Quali sono i rami della meccanica?

il rami della meccanica più sviluppati e conosciuti sono la statica, la dinamica o cinetica e la cinematica. Insieme costituiscono un'area della scienza legata alla condotta delle entità corporee quando spinte da poteri o smottamenti.

Allo stesso modo, la meccanica studia le conseguenze delle entità corporee nel loro ambiente. La disciplina scientifica ha le sue origini nell'antica Grecia con gli scritti di Aristotele e Archimede.

Durante il primo periodo moderno, alcuni scienziati famosi come Isaac Newton e Galileo Galilei sistemarono quella che oggi è conosciuta come meccanica classica.

È un ramo della fisica classica che si occupa di atomi che sono immobili o che cadono lentamente, a velocità che sono ovviamente inferiori alla velocità della luce.

Storicamente, la meccanica classica è arrivata per prima, mentre la meccanica quantistica è un'invenzione relativamente recente.

La meccanica classica ebbe origine dalle leggi del moto di Isaac Newton mentre la meccanica quantistica fu scoperta all'inizio del XX secolo.

L'importanza della meccanica sta nel fatto che, sia essa classica o quantistica, costituisce la più vera conoscenza che esiste sulla natura fisica ed è stata vista specialmente come modello per altre cosiddette scienze esatte come matematica, fisica, chimica e biologia.

Principali rami della meccanica

I meccanismi hanno molti usi nel mondo moderno. La sua varietà di aree di studio lo ha portato a diversificare per includere la comprensione di diversi argomenti che sono alla base di altre discipline. Di seguito i principali rami della meccanica.

statica

Statico, in fisica, è il ramo della meccanica che si occupa dei poteri che operano in entità corporee immobili in condizioni di equilibrio.

Le sue fondamenta furono stabilite più di 2.200 anni fa dall'antico matematico greco Archimede e da altri, mentre studiavano le caratteristiche di amplificazione di semplici forze della macchina come la leva e l'albero.

I metodi e i risultati della scienza statica si sono dimostrati particolarmente utili nella progettazione di edifici, ponti e dighe, nonché di gru e altri dispositivi meccanici simili.

Per calcolare le dimensioni di tali strutture e macchine, gli architetti e gli ingegneri devono prima determinare i poteri che intervengono nelle loro parti interconnesse.

• Condizioni statiche

1. Statico fornisce le procedure analitiche e grafiche necessarie per identificare e descrivere queste forze sconosciute.
2. Statico presume che i corpi con cui si occupa sono perfettamente rigidi.
3. Sostiene anche che l'aggiunta di tutti i poteri che operano in un'entità a riposo deve essere zero e che non ci dovrebbe essere alcuna tendenza per le forze a ruotare il corpo attorno a qualsiasi asse.

Queste tre condizioni sono indipendenti l'una dall'altra e la loro espressione in forma matematica include le equazioni di equilibrio. Esistono tre equazioni, quindi è possibile calcolare solo tre forze sconosciute.

Se ci sono più di tre forze sconosciute, significa che ci sono più componenti nella struttura o macchina che sono necessari per supportare i carichi applicati o che ci sono più restrizioni di quelle necessarie per impedire al corpo di muoversi.

Tali componenti o vincoli non necessari sono chiamati ridondanti (ad esempio, una tabella con quattro gambe ha una gamba ridondante) e si dice che il metodo della forza è staticamente indeterminato.

Dinamica o cinetica

La dinamica è il ramo della scienza fisica e della suddivisione della meccanica che domina lo studio del movimento di oggetti materiali in relazione ai fattori fisici che li riguardano: forza, massa, impulso, energia.

La cinetica è il ramo della meccanica classica che si riferisce all'effetto di forze e coppie sul movimento di corpi che hanno massa.

Gli autori che usano il termine "cinetica" applicano le dinamiche alla meccanica classica dei corpi in movimento. Questo contrasta con lo statico, che si riferisce ai corpi a riposo, in condizioni di equilibrio.

Includono, nella dinamica o cinetica, la descrizione del movimento in termini di posizione, velocità e accelerazione, a parte l'influenza di forze, coppie e masse.

Gli autori che non usano il termine cinetica dividono la meccanica classica in cinematica e dinamica, inclusa la statica come caso speciale di dinamica in cui l'aggiunta di forze e la somma delle coppie sono uguali a zero.

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cinematica

La cinematica è una branca della fisica e una suddivisione della meccanica classica legata al movimento geometricamente possibile di un corpo o di un sistema di corpi senza considerare le forze coinvolte, cioè le cause e gli effetti dei movimenti.

La cinematica mira a fornire una descrizione della posizione spaziale dei corpi o dei sistemi di particelle materiali, la velocità alla quale le particelle si muovono (velocità) e la velocità alla quale la loro velocità sta cambiando (accelerazione).

Quando le forze causali non vengono prese in considerazione, le descrizioni del movimento sono possibili solo per le particelle che hanno un movimento limitato, vale a dire che si muovono in determinate traiettorie. Nel movimento senza restrizioni, o libero, le forze determinano la forma della strada.

Per una particella che si muove su un percorso rettilineo, una lista di posizioni e tempi corrispondenti costituirebbe uno schema adeguato per descrivere il movimento della particella.

Una descrizione continua richiederebbe una formula matematica che esprimesse la posizione in termini di tempo.

Quando una particella si muove su un percorso curvo, la descrizione della sua posizione diventa più complicata e richiede due o tre dimensioni.

In tali casi, le descrizioni continue sotto forma di un singolo grafico o di una formula matematica non sono fattibili.

• Esempio di cinematica

La posizione di una particella che si muove su un cerchio, ad esempio, può essere descritta da un raggio rotante del cerchio, come il raggio di una ruota con un'estremità fissa al centro del cerchio e l'altra estremità attaccata alla particella.

Il raggio di rotazione è noto come vettore di posizione per la particella e, se l'angolo tra esso e un raggio fisso è noto come funzione del tempo, è possibile calcolare l'entità della velocità e l'accelerazione della particella.

Tuttavia, la velocità e l'accelerazione hanno direzione e magnitudine. La velocità è sempre tangente alla traiettoria, mentre l'accelerazione ha due componenti, una tangente alla traiettoria e l'altra perpendicolare alla tangente.

riferimenti

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