สาขากลศาสตร์คืออะไร

สาขาวิชากลศาสตร์ มีการพัฒนาและเป็นที่รู้จักมากขึ้นคือสถิตพลศาสตร์หรือจลนศาสตร์และจลนศาสตร์ พวกเขาช่วยกันรวมกันเป็นพื้นที่ของวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการของหน่วยงานทางร่างกายในขณะที่ถูกผลักดันโดยพลังหรือแผ่นดินถล่ม.

ในทำนองเดียวกันกลศาสตร์จะศึกษาผลที่ตามมาของร่างกายในสภาพแวดล้อมของพวกเขา วินัยทางวิทยาศาสตร์มีต้นกำเนิดในกรีซโบราณที่มีงานเขียนของอริสโตเติลและอาร์คิมีดีส.

ในช่วงต้นสมัยใหม่นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงบางคนเช่น Isaac Newton และ Galileo Galilei ตัดสินสิ่งที่เป็นที่รู้จักกันในขณะนี้ว่ากลศาสตร์คลาสสิก.

มันเป็นสาขาของฟิสิกส์คลาสสิกที่เกี่ยวข้องกับอะตอมที่ไม่เคลื่อนที่หรือตกลงไปอย่างช้าๆด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าความเร็วแสงอย่างชัดเจน.

ประวัติศาสตร์กลศาสตร์คลาสสิกมาก่อนในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ค่อนข้างล่าสุด.

กลศาสตร์แบบดั้งเดิมมีต้นกำเนิดมาจากกฎการเคลื่อนที่ของไอแซคนิวตันในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมถูกค้นพบเมื่อต้นศตวรรษที่ 20.

ความสำคัญของกลไกคือไม่ว่าจะคลาสสิกหรือควอนตัมมันเป็นความรู้ที่แท้จริงที่มีอยู่เกี่ยวกับธรรมชาติทางกายภาพและได้รับการเห็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นแบบจำลองสำหรับอื่น ๆ ที่เรียกว่าวิทยาศาสตร์แน่นอนเช่นคณิตศาสตร์ฟิสิกส์เคมีและชีววิทยา.

สาขาหลักของกลศาสตร์

ช่างเครื่องมีการใช้งานมากมายในโลกสมัยใหม่ การศึกษาที่หลากหลายของเขาทำให้เขามีความหลากหลายในการรวมความเข้าใจในหัวข้อต่าง ๆ ที่รองรับสาขาอื่น ๆ ใต้กิ่งก้านหลักของกลศาสตร์.

คงที่

สถิตยศาสตร์ในสาขาฟิสิกส์เป็นสาขาของกลไกที่รับผิดชอบด้านพลังที่ทำงานในหน่วยงานทางกายภาพที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ในสภาวะสมดุล.

ฐานรากของมันถูกสร้างขึ้นเมื่อ 2,200 ปีก่อนโดยนักคณิตศาสตร์ชาวกรีกโบราณอาร์คิมีดีสและคนอื่น ๆ ในขณะที่ศึกษาลักษณะการขยายของกองกำลังเครื่องจักรอย่างง่ายเช่นคานและเพลา.

วิธีการและผลลัพธ์ของศาสตร์แห่งสถิตศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในการออกแบบอาคารสะพานและเขื่อนรวมถึงเครนและอุปกรณ์เครื่องจักรกลอื่น ๆ ที่คล้ายคลึงกัน.

ในการคำนวณขนาดของโครงสร้างและเครื่องจักรดังกล่าวสถาปนิกและวิศวกรจะต้องกำหนดอำนาจที่แทรกแซงในส่วนที่เชื่อมต่อถึงกันก่อน.

• เงื่อนไขคงที่

1. คงที่ให้ขั้นตอนการวิเคราะห์และกราฟิกที่จำเป็นในการระบุและอธิบายกองกำลังที่ไม่รู้จักเหล่านี้.
2. สแตติกสันนิษฐานว่าวัตถุที่มันเกี่ยวข้องนั้นแข็งอย่างสมบูรณ์แบบ.
3. นอกจากนี้เขายังยืนยันว่าการเพิ่มอำนาจทั้งหมดที่ทำงานในเอนทิตีที่เหลือจะต้องเป็นศูนย์และจะต้องไม่มีแนวโน้มที่กองกำลังจะหมุนร่างกายรอบแกนใด ๆ.

สามเงื่อนไขนี้เป็นอิสระจากกันและการแสดงออกของพวกเขาในรูปแบบทางคณิตศาสตร์รวมถึงสมการสมดุล มีสามสมการดังนั้นสามารถคำนวณแรงที่ไม่ทราบได้เพียงสามตัวเท่านั้น.

หากมีกองกำลังที่ไม่รู้จักมากกว่าสามกองหมายความว่ามีส่วนประกอบเพิ่มเติมในโครงสร้างหรือเครื่องจักรที่จำเป็นสำหรับรองรับแรงที่ใช้หรือมีข้อ จำกัด มากกว่าที่จำเป็นเพื่อป้องกันไม่ให้ร่างกายเคลื่อนไหว.

ส่วนประกอบหรือข้อ จำกัด ที่ไม่จำเป็นเช่นนั้นเรียกว่าซ้ำซ้อน (ตัวอย่างเช่นตารางที่มีสี่ขามีขาซ้ำซ้อน) และมีการกล่าวกันว่าวิธีการบังคับนั้นไม่คงที่.

