WAS SIND DIE ZWEIGE DER MECHANIK? - WISSENSCHAFT - 2025

Die am weitesten entwickelten und bekanntesten Bereiche der Mechanik sind Statik, Dynamik oder Kinetik sowie Kinematik. Zusammen bilden sie einen Wissenschaftsbereich, der sich auf das Verhalten von Körperwesen im Moment des Drucks durch Mächte oder Erdrutsche bezieht.

In ähnlicher Weise untersucht die Mechanik die Konsequenzen von Körperwesen in ihrer Umgebung. Die wissenschaftliche Disziplin hat ihren Ursprung im antiken Griechenland mit den Schriften von Aristoteles und Archimedes.

In der frühen Neuzeit gründeten renommierte Wissenschaftler wie Isaac Newton und Galileo Galilei die heutige klassische Mechanik.

Es ist ein Zweig der klassischen Physik, der sich mit Atomen befasst, die unbeweglich sind oder langsam ausfallen, mit Geschwindigkeiten, die offensichtlich unter der Lichtgeschwindigkeit liegen.

Historisch gesehen stand die klassische Mechanik an erster Stelle, während die Quantenmechanik eine relativ junge Erfindung ist.

Die klassische Mechanik entstand aus Isaac Newtons Bewegungsgesetzen, während die Quantenmechanik im frühen 20. Jahrhundert entdeckt wurde.

Die Bedeutung der Mechanik liegt in der Tatsache, dass sie, ob klassisch oder quantenmechanisch, das sicherste Wissen über die physikalische Natur darstellt und insbesondere als Modell für andere sogenannte exakte Wissenschaften wie Mathematik, Physik, Chemie und Biologie angesehen wurde.

Hauptzweige der Mechanik

Mechaniker haben in der modernen Welt eine Vielzahl von Anwendungen. Ihre Vielfalt an Studienbereichen hat sie dazu veranlasst, sich zu diversifizieren, um das Verständnis verschiedener Themen zu erfassen, die anderen Disziplinen zugrunde liegen. Hier sind die Hauptzweige der Mechanik.

Statisch

Die Statik ist in der Physik der Zweig der Mechanik, der sich mit den Kräften befasst, die in unbeweglichen Körpereinheiten unter Gleichgewichtsbedingungen wirken.

Seine Grundlagen wurden vor mehr als 2.200 Jahren vom antiken griechischen Mathematiker Archimedes und anderen geschaffen, während er die kraftverstärkenden Eigenschaften einfacher Maschinen wie Hebel und Welle untersuchte.

Die Methoden und Ergebnisse der statischen Wissenschaft haben sich bei der Konstruktion von Gebäuden, Brücken und Dämmen sowie von Kränen und ähnlichen mechanischen Geräten als besonders nützlich erwiesen.

Um die Abmessungen solcher Strukturen und Maschinen zu berechnen, müssen Architekten und Ingenieure zunächst die Leistungen ihrer miteinander verbundenen Teile bestimmen.

• Statische Bedingungen

1. Die Statik bietet die analytischen und grafischen Verfahren, die zur Identifizierung und Beschreibung dieser unbekannten Kräfte erforderlich sind.
2. Die Statik geht davon aus, dass die Körper, mit denen sie sich befasst, vollkommen starr sind.
3. Er ist auch der Ansicht, dass die Addition aller Kräfte, die auf eine Einheit in Ruhe wirken, Null sein muss und dass die Kräfte nicht dazu neigen dürfen, den Körper um eine Achse zu drehen.

Diese drei Bedingungen sind unabhängig voneinander und ihr Ausdruck in mathematischer Form enthält die Gleichgewichtsgleichungen. Es gibt drei Gleichungen, sodass nur drei unbekannte Kräfte berechnet werden können.

Wenn mehr als drei unbekannte Kräfte vorhanden sind, bedeutet dies, dass mehr Komponenten in der Struktur oder Maschine vorhanden sind, um die aufgebrachten Lasten zu tragen, oder dass es mehr Einschränkungen gibt, als erforderlich sind, um die Bewegung des Körpers zu verhindern.

