Yang paling maju dan terkenal cawangan mekanik adalah statik, dinamik atau kinetik, dan kinematik. Bersama-sama mereka membentuk bidang sains yang berkaitan dengan tingkah laku entiti badan pada saat didorong oleh kekuatan atau tanah runtuh.
Begitu juga, mekanik mengkaji akibat entiti badan di persekitaran mereka. Disiplin ilmiah berasal dari Yunani kuno dengan tulisan Aristoteles dan Archimedes.
Pada awal zaman moden, para saintis terkenal seperti Isaac Newton dan Galileo Galilei menubuhkan apa yang sekarang dikenali sebagai mekanik klasik.
Ia adalah cabang fizik klasik yang menangani atom yang tidak bergerak atau yang bergerak perlahan, pada kelajuan jelas kurang daripada kelajuan cahaya.
Dari segi sejarah, mekanik klasik menjadi yang pertama, sementara mekanik kuantum adalah penemuan yang agak baru.
Mekanik klasik berasal dari undang-undang gerakan Isaac Newton sementara mekanik kuantum ditemui pada awal abad ke-20.
Kepentingan mekanik terletak pada fakta bahawa, sama ada klasik atau kuantum, ia merupakan pengetahuan paling pasti yang wujud mengenai sifat fizikal dan telah dilihat terutamanya sebagai model untuk apa yang disebut sains tepat seperti matematik, fizik, kimia dan biologi.
Cawangan utama mekanik
Mekanik mempunyai pelbagai kegunaan di dunia moden. Kepelbagaian bidang kajiannya mendorongnya untuk melakukan kepelbagaian untuk merangkumi pemahaman mengenai tema yang berbeza yang mendasari disiplin lain. Berikut adalah cabang utama mekanik.
Statik
Statik, dalam fizik, adalah cabang mekanik yang berhubungan dengan kekuatan yang beroperasi dalam entiti badan tidak bergerak dalam keadaan keseimbangan.
Asasnya didirikan lebih dari 2,200 tahun yang lalu oleh ahli matematik Yunani kuno Archimedes dan lain-lain, sambil mengkaji ciri-ciri penguat gaya mesin sederhana seperti tuas dan poros.
Kaedah dan hasil sains statik terbukti sangat berguna dalam reka bentuk bangunan, jambatan, dan empangan, serta kren dan alat mekanik lain yang serupa.
Untuk mengira dimensi struktur dan mesin tersebut, arkitek dan jurutera mesti terlebih dahulu menentukan kekuatan yang terlibat dalam bahagian yang saling berkaitan.
- Statik menyediakan prosedur analisis dan grafik yang diperlukan untuk mengenal pasti dan menerangkan kekuatan yang tidak diketahui ini.
- Statik menganggap bahawa badan yang ditanganinya sangat kaku.
- Dia juga berpendapat bahawa penambahan semua kuasa yang beroperasi pada entiti yang sedang berehat mestilah sifar dan tidak boleh ada kecenderungan untuk kekuatan memutar badan mengenai sumbu mana pun.
Ketiga-tiga keadaan ini saling bergantung antara satu sama lain dan ungkapannya dalam bentuk matematik merangkumi persamaan keseimbangan. Terdapat tiga persamaan, jadi hanya tiga daya yang tidak diketahui dapat dikira.
Sekiranya terdapat lebih dari tiga daya yang tidak diketahui, ini bermakna terdapat lebih banyak komponen dalam struktur atau mesin yang diperlukan untuk menopang beban yang dikenakan atau ada lebih banyak batasan daripada yang diperlukan untuk mencegah badan bergerak.
Komponen atau kekangan yang tidak diperlukan ini disebut berlebihan (misalnya, meja dengan empat kaki mempunyai satu kaki berlebihan) dan kaedah daya dikatakan tidak tentu secara statik.
Dinamik atau kinetik
Dinamika adalah cabang sains fizikal dan pembahagian mekanik yang mendominasi kajian pergerakan objek material berkaitan dengan faktor fizikal yang mempengaruhinya: daya, jisim, dorongan, tenaga.
