Κλασική Μηχανική είναι μια υποπεριοχή της Μηχανικής αφιερωμένη στη μελέτη των κινήσεων σωμάτων στη Γη και βυθισμένων σε ρευστά κάτω από την ταχύτητα του φωτός και των αιτιών αυτών των κινήσεων. Η Κλασική Μηχανική χωρίζεται κυρίως στους τομείς της Κινηματικής, της Δυναμικής, της Στατικής, της Υδροστατικής και της Υδροδυναμικής. Η μελέτη της Κλασικής Μηχανικής έχει μεγάλη σημασία για μια τεράστια γκάμα επαγγελμάτων, εκτός από το ότι είναι το πιο απαιτητικό περιεχόμενο Φυσικής στις Πανελλαδικές Εξετάσεις Λυκείου (Ενεμ).
Διαβάστε επίσης: Σύγχρονη Φυσική — το πεδίο της Φυσικής που προέκυψε για να εξηγήσει ορισμένες έννοιες που η Κλασική Μηχανική δεν μπορούσε να εξηγήσει
Θέματα αυτού του άρθρου
- 1 - Περίληψη Κλασικής Μηχανικής
- 2 - Τι σπουδάζει η Κλασική Μηχανική;
-
3 - Κύριοι τομείς σπουδών της Κλασικής Μηχανικής
- → Κινηματική
- → Δυναμική
- → Στατική
- → Υδροστατικό
- → Υδροδυναμική
- 4 - Σημασία της Κλασικής Μηχανικής
- 5 - Κλασική Μηχανική στο Enem
- 6 - Ποιοι είναι οι κύριοι τομείς σπουδών στη Μηχανική;
Περίληψη για την Κλασσική Μηχανική
Η Κλασική Μηχανική είναι υποτομέας της Μηχανικής, ένας από τους κύριους τομείς της Φυσικής.
Μελετά τις κινήσεις των σωμάτων στη Γη και βυθισμένα σε υγρά κάτω από την ταχύτητα του φωτός και τις αιτίες αυτών των κινήσεων.
Οι κύριοι τομείς σπουδών της Κλασικής Μηχανικής είναι η Κινηματική, η Δυναμική, η Στατική, η Υδροστατική και η Υδροδυναμική.
Η κινηματική μελετά τις καταστάσεις που συμβαίνουν από τη στιγμή που ένα σώμα ξεκινά την κατάσταση κίνησής του.
Η δυναμική μελετά τις αιτίες που προκάλεσαν κάποια κίνηση.
Η στατική μελετά τις συνθήκες ισορροπίας σε εκτεταμένα σώματα.
Η Υδροστατική μελετά τα ρευστά υπό συνθήκες στατικής ισορροπίας.
Η Υδροδυναμική μελετά τα ρευστά σε κίνηση όταν υπόκεινται σε μη μηδενικές εξωτερικές δυνάμεις.
Οι τρεις κύριοι τομείς της Μηχανικής είναι η Κλασική Μηχανική, η Κβαντομηχανική και η Σχετικιστική Μηχανική.
Η Κλασική Μηχανική είναι το περιεχόμενο της Φυσικής που εμπίπτει περισσότερο στο Enem.
Τι σπουδάζει η Κλασική Μηχανική;
Η Κλασική Μηχανική μελετά τις κινήσεις σωμάτων στη Γη και βυθισμένων σε ρευστά κάτω από την ταχύτητα του φωτός, επιπλέον των αιτιών αυτών των κινήσεων. Συνήθως χωρίζεται σε Κινηματική, Δυναμική, Στατική, Υδροστατική και Υδροδυναμική.
Κύριοι τομείς σπουδών της Κλασικής Μηχανικής
→ Κινηματική
Η κινηματική είναι ο τομέας της Κλασικής Μηχανικής που μελετά την κίνηση των σωμάτων χωρίς να λαμβάνει υπόψη τα αίτια αυτής της κίνησης. Με άλλα λόγια, μελετώνται καταστάσεις που συμβαίνουν από τη στιγμή που ένα σώμα ξεκινά την κατάσταση κίνησής του. Στο πλαίσιο της Κινηματικής, που παρατηρείται στο Λύκειο, μελετώνται τα είδη κίνησης που θα δούμε παρακάτω.
