Mécanique classique est un sous-domaine de la Mécanique dédié à l'étude des mouvements des corps terrestres et immergés dans des fluides inférieurs à la vitesse de la lumière et des causes de ces mouvements. La mécanique classique est principalement divisée en domaines de la cinématique, de la dynamique, de la statique, de l'hydrostatique et de l'hydrodynamique. L'étude de la mécanique classique est d'une grande importance pour un large éventail de professions, en plus d'être le contenu de physique le plus demandé à l'examen national du lycée (Enem).
A lire aussi: Physique moderne - le domaine de la physique qui a émergé pour expliquer certains concepts que la mécanique classique ne pouvait pas expliquer
Thèmes de cet article
- 1 - Résumé de la Mécanique Classique
- 2 - Qu'étudie la Mécanique Classique ?
-
3 - Principaux domaines d'étude de la Mécanique Classique
- → Cinématique
- → Dynamique
- → Statique
- → Hydrostatique
- → Hydrodynamique
- 4 - Importance de la mécanique classique
- 5 - Mécanique classique dans Enem
- 6 - Quels sont les principaux domaines d'études en Mécanique ?
Résumé sur la mécanique classique
La mécanique classique est un sous-domaine de la mécanique, l'un des principaux domaines de la physique.
Elle étudie les mouvements des corps terrestres et immergés dans des fluides inférieurs à la vitesse de la lumière et les causes de ces mouvements.
Les principaux domaines d'étude de la mécanique classique sont la cinématique, la dynamique, la statique, l'hydrostatique et l'hydrodynamique.
La cinématique étudie les situations qui se produisent à partir du moment où un corps commence son état de mouvement.
La dynamique étudie les causes qui ont donné lieu à un mouvement.
La statique étudie les conditions d'équilibre dans les corps étendus.
L'hydrostatique étudie les fluides dans des conditions d'équilibre statique.
L'hydrodynamique étudie les fluides en mouvement lorsqu'ils sont soumis à des forces extérieures non nulles.
Les trois principaux domaines de la mécanique sont la mécanique classique, la mécanique quantique et la mécanique relativiste.
La mécanique classique est le contenu de physique qui tombe le plus dans l'Enem.
Qu'étudie la Mécanique Classique ?
La Mécanique Classique étudie les mouvements des corps terrestres et immergés dans des fluides inférieurs à la vitesse de la lumière, ainsi que les causes de ces mouvements. Il est généralement divisé en cinématique, dynamique, statique, hydrostatique et hydrodynamique.
Principaux domaines d'étude de la mécanique classique
→ Cinématique
La cinématique est le domaine de la mécanique classique qui étudie le mouvement des corps sans tenir compte des causes de ce mouvement. En d'autres termes, les situations qui se produisent à partir du moment où un corps commence son état de mouvement sont étudiées. Dans le cadre de la Cinématique, qui se voit au lycée, les types de mouvement que nous verrons plus bas sont étudiés.
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◦ Mouvement uniforme (MU)
Le mouvement uniforme est le mouvement où la vitesse d'un corps est constante, se déplaçant uniquement en ligne droite. La principale équation utilisée pour l'étude du mouvement uniforme est la fonction horaire de la position.
Fonction temps de position pour l'UG :
\(S_F =S_0 + vt\ ou\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Mouvement uniformément varié (MUV)
Un mouvement uniformément varié est le mouvement où la vitesse d'un corps change à des taux constants. Dans le cas où le mouvement a sa vitesse augmentée, on dit que c'est un mouvement accéléré; si la vitesse diminue, on dit que c'est un mouvement retardé.
Les équations les plus importantes pour décrire un mouvement uniformément varié sont les fonctions horaires de la position et de la vitesse et L'équation de Torricelli.
Fonction de temps de position pour le MUV :
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ ou\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)
Fonction horaire de vitesse pour le MUV :
\(V_F =V_0 + à\)
ou
\( a= \frac{V_F- V_0}{t_F-t_0}\)
L'équation de Torricelli :
\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\triangle S\)
◦ Mouvement circulaire uniforme (MCU)
Le mouvement circulaire uniforme est le mouvement dans lequel la direction de la vitesse d'un objet en mouvement change constamment de sorte que sa distance à un point de l'espace reste constante. Même s'il est appelé mouvement circulaire uniforme, ce mouvement est accéléré, car pour décrire une trajectoire circulaire, l'existence d'une accélération centripète est nécessaire.
Dans l'étude du mouvement circulaire, nous sommes confrontés à un grand nombre d'équations, et il y a: des équations qui calculent le déplacement et la vitesse scalaire; des équations qui calculent des quantités angulaires, telles que la vitesse angulaire; et, enfin, des équations qui servent à relier ces deux types de grandeurs. Découvrez quelques-unes des équations les plus importantes du mouvement circulaire.
Vitesse angulaire pour le MCU :
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
ou
\(ω = 2πf\)
ou
\(ω = \frac{2π}T\)
Relation entre vitesse et vitesse angulaire :
\(V = ωR\)
Fréquence et période :
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Mouvement circulaire à variation uniforme (MCUV)
Le mouvement circulaire uniformément varié est le mouvement qui est un cas un peu plus général de mouvement circulaire uniforme. Dans celui-ci, en plus d'une accélération centripète, il existe des accélérations angulaires et tangentielles constantes, qui font varier uniformément la vitesse angulaire du mobile. Comme nous le faisons dans le mouvement uniformément varié, nous utilisons dans l'étude de la MCUV des fonctions horaires assez similaires de position et de vitesse.
