Klassische Mechanik ist ein Teilgebiet der Mechanik, das sich der Untersuchung der Bewegungen von Körpern auf der Erde und in Flüssigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit sowie den Ursachen dieser Bewegungen widmet. Die klassische Mechanik gliedert sich hauptsächlich in die Bereiche Kinematik, Dynamik, Statik, Hydrostatik und Hydrodynamik. Das Studium der Klassischen Mechanik ist für eine Vielzahl von Berufen von großer Bedeutung und darüber hinaus der am meisten nachgefragte Physikinhalt im National High School Examination (Enem).
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Themen dieses Artikels
- 1 - Zusammenfassung der klassischen Mechanik
- 2 - Was studiert die klassische Mechanik?
-
3 - Hauptstudienbereiche der klassischen Mechanik
- → Kinematik
- → Dynamik
- → Statisch
- → Hydrostatisch
- → Hydrodynamik
- 4 – Bedeutung der klassischen Mechanik
- 5 – Klassische Mechanik in Enem
- 6 - Was sind die Hauptstudienbereiche der Mechanik?
Zusammenfassung zur klassischen Mechanik
Die klassische Mechanik ist ein Teilgebiet der Mechanik, einem der Hauptgebiete der Physik.
Sie untersucht die Bewegungen von Körpern auf der Erde und in Flüssigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit sowie die Ursachen dieser Bewegungen.
Die Hauptstudiengebiete der Klassischen Mechanik sind Kinematik, Dynamik, Statik, Hydrostatik und Hydrodynamik.
Die Kinematik untersucht die Situationen, die ab dem Moment auftreten, in dem ein Körper seinen Bewegungszustand beginnt.
Die Dynamik untersucht die Ursachen, die zu einer Bewegung geführt haben.
Die Statik untersucht die Gleichgewichtsbedingungen in ausgedehnten Körpern.
Die Hydrostatik untersucht Flüssigkeiten unter statischen Gleichgewichtsbedingungen.
Die Hydrodynamik untersucht Flüssigkeiten in Bewegung, wenn sie äußeren Kräften ungleich Null ausgesetzt sind.
Die drei Hauptgebiete der Mechanik sind die klassische Mechanik, die Quantenmechanik und die relativistische Mechanik.
Klassische Mechanik ist der physikalische Inhalt, der im Enem am häufigsten vorkommt.
Was studiert Klassische Mechanik?
Die klassische Mechanik untersucht die Bewegungen von Körpern auf der Erde und in Flüssigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit sowie die Ursachen dieser Bewegungen. Sie wird üblicherweise in Kinematik, Dynamik, Statik, Hydrostatik und Hydrodynamik unterteilt.
Studienschwerpunkte der Klassischen Mechanik
→ Kinematik
Kinematik ist das Gebiet der klassischen Mechanik untersucht die Bewegung von Körpern, ohne die Ursachen dieser Bewegung zu berücksichtigen. Mit anderen Worten: Es werden Situationen untersucht, die ab dem Moment auftreten, in dem ein Körper seinen Bewegungszustand beginnt. Im Rahmen der Kinematik, die in der Oberstufe behandelt wird, werden die Bewegungsarten untersucht, die wir im Folgenden sehen werden.
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◦ Gleichförmige Bewegung (MU)
Gleichförmige Bewegung ist die Bewegung wobei die Geschwindigkeit eines Körpers konstant ist und er sich nur geradlinig bewegt. Die Hauptgleichung zur Untersuchung der gleichförmigen Bewegung ist die stündliche Positionsfunktion.
Positionszeitfunktion für die MU:
\(S_F =S_0 + vt\ oder\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Gleichmäßig variierte Bewegung (MUV)
Gleichmäßig variierte Bewegung ist die Bewegung wo sich die Geschwindigkeit eines Körpers mit konstanter Geschwindigkeit ändert. Wenn die Geschwindigkeit der Bewegung erhöht ist, sprechen wir von einer beschleunigten Bewegung. nimmt die Geschwindigkeit ab, spricht man von einer verzögerten Bewegung.
Die wichtigsten Gleichungen zur Beschreibung gleichmäßig variierter Bewegungen sind die stündlichen Funktionen von Position und Geschwindigkeit und Torricellis Gleichung.