Μη σταματάς τώρα... Υπάρχουν και άλλα μετά τη δημοσιότητα ;)
◦ Ομοιόμορφη κίνηση (MU)
Η ομοιόμορφη κίνηση είναι η κίνηση όπου η ταχύτητα ενός σώματος είναι σταθερή και κινείται μόνο σε ευθεία γραμμή. Η κύρια εξίσωση που χρησιμοποιείται για τη μελέτη της ομοιόμορφης κίνησης είναι η ωριαία συνάρτηση της θέσης.
Συνάρτηση χρόνου θέσης για το MU:
\(S_F =S_0 + vt\ ή\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Ομοιόμορφα μεταβλητή κίνηση (MUV)
Η ομοιόμορφα μεταβλητή κίνηση είναι η κίνηση όπου η ταχύτητα ενός σώματος αλλάζει με σταθερούς ρυθμούς. Στην περίπτωση που η κίνηση έχει αυξηθεί η ταχύτητά της, λέμε ότι είναι μια επιταχυνόμενη κίνηση. αν μειωθεί η ταχύτητα, λέμε ότι είναι καθυστερημένη κίνηση.
Οι πιο σημαντικές εξισώσεις για την περιγραφή της ομοιόμορφης μεταβλητής κίνησης είναι οι ωριαίες συναρτήσεις της θέσης και της ταχύτητας και Η εξίσωση του Torricelli.
Λειτουργία χρόνου θέσης για το MUV:
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ ή\ \τρίγωνο S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \τρίγωνο S =S_F -S_0 \)
Ωριαία συνάρτηση ταχύτητας για το MUV:
\(V_F =V_0 + at\)
ή
\( a= \frac{V_F- V_0}{t_F-t_0}\)
Η εξίσωση του Τοριτσέλι:
\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\τρίγωνο S\)
◦ Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση (MCU)
Ομοιόμορφη κυκλική κίνηση είναι η κίνηση κατά την οποία η κατεύθυνση της ταχύτητας ενός κινούμενου αντικειμένου αλλάζει συνεχώς έτσι ώστε η απόστασή του από ένα σημείο του χώρου να παραμένει σταθερή. Ακόμη και αν ονομάζεται ομοιόμορφη κυκλική κίνηση, αυτή η κίνηση επιταχύνεται, αφού για να περιγραφεί μια κυκλική τροχιά είναι απαραίτητη η ύπαρξη κεντρομόλου επιτάχυνσης.
Στη μελέτη της κυκλικής κίνησης, βρισκόμαστε αντιμέτωποι με έναν μεγάλο αριθμό εξισώσεων, και υπάρχουν: εξισώσεις που υπολογίζουν τη μετατόπιση και τη βαθμωτή ταχύτητα. εξισώσεις που υπολογίζουν γωνιακά μεγέθη, όπως η γωνιακή ταχύτητα. και, τέλος, εξισώσεις που χρησιμεύουν για τη συσχέτιση αυτών των δύο τύπων μεγεθών. Δείτε μερικές από τις πιο σημαντικές εξισώσεις κυκλικής κίνησης.
Γωνιακή ταχύτητα για το MCU:
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
ή
\(ω = 2πf\)
ή
\(ω = \frac{2π}T\)
Σχέση ταχύτητας και γωνιακής ταχύτητας:
\(V = ωR\)
Συχνότητα και περίοδος:
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Ομοιόμορφα μεταβλητή κυκλική κίνηση (MCUV)
Ομοιόμορφα μεταβαλλόμενη κυκλική κίνηση είναι η κίνηση που είναι μια ελαφρώς γενικότερη περίπτωση ομοιόμορφης κυκλικής κίνησης. Σε αυτό, εκτός από μια κεντρομόλο επιτάχυνση, υπάρχουν σταθερές γωνιακές και εφαπτομενικές επιταχύνσεις, που προκαλούν ομοιόμορφη μεταβολή της γωνιακής ταχύτητας του κινητού. Όπως κάνουμε σε ομοιόμορφα μεταβαλλόμενη κίνηση, στη μελέτη του MCUV χρησιμοποιούμε πολύ παρόμοιες ωριαίες συναρτήσεις θέσης και ταχύτητας.
