- Các ngành chính của cơ khí
- Tĩnh
- Điều kiện tĩnh
- Động lực học
- Động học
- Ví dụ về chuyển động học
- Người giới thiệu
Các nhánh cơ học phát triển và nổi tiếng nhất là tĩnh học, động lực học hoặc động học và động học. Họ cùng nhau tạo nên một lĩnh vực khoa học liên quan đến hành vi của các thực thể cơ thể tại thời điểm bị thúc đẩy bởi sức mạnh hoặc các trận lở đất.
Tương tự, cơ học nghiên cứu hậu quả của các thực thể cơ thể trong môi trường của chúng. Ngành khoa học có nguồn gốc từ Hy Lạp cổ đại với các tác phẩm của Aristotle và Archimedes.
Trong thời kỳ đầu hiện đại, các nhà khoa học nổi tiếng như Isaac Newton và Galileo Galilei đã thành lập cái mà ngày nay được gọi là cơ học cổ điển.
Đây là một nhánh của vật lý cổ điển đề cập đến các nguyên tử bất động hoặc kết tủa chậm, với tốc độ rõ ràng là nhỏ hơn tốc độ ánh sáng.
Về mặt lịch sử, cơ học cổ điển ra đời đầu tiên, trong khi cơ học lượng tử là một phát minh tương đối gần đây.
Cơ học cổ điển bắt nguồn từ định luật chuyển động của Isaac Newton trong khi cơ học lượng tử được phát hiện vào đầu thế kỷ 20.
Tầm quan trọng của cơ học nằm ở chỗ, dù là cơ học cổ điển hay lượng tử, nó cấu thành nên kiến thức chắc chắn nhất tồn tại về bản chất vật lý và đặc biệt được coi là mô hình cho những ngành khoa học chính xác khác như toán học, vật lý, hóa học và sinh học.
Các ngành chính của cơ khí
Cơ học có vô số cách sử dụng trong thế giới hiện đại. Sự đa dạng của các lĩnh vực nghiên cứu đã khiến cô ấy đa dạng hóa để bao gồm sự hiểu biết về các chủ đề khác nhau làm nền tảng cho các ngành học khác. Dưới đây là các nhánh chính của cơ khí.
Tĩnh
Tin học, trong vật lý, là một nhánh của cơ học giải quyết các quyền năng hoạt động trong các thực thể cơ thể bất động trong điều kiện cân bằng.
Nền tảng của nó được nhà toán học Hy Lạp cổ đại Archimedes và những người khác thiết lập cách đây hơn 2.200 năm, đồng thời nghiên cứu các đặc tính khuếch đại lực của các máy đơn giản như đòn bẩy và trục.
Các phương pháp và kết quả của khoa học về tĩnh học đã được chứng minh là đặc biệt hữu ích trong thiết kế các tòa nhà, cầu và đập, cũng như cần trục và các thiết bị cơ khí tương tự khác.
Để tính toán kích thước của các cấu trúc và máy móc như vậy, trước tiên các kiến trúc sư và kỹ sư phải xác định quyền hạn liên quan đến các bộ phận liên kết với nhau của chúng.
- Tin học cung cấp các thủ tục phân tích và đồ họa cần thiết để xác định và mô tả các lực chưa biết này.
- Tin học giả định rằng các cơ thể mà nó xử lý là hoàn toàn cứng nhắc.
- Ông cũng cho rằng việc bổ sung tất cả các sức mạnh hoạt động trên một thực thể ở trạng thái nghỉ phải bằng 0 và không được có xu hướng cho các lực xoay cơ thể về bất kỳ trục nào.
Ba điều kiện này độc lập với nhau và biểu thức của chúng ở dạng toán học bao gồm các phương trình cân bằng. Có ba phương trình, vì vậy chỉ có thể tính toán ba lực chưa biết.
Nếu có nhiều hơn ba lực chưa biết, điều đó có nghĩa là có nhiều bộ phận trong kết cấu hoặc máy được yêu cầu để hỗ trợ tải trọng tác dụng hoặc có nhiều hạn chế hơn mức cần thiết để ngăn cơ thể di chuyển.
Các thành phần hoặc ràng buộc không cần thiết như vậy được gọi là dư thừa (ví dụ: bàn có bốn chân thì có một chân thừa) và phương pháp của lực được cho là không xác định tĩnh.