พลศาสตร์หรือจลนศาสตร์

Dynamics เป็นสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพและแผนกย่อยของกลศาสตร์ที่ควบคุมการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สัมพันธ์กับปัจจัยทางกายภาพที่มีผลต่อพวกเขา: แรงมวลโมเมนตัมพลังงาน.

จลนศาสตร์เป็นสาขาของกลศาสตร์คลาสสิกที่อ้างถึงผลกระทบของแรงและคู่ต่อการเคลื่อนไหวของร่างกายที่มีมวล.

ผู้เขียนที่ใช้คำว่า "จลนศาสตร์" ใช้พลศาสตร์กับกลไกดั้งเดิมของวัตถุที่เคลื่อนไหว ตรงกันข้ามกับสถิตซึ่งหมายถึงร่างกายที่เหลืออยู่ในสภาพสมดุล.

ซึ่งรวมถึงในพลวัตหรือจลนศาสตร์คำอธิบายของการเคลื่อนไหวในแง่ของตำแหน่งความเร็วและความเร่งนอกเหนือจากอิทธิพลของแรงคู่และมวล.

ผู้เขียนที่ไม่ได้ใช้คำว่าจลนศาสตร์แบ่งกลศาสตร์คลาสสิกเป็นจลนศาสตร์และการเปลี่ยนแปลงรวมถึงสถิตยศาสตร์เป็นกรณีพิเศษของการเปลี่ยนแปลงที่เพิ่มขึ้นของกองกำลังและผลรวมของคู่เท่ากับศูนย์.

คุณอาจสนใจ 10 ตัวอย่างของพลังงานจลน์ในชีวิตประจำวัน.

กลศาสตร์การเคลื่อนไหว

Kinematics เป็นสาขาวิชาฟิสิกส์และแผนกย่อยของกลศาสตร์คลาสสิกที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวที่เป็นไปได้ทางเรขาคณิตของร่างกายหรือระบบของร่างกายโดยไม่คำนึงถึงแรงที่เกี่ยวข้องนั่นคือสาเหตุและผลกระทบของการเคลื่อนไหว.

จลนศาสตร์มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้คำอธิบายเกี่ยวกับตำแหน่งเชิงพื้นที่ของวัตถุหรือระบบของอนุภาควัสดุความเร็วที่อนุภาคเคลื่อนที่ (ความเร็ว) และความเร็วที่ความเร็วเปลี่ยนไป (ความเร่ง).

เมื่อกองกำลังเชิงสาเหตุไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาคำอธิบายของการเคลื่อนที่จะเป็นไปได้สำหรับอนุภาคที่มีการเคลื่อนไหว จำกัด เท่านั้นกล่าวคือการเคลื่อนที่ในบางเส้นทาง ในการเคลื่อนที่โดยไม่มีข้อ จำกัด หรืออิสระกองทัพจะเป็นตัวกำหนดหนทาง.

สำหรับอนุภาคที่เคลื่อนที่บนเส้นทางตรงรายการของตำแหน่งและเวลาที่สอดคล้องกันจะเป็นรูปแบบที่เพียงพอในการอธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาค.

คำอธิบายอย่างต่อเนื่องจะต้องใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่จะแสดงตำแหน่งในแง่ของเวลา.

เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่บนเส้นทางโค้งคำอธิบายของตำแหน่งจะซับซ้อนมากขึ้นและต้องใช้สองหรือสามมิติ.

ในกรณีเช่นนี้คำอธิบายอย่างต่อเนื่องในรูปแบบของกราฟเดี่ยวหรือสูตรทางคณิตศาสตร์จะไม่สามารถทำได้.

• ตัวอย่างของจลนศาสตร์

ยกตัวอย่างเช่นตำแหน่งของอนุภาคที่เคลื่อนที่บนวงกลมสามารถอธิบายได้ด้วยรัศมีการหมุนของวงกลมเช่นรังสีของวงล้อที่มีจุดสิ้นสุดคงที่ที่กึ่งกลางของวงกลมและอีกด้านหนึ่งติดกับอนุภาค.

รัศมีการหมุนเป็นที่รู้จักกันในชื่อเวกเตอร์ตำแหน่งของอนุภาคและถ้ามุมระหว่างมันกับรัศมีคงที่เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นฟังก์ชันของเวลาสามารถคำนวณขนาดของความเร็วและความเร่งของอนุภาคได้.

อย่างไรก็ตามความเร็วและความเร่งมีทิศทางและขนาด ความเร็วจะสัมผัสกับวิถีเสมอในขณะที่ความเร่งมีสององค์ประกอบหนึ่งสัมผัสกับวิถีและอีกแนวตั้งฉากกับแทนเจนต์.

การอ้างอิง

1. เบียร์ & Johnston Jr, E.R. (1992) สถิตยศาสตร์และกลศาสตร์ของวัสดุ. McGraw-Hill, Inc.
2. Dugas, Rene ประวัติกลศาสตร์คลาสสิก New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, pg 19.
3. David L. Goodstein (2015) กลศาสตร์ 04 สิงหาคม, 2017, จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
4. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (2013) กลศาสตร์การเคลื่อนไหว 04 สิงหาคม, 2017, จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
5. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (2016) จลนศาสตร์ 04 สิงหาคม, 2017, จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
6. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (2014) วิชาว่าด้วยวุตถุ 04 สิงหาคม, 2017, จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
7. Rana, N.C. และ Joag, P.S. กลศาสตร์คลาสสิก West Petal Nagar, นิวเดลี Tata McGraw-Hill, 1991, pg 6.