Δεξιόστροφη λειτουργία της γωνιακής θέσης του MCUV:
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)
Ωριαία συνάρτηση της γωνιακής ταχύτητας του MCUV:
\(ω_F = ω_0 = στο \)
Δείτε επίσης:Τεχνικές επίλυσης ασκήσεων Κινηματικής
→ Δυναμική
Δυναμική είναι η περιοχή της Κλασικής Μηχανικής που μελετά τις αιτίες που προκάλεσαν κάποια κίνηση. Με αυτή την έννοια μελετάμε τις δυνάμεις που δρουν σε ένα σώμα, τις ποσότητες κίνησης, την ενέργεια μηχανική, ώθηση και μεγέθη που σχετίζονται με περιστροφικές κινήσεις, όπως η ροπή και η ροπή γωνιώδης.
Τα θεμέλια της μελέτης της δυναμικής στο λύκειο είναι τα οι τρεις νόμοι του Νεύτωνα. Με βάση αυτές προκύπτουν οι υπόλοιπες εξισώσεις της υποπεριοχής αλλά και της Κινηματικής. Δείτε μερικούς από τους πιο σημαντικούς τύπους που χρησιμοποιούνται στη μελέτη της Δυναμικής:
Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα:
\(F=m\cdot a\)
Ροπή ή ροπή μιας δύναμης:
\(T=Fdsenθ\)
Γραμμική ορμή ή γραμμική ορμή:
\(Q=mv\)
Γωνιακή ορμή ή γωνιακή ορμή:
\(L=rQsenθ\)
Κινητική ενέργεια:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ στατικός
Στατική είναι ο τομέας της Κλασικής Μηχανικής που μελετά τις συνθήκες ισορροπίας σε εκτεταμένα σώματα, δηλαδή καθορίζει ποια μέτρα ή ακόμα και η ένταση των δυνάμεων και των ροπών πρέπει να είναι ώστε ένα σώμα μη αμελητέων διαστάσεων να μπορεί να παραμείνει σε ισορροπία. Στη μελέτη της στατικής, οι νόμοι του Νεύτωνα χρησιμοποιούνται ευρέως.
→ υδροστατικός
Το Υδροστατικό είναι ο τομέας της Κλασικής Μηχανικής που μελετά τα ρευστά υπό συνθήκες στατικής ισορροπίας. Σε αυτό, μελετάμε τη συγκεκριμένη μάζα, την πίεση, την αρχή του Stevin, το θεώρημα του Pascal και το θεώρημα του Αρχιμήδη.
→ Υδροδυναμική
Η Υδροδυναμική είναι η περιοχή της Κλασικής Μηχανικής που μελετά τα υγρά σε κίνηση όταν υπόκεινται σε μη μηδενικές εξωτερικές δυνάμεις. Σε αυτό, μελετάμε τη ροή, την εξίσωση συνέχειας και την αρχή του Bernoulli.
Σημασία της Κλασικής Μηχανικής
Η Κλασική Μηχανική έχει μεγάλη σημασία από πολλές απόψεις. Παρακάτω, επισημαίνουμε ορισμένες κατανοήσεις που ήταν δυνατές μόνο μέσω της έρευνας στην Κλασική Μηχανική:
Περιγράφονται οι τροχιές πλανητών, δορυφόρων και αστεροειδών από το νόμο της παγκόσμιας έλξης είναι με τους νόμους του Κέπλερ.
Η τροχιά των ρουκετών, των σφαιρών, των βελών και των βελών εξηγείται χρησιμοποιώντας εξισώσεις εκτόξευσης βλημάτων.
Η ροή των ρευστών, που περιγράφεται από την εξίσωση της συνέχειας, ικανή να εξηγήσει την πτήση των αεροπλάνων, καθώς και τις υδροστατικές καταστάσεις, στις οποίες τα ρευστά βρίσκονται σε ηρεμία.
Η λειτουργία απλών μηχανών, όπως κεκλιμένα επίπεδα, τροχαλίες, ανυψωτικά, ζυγαριές κ.λπ.