Động lực học
Động lực học là một nhánh của khoa học vật lý và một phân ngành của cơ học chi phối việc nghiên cứu chuyển động của các đối tượng vật chất liên quan đến các yếu tố vật lý tác động lên chúng: lực, khối lượng, động lượng, năng lượng.
Động học là một nhánh của cơ học cổ điển đề cập đến tác dụng của các lực và các cặp lực lên chuyển động của các vật có khối lượng.
Các tác giả sử dụng thuật ngữ "động học" áp dụng động lực học cho cơ học chuyển động cổ điển. Điều này trái ngược với tĩnh, chỉ các cơ thể ở trạng thái nghỉ ngơi, trong điều kiện cân bằng.
Bao gồm trong động lực học hoặc động học là sự mô tả chuyển động về vị trí, vận tốc và gia tốc, ngoài ảnh hưởng của lực, mômen và khối lượng.
Các tác giả không sử dụng thuật ngữ động học chia cơ học cổ điển thành động học và động lực học, bao gồm tĩnh học như một trường hợp đặc biệt của động lực học, trong đó phép cộng của các lực và tổng của các cặp bằng không.
Bạn có thể quan tâm đến 10 Ví dụ về Động năng trong Cuộc sống Hàng ngày.
Động học
Động học là một nhánh của vật lý và một phân ngành của cơ học cổ điển liên quan đến chuyển động có thể có về mặt hình học của một cơ thể hoặc hệ thống các vật thể mà không tính đến các lực liên quan, nghĩa là nguyên nhân và ảnh hưởng của chuyển động.
Động học nhằm mục đích cung cấp sự mô tả về vị trí không gian của các vật thể hoặc hệ thống các hạt vật chất, tốc độ mà các hạt đang chuyển động (vận tốc) và tốc độ thay đổi vận tốc của chúng (gia tốc).
Khi các lực nhân quả không được tính đến, các mô tả chuyển động chỉ có thể thực hiện được đối với các hạt có chuyển động hạn chế, tức là chuyển động theo những quỹ đạo nhất định. Trong chuyển động không hạn chế hoặc tự do, các lực xác định hình dạng của đường đi.
Đối với một hạt chuyển động dọc theo đường thẳng, danh sách các vị trí và thời gian tương ứng sẽ tạo thành một sơ đồ thích hợp để mô tả chuyển động của hạt.
Một mô tả liên tục sẽ yêu cầu một công thức toán học thể hiện vị trí theo thời gian.
Khi một hạt di chuyển trên một đường cong, việc mô tả vị trí của nó trở nên phức tạp hơn và đòi hỏi hai hoặc ba chiều.
Trong những trường hợp như vậy, mô tả liên tục dưới dạng một đồ thị đơn hoặc công thức toán học là không khả thi.
Ví dụ, vị trí của một hạt chuyển động trên một vòng tròn có thể được mô tả bằng bán kính quay của vòng tròn, giống như hình bánh xe với một đầu cố định ở tâm hình tròn và đầu kia gắn với hạt.
Bán kính quay được gọi là vectơ vị trí của hạt, và nếu góc giữa nó và bán kính cố định được gọi là một hàm của thời gian, thì có thể tính được độ lớn của vận tốc và gia tốc của hạt.
Tuy nhiên, vận tốc và gia tốc có hướng và độ lớn. Vận tốc luôn luôn tiếp tuyến với đường đi, còn gia tốc có hai thành phần, một tiếp tuyến với đường đi và một tiếp tuyến vuông góc với tiếp tuyến.
Người giới thiệu
- Bia, FP & Johnston Jr, ER (1992). Tin học và Cơ học vật liệu. McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, Rene. Lịch sử Cơ học Cổ điển. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, trang 19.
- David L. Goodstein. (2015). Cơ học. Ngày 04 tháng 8 năm 2017, từ Encyclopædia Britannica, inc. Trang web: britannica.com.
- Các biên tập viên của Encyclopædia Britannica. (2013). Động học. Ngày 04 tháng 8 năm 2017, từ Encyclopædia Britannica, inc. Trang web: britannica.com.
- Các biên tập viên của Encyclopædia Britannica. (2016). Động học. Ngày 04 tháng 8 năm 2017, từ Encyclopædia Britannica, inc. Trang web: britannica.com.
- Các biên tập viên của Encyclopædia Britannica. (2014). Tin học. Ngày 04 tháng 8 năm 2017, từ Encyclopædia Britannica, inc. Trang web: britannica.com.
- Rana, NC và Joag, PS Cơ học cổ điển. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, trang 6.