u nepokretnim tjelesnim entitetima u ravnotežnim uvjetima.

Njezine su temelje postavili prije više od 2200 godina drevni grčki matematičar Archimedes i drugi, proučavajući karakteristike jednostavnih strojeva kao što su poluga i vratilo.

Metode i rezultati znanosti o statici pokazali su se posebno korisnima u oblikovanju zgrada, mostova i nasipa, kao i dizalica i drugih sličnih mehaničkih uređaja.

Da bi izračunali dimenzije takvih konstrukcija i strojeva, arhitekti i inženjeri prvo moraju odrediti ovlasti uključene u međusobno povezane dijelove.

• Statički uvjeti

1. Statika pruža analitičke i grafičke postupke potrebne za prepoznavanje i opisivanje tih nepoznatih sila.
2. Statika pretpostavlja da su tijela koja se bavi savršeno kruta.
3. Također tvrdi da zbroj svih sila koje djeluju na entitet u mirovanju mora biti nula i da sile ne moraju zakretati tijelo oko bilo koje osi.

Ova tri uvjeta su međusobno neovisna i njihovo izražavanje u matematičkom obliku uključuje jednadžbe ravnoteže. Postoje tri jednadžbe, pa se mogu izračunati samo tri nepoznate sile.

Ako postoje više od tri nepoznate sile, to znači da u konstrukciji ili stroju ima više komponenti koje su potrebne za podnošenje opterećenja ili da postoje veća ograničenja nego što je potrebno da se spriječi pomicanje tijela.

Takve nepotrebne komponente ili ograničenja nazivaju se suvišnim (npr. Tablica s četiri noge ima jednu suvišnu nogu), a metoda sila kaže se statički neodređenom.

Dinamički ili kinetički

Dinamika je grana fizičke znanosti i podjela mehanike koja dominira u proučavanju kretanja materijalnih objekata u odnosu na fizičke čimbenike koji utječu na njih: silu, masu, zamah, energiju.

Kinetika je grana klasične mehanike koja se odnosi na utjecaj sila i parova na kretanje tijela koja imaju masu.

Autori koji koriste izraz "kinetika" primjenjuju dinamiku na klasičnu mehaniku tijela u pokretu. To je za razliku od statičkog, koje se odnosi na tijela u mirovanju, u ravnotežnim uvjetima.

U dinamiku ili kinetiku uključeni su opisivanja u smislu položaja, brzine i ubrzanja, osim utjecaja sila, zakretnih sila i masa.

Autori koji ne koriste izraz kinetika klasičnu mehaniku dijele na kinematiku i dinamiku, uključujući statiku kao poseban slučaj dinamike u kojoj su zbrajanje sila i zbroj parova jednaki nuli.

Možda će vas zanimati 10 primjera kinetičke energije u svakodnevnom životu.

Kinematika

Kinematika je grana fizike i podjela klasične mehanike koja se odnosi na geometrijski moguće kretanje tijela ili sustava tijela bez obzira na uključene sile, odnosno uzroke i posljedice pokreta.

Kinematika ima za cilj dati opis prostornog položaja tijela ili sustava materijalnih čestica, brzine kojom se čestice kreću (brzina) i brzine kojom se njihova brzina mijenja (ubrzanje).

Kad se kauzalne sile ne uzmu u obzir, opisi kretanja mogući su samo za čestice koje imaju ograničeno kretanje, to jest one koje se kreću određenim putanjama. U neograničenom ili slobodnom kretanju, sile određuju oblik staze.

Za česticu koja se kreće ravnom stazom, popis odgovarajućih položaja i vremena sastavio bi prikladnu shemu za opisivanje kretanja čestice.

Kontinuirani opis zahtijeva matematičku formulu koja bi izražavala položaj u vremenu.

Kada se čestica kreće zakrivljenom stazom, opis njenog položaja postaje složeniji i zahtijeva dvije ili tri dimenzije.

U takvim slučajevima, kontinuirani opisi u obliku jednog grafa ili matematičke formule nisu izvedivi.

• Primjer kinematike

Na primjer, položaj čestice koja se kreće u krugu, može se opisati rotirajućim polumjerom kruga, poput govornih koluta s jednim krajem pričvršćenim u sredini kruga, a drugim krajem pričvršćenim na česticu.

Polumjer okretanja poznat je kao vektor položaja čestice, a ako je kut između njega i fiksnog polumjera poznat kao funkcija vremena, može se izračunati veličina brzine i ubrzanja čestice.

Međutim, brzina i ubrzanje imaju smjer i veličinu. Brzina je uvijek tangenta na putu, dok ubrzanje ima dvije komponente, jednu tangenciju na stazu, a drugu okomitu na tangenciju.

Reference

1. Beer, FP i Johnston Jr, ER (1992). Statika i mehanika materijala. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene. Povijest klasične mehanike. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988., str. 19.
3. David L. Goodstein. (2015). Mehanika. 04. kolovoza 2017., iz Encyclopædia Britannica, inc. Web stranica: britannica.com.
4. Urednici Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematika. 04. kolovoza 2017., iz Encyclopædia Britannica, inc. Web stranica: britannica.com.
5. Urednici Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetika. 04. kolovoza 2017., iz Encyclopædia Britannica, inc. Web stranica: britannica.com.
6. Urednici Encyclopædia Britannica. (2014). Statika. 04. kolovoza 2017., iz Encyclopædia Britannica, inc. Web stranica: britannica.com.
7. Rana, NC i Joag, PS Klasična mehanika. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991., str. 6.