Η τροχιά των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων που κινούνται υπό τη δράση ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων, όπως στο φαινόμενο του βόρειου σέλας.
Σώματα σε ελεύθερη πτώση ή ακόμα και σώματα που πέφτουν επιταχυνόμενα από τη βαρύτητα, αλλά υφίστανται τη δράση της αντίστασης του αέρα.
Δείτε επίσης:Αστροφυσική — ο κλάδος της Αστρονομίας αφιερωμένος στη μελέτη του Σύμπαντος μέσω εφαρμογών των νόμων της Φυσικής και της Χημείας
Κλασική Μηχανική στο Enem
Μεταξύ όλων των τομέων της Φυσικής, η Κλασική Μηχανική είναι αυτή που υπάρχει σε μεγαλύτερο βαθμό στις ερωτήσεις Enem, επομένως είναι πολύ σημαντικό να είστε σε θέση να:
κατανοούν το νόημα πίσω από τις εξισώσεις της Κινηματικής, έχοντας τη δυνατότητα να τις συσχετίσουν με πραγματικές καταστάσεις, καθώς και με τα γραφήματα τους.
να αναγνωρίζουν και να ταξινομούν προοδευτικές, οπισθοδρομικές, επιταχυνόμενες και ομοιόμορφες κινήσεις.
να κατανοήσουν την έννοια της αναφοράς και να κατανοήσουν τι είναι οι σχετικές κινήσεις.
Γνωρίζοντας πώς να εφαρμόζετε τους τρεις νόμους του Νεύτωνα στα πιο διαφορετικά πλαίσια.
κατανοούν την έννοια της μηχανικής, κινητικής και δυναμικής ενέργειας και γνωρίζουν πώς να λειτουργούν με αυτές τις ποσότητες.
να κάνει υπολογισμούς σύγκρουσης χρησιμοποιώντας ορμή καθώς και διατήρηση της μηχανικής ενέργειας.
γνωρίζουν και κατανοούν τη λειτουργία των νόμων του Κέπλερ και τη σχέση τους με το νόμο της παγκόσμιας έλξης.
να κατανοήσουν πώς θα πρέπει να εφαρμόζονται οι συνθήκες στατικής ισορροπίας σε σώματα των οποίων οι διαστάσεις δεν μπορούν να αγνοηθούν.
κατανοούν τα αίτια και τα αποτελέσματα των κινήσεων των σωματιδίων και γνωρίζουν πώς να τα περιγράφουν με τη μορφή εξισώσεων.
Ποιοι είναι οι κύριοι τομείς σπουδών στη Μηχανική;
Η Μηχανική Είναι ένας από τους σπουδαίους τομείς της Φυσικής. Συνήθως χωρίζεται σε:
Κλασική Μηχανική: ένας κλάδος της Μηχανικής που μελετά τις κινήσεις σωμάτων στη Γη και βυθισμένων σε ρευστά κάτω από την ταχύτητα του φωτός και τις αιτίες αυτών των κινήσεων. Σχετίζεται με τη γνώση της περιοχής που είναι εφαρμόσιμη σε μακροσκοπικές καταστάσεις.
Κβαντική μηχανική: ένας κλάδος της μηχανικής που μελετά την κίνηση των μικροσκοπικών σωματιδίων, όπως τα άτομα και τα μόρια.
Σχετικιστική Μηχανική: κλάδος της μηχανικής που μελετά τη συμπεριφορά των σωμάτων που κινούνται με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Προέρχεται από τις ανακαλύψεις του ο φυσικός Άλμπερτ Αϊνστάιν.
Πηγή
e-Física – Διαδικτυακή διδασκαλία φυσικής. USP – Πανεπιστήμιο του Σάο Πάολο. Μηχανική. Διαθέσιμο σε: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? categoryid=132.
Του Rafael Helerbrock
Καθηγητής Φυσικής
Θα θέλατε να αναφερθείτε σε αυτό το κείμενο σε σχολική ή ακαδημαϊκή εργασία; Κοίτα:
ΧΕΛΕΡΜΠΡΟΚ, Ραφαήλ. "Κλασική Μηχανική"; Σχολή Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Πρόσβαση στις 22 Αυγούστου 2023.