Fonction horaire de la position angulaire de la MCUV :
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)
Fonction horaire de la vitesse angulaire de la MCUV :
\(ω_F = ω_0 = à \)
Voir aussi :Techniques de résolution d'exercices de cinématique
→ Dynamique
La dynamique est le domaine de la mécanique classique qui étudie les causes qui ont donné lieu à un mouvement. En ce sens, on étudie les forces qui agissent sur un corps, les quantités de mouvement, l'énergie mécanique, impulsion et amplitudes liées aux mouvements de rotation, tels que le couple et le moment angulaire.
Les fondements de l'étude de la dynamique au secondaire sont les les trois lois de newton. Sur la base d'eux, les autres équations de la sous-zone et également de la cinématique sont dérivées. Découvrez quelques-unes des formules les plus importantes utilisées dans l'étude de la dynamique :
Deuxième loi de Newton :
\(F=m\cdot a\)
Couple ou moment d'une force :
\(T=Fdsenθ\)
Moment linéaire ou moment linéaire :
\(Q=mv\)
Moment angulaire ou moment angulaire :
\(L=rQsenθ\)
Énergie cinétique:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ statique
La statique est le domaine de la mécanique classique qui étudie les conditions d'équilibre dans les corps étendus, c'est-à-dire qu'il détermine quelles mesures ou même l'intensité des forces et des couples doivent être pour qu'un corps de dimensions non négligeables puisse rester en équilibre. Dans l'étude de la statique, les lois de Newton sont largement utilisées.
→ hydrostatique
L'hydrostatique est le domaine de la Mécanique Classique qui étudie les fluides dans des conditions d'équilibre statique. Nous y avons étudié la masse spécifique, la pression, le principe de Stevin, le théorème de Pascal et le théorème d'Archimède.
→ Hydrodynamique
L'hydrodynamique est le domaine de la mécanique classique qui étudie les fluides en mouvement lorsqu'ils sont soumis à des forces extérieures non nulles. Dans celui-ci, nous étudions le flux, l'équation de continuité et le principe de Bernoulli.
Importance de la mécanique classique
La mécanique classique a une grande importance à plusieurs égards. Ci-dessous, nous soulignons certaines compréhensions qui n'ont été possibles que grâce à la recherche en mécanique classique :
Les orbites des planètes, des satellites et des astéroïdes, décrites par la loi de la gravitation universelle C'est par les lois de Kepler.
La trajectoire des roquettes, des balles, des fléchettes et des flèches expliquée à l'aide d'équations de lancement de projectiles.
L'écoulement des fluides, décrit par l'équation de continuité, susceptible d'expliquer le vol des avions, ainsi que les situations hydrostatiques, dans lesquelles les fluides sont au repos.
Le fonctionnement de machines simples, telles que plans inclinés, poulies, palans, balances, etc.
La trajectoire de particules chargées électriquement se déplaçant sous l'action de champs électriques et magnétiques, comme dans le phénomène des aurores boréales.
Des corps en chute libre ou encore des corps qui tombent accélérés par la gravité, mais subissent l'action de la résistance de l'air.
Voir aussi :Astrophysique - la branche de l'astronomie dédiée à l'étude de l'univers à travers des applications des lois de la physique et de la chimie
Mécanique classique dans Enem
Parmi tous les domaines de la physique, la mécanique classique est celle qui est la plus présente dans les questions Enem, il est donc très important que vous puissiez :
comprendre le sens derrière les équations cinématiques, être capable de les relier à des situations réelles, ainsi que leurs graphiques ;
identifier et classer les mouvements progressifs, régressifs, accélérés et uniformes ;
comprendre le concept de référence et comprendre ce que sont les mouvements relatifs ;
savoir appliquer les trois lois de Newton dans les contextes les plus différents ;
comprendre la notion d'énergie mécanique, cinétique et potentielle et savoir opérer avec ces grandeurs ;
effectuer des calculs de collision en utilisant la quantité de mouvement ainsi que la conservation de l'énergie mécanique ;
connaître et comprendre le fonctionnement des lois de Kepler et leur relation avec la loi de la gravitation universelle ;
comprendre comment les conditions d'équilibre statique doivent être appliquées à des corps dont les dimensions ne peuvent être négligées ;
comprendre les causes et les effets des mouvements de particules et savoir les décrire sous forme d'équations.
Quels sont les principaux domaines d'études en mécanique?
La mécanique C'est l'un des grands domaines de la physique. Il est communément divisé en :
Mécanique classique : une branche de la Mécanique qui étudie les mouvements des corps sur Terre et immergés dans des fluides inférieurs à la vitesse de la lumière et les causes de ces mouvements. Elle concerne la connaissance du domaine applicable aux situations macroscopiques.
Mécanique quantique: une branche de la mécanique qui étudie le mouvement des particules minuscules, telles que les atomes et les molécules.
Mécanique relativiste : branche de la mécanique qui étudie le comportement des corps se déplaçant à des vitesses proches de la vitesse de la lumière. Il est issu des découvertes de physicien Albert Einstein.
Source
e-Fisica – Enseignement de la physique en ligne; USP – Université de São Paulo. mécanique. Disponible en: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? ID catégorie=132.
Par Rafael Helerbrock
Professeur de physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou universitaire? Regarder:
HELERBROCK, Raphaël. « Mécanique classique »; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Consulté le 22 août 2023.
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