Kinetics adalah cabang mekanik klasik yang merujuk kepada pengaruh daya dan pasangan pada pergerakan badan yang mempunyai jisim.
Pengarang yang menggunakan istilah "kinetik" menerapkan dinamika pada mekanik badan bergerak klasik. Ini berbeza dengan statik, yang merujuk kepada badan yang sedang berehat, dalam keadaan keseimbangan.
Termasuk dalam dinamika atau kinetik adalah keterangan gerakan dari segi kedudukan, halaju dan pecutan, selain dari pengaruh daya, tork dan jisim.
Penulis yang tidak menggunakan istilah kinetik membahagikan mekanik klasik menjadi kinematik dan dinamik, termasuk statik sebagai dinamika khas di mana penambahan daya dan jumlah pasangan sama dengan sifar.
Anda mungkin berminat dengan 10 Contoh Tenaga Kinetik dalam Kehidupan Harian.
Kinematik
Kinematik adalah cabang fizik dan pembahagian mekanik klasik yang berkaitan dengan kemungkinan pergerakan badan atau sistem badan secara geometri tanpa mempertimbangkan daya yang terlibat, iaitu, sebab dan akibat pergerakan.
Kinematik bertujuan untuk memberi penerangan mengenai kedudukan spasial badan atau sistem zarah bahan, kelajuan zarah bergerak (halaju), dan kadar di mana halaju mereka berubah (pecutan).
Apabila daya kausal tidak diperhitungkan, deskripsi gerakan hanya mungkin dilakukan untuk partikel-partikel yang mempunyai gerakan yang terbatas, yaitu, mereka bergerak dalam lintasan tertentu. Dalam gerakan tidak terhad atau bebas, daya menentukan bentuk jalan.
Untuk zarah bergerak di sepanjang lurus, senarai kedudukan dan masa yang sesuai akan menjadi skema yang sesuai untuk menggambarkan pergerakan zarah.
Huraian berterusan memerlukan formula matematik yang menyatakan kedudukan dari segi masa.
Apabila zarah bergerak di jalan melengkung, perihalan kedudukannya menjadi lebih rumit dan memerlukan dua atau tiga dimensi.
Dalam kes sedemikian, penerangan berterusan dalam bentuk satu graf atau formula matematik tidak dapat dilaksanakan.
Posisi zarah bergerak pada bulatan, misalnya, dapat digambarkan dengan jari-jari putaran bulatan, seperti ujung roda dengan satu hujung terpaku di tengah bulatan dan ujung yang lain melekat pada partikel.
Jari-jari putaran dikenali sebagai vektor kedudukan untuk zarah, dan jika sudut antara ia dan jejari tetap dikenali sebagai fungsi masa, besarnya kecepatan dan pecutan zarah dapat dihitung.
Walau bagaimanapun, halaju dan pecutan mempunyai arah dan magnitud. Kecepatan selalu bersinggungan dengan jalan, sementara pecutan mempunyai dua komponen, satu tangen ke jalan dan yang lain tegak lurus dengan tangen.
Rujukan
- Beer, FP & Johnston Jr, ER (1992). Statik dan Mekanik Bahan. McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, Rene. Sejarah Mekanik Klasik. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, ms 19.
- David L. Goodstein. (2015). Mekanik. 04 Ogos 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Laman web: britannica.com.
- Penyunting Encyclopædia Britannica. (2013). Kinematik. 04 Ogos 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Laman web: britannica.com.
- Penyunting Encyclopædia Britannica. (2016). Kinetik. 04 Ogos 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Laman web: britannica.com.
- Penyunting Encyclopædia Britannica. (2014). Statik. 04 Ogos 2017, dari Encyclopædia Britannica, inc. Laman web: britannica.com.
- Rana, NC, dan Joag, PS Klasik Mekanik. Petal Nagar Barat, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, ms 6.