Μάθετε περισσότερα για το τι είναι η επιτάχυνση, μάθετε πώς να την υπολογίζετε, κατανοήστε τη φυσική της σημασία και δείτε παραδείγματα λυμένων ασκήσεων.
Γνωρίζετε τι είναι η ανάλυση διαστάσεων ή δυσκολεύεστε να χρησιμοποιήσετε αυτό το εργαλείο; Δείτε το άρθρο μας και δείτε παραδείγματα και λυμένες ασκήσεις για αυτό το θέμα.
Αντιμετωπίζετε δυσκολίες στη Φυσική και αναζητάτε συμβουλές για το πώς να λύσετε ασκήσεις για τους Νόμους του Νεύτωνα; Αποκτήστε πρόσβαση στο κείμενο και δείτε μερικές συμβουλές για το πώς να λύσετε αυτό το είδος άσκησης και δείτε λυμένες ασκήσεις σχετικά με τις εφαρμογές των νόμων του Νεύτωνα.
Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε τι είναι στατική και να κατανοήσετε έννοιες όπως η στατική ισορροπία, η ροπή και η μόχλευση. Να γνωρίζουν τους τύπους της στατικής και τις εφαρμογές τους.
Ξέρεις τι είναι δύναμη; Κατανοήστε την έννοια, ελέγξτε τους τύπους που χρησιμοποιούνται για διαφορετικούς τύπους δύναμης και δείτε ποια είναι η σχέση μεταξύ των δυνάμεων και των νόμων του Νεύτωνα.
Μάθετε περισσότερα για τη Φυσική, μια από τις παλαιότερες και πιο σημαντικές επιστήμες που έχει συμβάλει, ανά τους αιώνες, στην επιστημονική και τεχνολογική ανάπτυξη της ανθρωπότητας. Η Φυσική υποδιαιρείται σε τομείς όπως η Μηχανική, ο Ηλεκτρομαγνητισμός, η Θερμολογία, η Οπτική και τα Κύματα, που έχουν τις δικές τους υποδιαιρέσεις.
Μάθετε για τον Νόμο της Παγκόσμιας Βαρύτητας, που αναπτύχθηκε από τον Άγγλο φυσικό Isaac Newton. Σχετίζει το γινόμενο της μάζας δύο σωμάτων με το αντίστροφο του τετραγώνου της απόστασής τους για να προσδιορίσει την ένταση της βαρυτικής δύναμης έλξης που υπάρχει μεταξύ τους. Ελάτε να καταλάβετε το θέμα εδώ!
Γνωρίστε τον τύπο που περιγράφει αυτό το φυσικό μέγεθος.
Κατανοήστε τους νόμους του Νεύτωνα και δείτε μερικά λυμένα παραδείγματα, καθώς και ασκήσεις σχετικά με αυτό το θέμα που έπεσαν στο Enem.
Μάθετε περισσότερα για την ομοιόμορφη κίνηση, δηλαδή την κίνηση κατά την οποία τα έπιπλα ταξιδεύουν σε ίσους χώρους σε ίσα χρονικά διαστήματα. Δείτε παραδείγματα και εξισώσεις!
Μαζεύομαι
Η αργκό προσαρμοσμένη από τα αγγλικά χρησιμοποιείται για να υποδείξει κάποιον που θεωρείται κολλώδης, ντροπιαστικός, ξεπερασμένος και εκτός μόδας.
Η Ημέρα Λαογραφίας γιορτάζεται σήμερα, 22 Αυγούστου, στη Βραζιλία και σε όλο τον κόσμο. Οι δάσκαλοι εξηγούν το...
Γνωρίστε την Έρις, τη νέα παραλλαγή του covid-19. Δείτε τα συμπτώματά σας, τους κινδύνους και επίσης τρόπους για να παραμείνετε ασφαλείς.
Τελικά, τι είναι το κρύο μέτωπο; Κάντε κλικ εδώ, κατανοήστε πώς σχηματίζονται τα ψυχρά μέτωπα και μάθετε...