Positionszeitfunktion für das MUV:
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ or\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)
Geschwindigkeitsstundenfunktion für das MUV:
\(V_F =V_0 + at\)
oder
\( a= \frac{V_F- V_0}{t_F-t_0}\)
Torricellis Gleichung:
\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\triangle S\)
◦ Gleichmäßige Kreisbewegung (MCU)
Eine gleichmäßige Kreisbewegung ist die Bewegung Dabei ändert sich die Geschwindigkeitsrichtung eines sich bewegenden Objekts ständig, so dass sein Abstand von einem Punkt im Raum konstant bleibt. Auch wenn man sie als gleichmäßige Kreisbewegung bezeichnet, wird diese Bewegung beschleunigt, da zur Beschreibung einer Kreisbahn die Existenz einer Zentripetalbeschleunigung erforderlich ist.
Bei der Untersuchung der Kreisbewegung werden wir mit einer Vielzahl von Gleichungen konfrontiert, und es gibt: Gleichungen, die Verschiebung und Skalargeschwindigkeit berechnen; Gleichungen, die Winkelgrößen berechnen, beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit; und schließlich Gleichungen, die dazu dienen, diese beiden Arten von Größen in Beziehung zu setzen. Schauen Sie sich einige der wichtigsten Gleichungen der Kreisbewegung an.
Winkelgeschwindigkeit für die MCU:
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
oder
\(ω = 2πf\)
oder
\(ω = \frac{2π}T\)
Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit:
\(V = ωR\)
Häufigkeit und Zeitraum:
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Gleichmäßig variierte Kreisbewegung (MCUV)
Eine gleichmäßig variierte Kreisbewegung ist die Bewegung Dies ist ein etwas allgemeinerer Fall einer gleichmäßigen Kreisbewegung. Darin gibt es neben einer Zentripetalbeschleunigung konstante Winkel- und Tangentialbeschleunigungen, die dazu führen, dass die Winkelgeschwindigkeit des Mobiles gleichmäßig variiert. Wie bei gleichmäßig variierender Bewegung verwenden wir bei der Untersuchung des MCUV sehr ähnliche stündliche Positions- und Geschwindigkeitsfunktionen.
Funktion der Winkelposition des MCUV im Uhrzeigersinn:
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)
Stündliche Funktion der Winkelgeschwindigkeit des MCUV:
\(ω_F = ω_0 = bei \)
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→ Dynamik
Dynamik ist das Gebiet der klassischen Mechanik untersucht die Ursachen, die zu einer Bewegung geführt haben. In diesem Sinne untersuchen wir die Kräfte, die auf einen Körper einwirken, die Bewegungsgrößen, die Energie Mechanik, Impuls und Größen im Zusammenhang mit Rotationsbewegungen, wie Drehmoment und Moment eckig.
Die Grundlagen des Studiums der Dynamik in der Oberstufe sind die Newtons drei Gesetze. Darauf aufbauend werden die weiteren Gleichungen des Teilgebiets und auch der Kinematik abgeleitet. Schauen Sie sich einige der wichtigsten Formeln an, die beim Studium der Dynamik verwendet werden:
Newtons zweites Gesetz:
\(F=m\cdot a\)
Drehmoment oder Moment einer Kraft:
\(T=Fdsenθ\)
Linearer Impuls oder linearer Impuls:
\(Q=mv\)
Drehimpuls oder Drehimpuls:
\(L=rQsenθ\)
Kinetische Energie:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ statisch
Die Statik ist das Teilgebiet der klassischen Mechanik untersucht die Gleichgewichtsbedingungen in ausgedehnten Körpern, das heißt, es bestimmt, welche Maße oder sogar die Intensität von Kräften und Drehmomenten sein müssen, damit ein Körper mit nicht vernachlässigbaren Abmessungen im Gleichgewicht bleiben kann. Im Studium der Statik werden häufig die Newtonschen Gesetze verwendet.
→ hydrostatisch
Der Hydrostat ist das Gebiet der Klassischen Mechanik untersucht Flüssigkeiten unter Bedingungen des statischen Gleichgewichts. Darin untersuchen wir die spezifische Masse, den Druck, das Stevin-Prinzip, den Satz von Pascal und den Satz von Archimedes.