Solche unnötigen Komponenten oder Einschränkungen werden als redundant bezeichnet (z. B. hat ein Tisch mit vier Beinen ein redundantes Bein), und die Methode der Kräfte wird als statisch unbestimmt bezeichnet.

Dynamisch oder kinetisch

Die Dynamik ist der Zweig der Physik und eine Unterteilung der Mechanik, die das Studium der Bewegung materieller Objekte in Bezug auf die sie beeinflussenden physikalischen Faktoren dominiert: Kraft, Masse, Impuls, Energie.

Die Kinetik ist der Zweig der klassischen Mechanik, der sich auf die Wirkung von Kräften und Paaren auf die Bewegung von Körpern mit Masse bezieht.

Autoren, die den Begriff "Kinetik" verwenden, wenden Dynamik auf die klassische Mechanik bewegter Körper an. Dies steht im Gegensatz zu statischer Aufladung, die sich auf ruhende Körper unter Gleichgewichtsbedingungen bezieht.

In der Dynamik oder Kinetik ist die Beschreibung der Bewegung in Bezug auf Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung enthalten, abgesehen vom Einfluss von Kräften, Drehmomenten und Massen.

Autoren, die den Begriff Kinetik nicht verwenden, unterteilen die klassische Mechanik in Kinematik und Dynamik, einschließlich der Statik als Sonderfall der Dynamik, bei der die Addition der Kräfte und die Summe der Paare gleich Null sind.

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Kinematik

Die Kinematik ist ein Zweig der Physik und eine Unterteilung der klassischen Mechanik in Bezug auf die geometrisch mögliche Bewegung eines Körpers oder Körpersystems, ohne die beteiligten Kräfte, dh Ursachen und Wirkungen der Bewegungen, zu berücksichtigen.

Die Kinematik zielt darauf ab, die räumliche Position von Körpern oder Systemen materieller Partikel, die Geschwindigkeit, mit der sich die Partikel bewegen (Geschwindigkeit) und die Geschwindigkeit, mit der sich ihre Geschwindigkeit ändert (Beschleunigung), zu beschreiben.

Wenn kausale Kräfte nicht berücksichtigt werden, sind Bewegungsbeschreibungen nur für Teilchen möglich, die eine eingeschränkte Bewegung haben, dh sich auf bestimmten Trajektorien bewegen. Bei uneingeschränkter oder freier Bewegung bestimmen Kräfte die Form des Pfades.

Für ein Teilchen, das sich auf einem geraden Weg bewegt, würde eine Liste entsprechender Positionen und Zeiten ein geeignetes Schema darstellen, um die Bewegung des Teilchens zu beschreiben.

Eine fortlaufende Beschreibung würde eine mathematische Formel erfordern, die die Position in Bezug auf die Zeit ausdrückt.

Wenn sich ein Partikel auf einem gekrümmten Pfad bewegt, wird die Beschreibung seiner Position komplizierter und erfordert zwei oder drei Dimensionen.

In solchen Fällen sind fortlaufende Beschreibungen in Form eines einzelnen Graphen oder einer mathematischen Formel nicht möglich.

• Kinematik Beispiel

Die Position eines Teilchens, das sich auf einem Kreis bewegt, kann beispielsweise durch einen rotierenden Radius des Kreises beschrieben werden, wie die Speiche eines Rades, dessen eines Ende in der Mitte des Kreises befestigt ist und dessen anderes Ende am Teilchen befestigt ist.

Der Rotationsradius ist als Positionsvektor für das Partikel bekannt, und wenn der Winkel zwischen ihm und einem festen Radius als Funktion der Zeit bekannt ist, kann die Größe der Geschwindigkeit und Beschleunigung des Partikels berechnet werden.

Geschwindigkeit und Beschleunigung haben jedoch Richtung und Größe. Die Geschwindigkeit ist immer tangential zum Pfad, während die Beschleunigung zwei Komponenten hat, eine tangential zum Pfad und die andere senkrecht zur Tangente.

Verweise

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