→ Hydrodynamik
Hydrodynamik ist das Gebiet der klassischen Mechanik untersucht Flüssigkeiten in Bewegung, wenn sie äußeren Kräften ungleich Null ausgesetzt sind. Darin untersuchen wir Strömung, Kontinuitätsgleichung und das Bernoulli-Prinzip.
Bedeutung der klassischen Mechanik
Die klassische Mechanik ist in mehrfacher Hinsicht von großer Bedeutung. Im Folgenden heben wir einige Erkenntnisse hervor, die nur durch Forschung in der klassischen Mechanik möglich waren:
Die Umlaufbahnen von Planeten, Satelliten und Asteroiden werden beschrieben durch das Gesetz der universellen Gravitation Es ist durch Keplers Gesetze.
Die Flugbahn von Raketen, Kugeln, Pfeilen und Pfeilen wird anhand von Projektilabschussgleichungen erklärt.
Der durch die Kontinuitätsgleichung beschriebene Flüssigkeitsstrom ist in der Lage, den Flug von Flugzeugen sowie die hydrostatischen Situationen, in denen die Flüssigkeiten ruhen, zu erklären.
Die Bedienung einfacher Maschinen, wie z. B. schiefe Ebenen, Flaschenzüge, Hebezeuge, Waagen usw.
Die Flugbahn elektrisch geladener Teilchen, die sich unter der Wirkung elektrischer und magnetischer Felder bewegen, wie beim Aurora Borealis-Phänomen.
Körper im freien Fall oder sogar Körper, die durch die Schwerkraft beschleunigt fallen, aber dem Luftwiderstand ausgesetzt sind.
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Klassische Mechanik in Enem
Von allen Bereichen der Physik ist die klassische Mechanik in den Enem-Fragen am häufigsten vertreten. Daher ist es von großer Bedeutung, dass Sie in der Lage sind:
die Bedeutung der kinematischen Gleichungen verstehen und sie auf reale Situationen sowie deren Diagramme beziehen können;
progressive, regressive, beschleunigte und gleichförmige Bewegungen identifizieren und klassifizieren;
das Konzept der Referenz verstehen und verstehen, was relative Bewegungen sind;
wissen, wie man die drei Newtonschen Gesetze in den unterschiedlichsten Zusammenhängen anwendet;
das Konzept der mechanischen, kinetischen und potentiellen Energie verstehen und wissen, wie man mit diesen Größen umgeht;
Kollisionsberechnungen unter Verwendung des Impulses und der Erhaltung mechanischer Energie durchführen;
kennen und verstehen die Funktionsweise der Keplerschen Gesetze und ihre Beziehung zum Gesetz der universellen Gravitation;
verstehen, wie statische Gleichgewichtsbedingungen auf Körper angewendet werden sollten, deren Abmessungen nicht vernachlässigt werden können;
verstehen die Ursachen und Auswirkungen von Teilchenbewegungen und wissen diese in Form von Gleichungen zu beschreiben.
Was sind die Hauptstudienbereiche der Mechanik?
Die Mechaniker Es ist eines der großen Gebiete der Physik. Es wird üblicherweise unterteilt in:
Klassische Mechanik: ein Zweig der Mechanik, der die Bewegungen von Körpern auf der Erde und in Flüssigkeiten unterhalb der Lichtgeschwindigkeit sowie die Ursachen dieser Bewegungen untersucht. Es bezieht sich auf das Wissen über das Gebiet, das auf makroskopische Situationen anwendbar ist.
Quantenmechanik: ein Zweig der Mechanik, der die Bewegung winziger Teilchen wie Atome und Moleküle untersucht.
Relativistische Mechanik: ein Zweig der Mechanik, der das Verhalten von Körpern untersucht, die sich mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Es stammt aus den Entdeckungen von Physiker Albert Einstein.
Quelle
e-Física – Online-Physikunterricht; USP – Universität von São Paulo. Mechanik. Verfügbar in: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? Kategorie-ID=132.
Von Rafael Helerbrock
Physik Lehrer
Möchten Sie diesen Text in einer schulischen oder wissenschaftlichen Arbeit referenzieren? Sehen:
HELERBROCK, Raphael. „Klassische Mechanik“; Brasilien-Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Abgerufen am 22. August 2023.
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