מכניקה: קינמטיקה, דינמיקה וסטטיות

מֵכָנִיקָה הוא שטח גדול של פיזיקה שמתמקד ב לימודשֶׁלתְנוּעָה ו מנוחה של הגופות, בין אם הן נתונות לפעולה של כוחות. מכניקה מחולקת לתחומי קינמטיקה, דִינָמִיקָהו סטָטִי. כמעט כל התנועות המתרחשות בחיי היומיום שלנו ניתנות לתיאור על ידי המשוואות באזור זה.

המחקר של מֵכָנִיקָה יש חשיבות רבה למגוון עצום של מקצועות, בנוסף להיותם תוכן הפיזיקה הנדרש ביותר בתחום מבחןלאומישֶׁלהוֹרָאָהמְמוּצָע (וגם). יש אנשי מקצוע שמתעסקים בזה מדי יום, כמו מהנדסיםאזרחים,מהנדסיםאגרונומים,מהנדסיםמֵכָנִיקָה,מהנדסיםהידראולי, אדריכלים,טייסיםבמָטוֹס, פיזי ואחרים.

מכניקה מחולקת לקינמטיקה, דינמיקה וסטטיקה.
מכניקה מחולקת לקינמטיקה, דינמיקה וסטטיקה.

מה לומדת מכונאות?

מטרת חקר המכניקה היא תְנוּעָה, אז זהו אזור לימוד נרחב מאוד. בין אפשרויות הלימוד השונות, אנו מדגישים כמה שפותחו על ידי מחקר במכניקה:

בְּ מסלולי כדור הארץ, לוויינים ואסטרואידים, שתוארו על ידי חוק הכבידה האוניברסלי ועל ידי חוקי קפלר.

חוקי המכניקה מאפשרים לנו לחשב את המהירות והגובה להצבת לוויינים למסלול.
חוקי המכניקה מאפשרים לנו לחשב את המהירות והגובה להצבת לוויינים למסלול.
  • ה מַסלוּלשל רקטות, כדורים, חצים וחצים מוסברים דרך המשוואות של שיגור קליע.

  • או זרימת נוזל, המתואר על ידי משוואת המשכיות, מסוגל להסביר את מעוף המטוסים כמו גם את המצבים הידרוסטטי, בו הנוזלים נמצאים במנוחה.

  • או הפעלת מכונה פשוט, כגון מטוסים נוטים, גלגלות, מנופים, מאזניים וכו '.

  • ה מסלול החלקיקים מטען חשמלי נע תחת פעולתו של שדות חשמליים ו מַגנֶטִי, כמו בתופעת האורורה בוריאליס.

  • גופות ב נפילה חופשית או אפילו גופים שנופלים מואצים בכוח המשיכה, אך סובלים מפעולת התנגדות אוויר.

תראהגַם:למד כיצד לפתור תרגילי קינמטיקה

במהלך לימודי הפיזיקה יתכן שתיתקל במונח מֵכָנִיקָהקלַאסִי, מונח כזה מתייחס לידע על האזור החלים אך ורק על מצביםמקרוסקופי. עבור המקרים האחרים, הדורשים הסבר על תנועתם של חלקיקים זעירים, כגון אטומים ו מולקולות, סוג אחר של מכניקה משמש, הנקרא מכניקה קוואנטית.

בנוסף למכניקה הקלאסית ולמכניקת הקוונטים, יש את ה מכניקה יחסית, ענף של פיזיקה הנובע מתגליותיו של הפיזיקאי אלברט איינשטיין. ענף מכניקה זה חוקר את התנהגותם של גופים הנעים במהירות קרובה ל מהירות האור.

קינמטיקה

קינמטיקה הוא תחום המכניקה החוקר את תנועת הגופים מבלי לקחת בחשבון את הגורמים לתנועה זו. במילים אחרות, אנו חוקרים מצבים המתרחשים מרגע שגוף מתחיל את מצב התנועה שלו.

בהקשר לקינמטיקה, שנראה בתיכון, נלמדים סוגי התנועה הבאים:

תנועה אחידה

תנועה אחידה הוא מהיר שבו מהירות הגוף קבועה, ונוסעת רק בקו ישר. המשוואה העיקרית המשמשת לחקר תנועה אחידה היא תפקוד המיקום לפי שעה, המוצג להלן:

תנועה מגוונת באופן שווה

תנועה מגוונת באופן שווה הוא השם שניתן לסוג התנועה בו מהירות הגוף משתנה בקצב קבוע. במקרה בו התנועה גדלה, אנו אומרים שהיא א תְנוּעָהמוּאָץ, אם המהירות פוחתת, אנו אומרים שהיא a תְנוּעָהמְפַגֵר.

בְּ המשוואות החשובות ביותר לתיאור תנועה מגוונת באופן אחיד הן הפונקציות לפי שעה של מיקום, מהירות ו משוואת טוריסלי, בדוק כעת כל אחת מהמשוואות הבאות:

תנועה מעגלית אחידה

תנועה סיבובית הוא זה שבו ה- כיוון המהירות של הנייד משתנה כל הזמן, כך שלך מֶרְחָק לנקודת מרחב שָׁהוּתקָבוּעַ. למרות שזה נקרא תנועה מעגלית אחידה, תנועה זו היא מוּאָץ, מכיוון שכדי לתאר מסלול מעגלי יש צורך בקיומו של א תאוצה צנטריפוגלית.

במחקר התנועה המעגלית אנו נתקלים במספר רב של משוואות, כפי שהן קיימות: משוואות המחושבות תְזוּזָה ו מְהִירוּתלְטַפֵּס; משוואות המחושבות גדלותזוויתי, כמו מְהִירוּתזוויתי; ולבסוף משוואות המשמשות לקשר בין שני סוגי הכמויות הללו.

בדוק כמה מהחשובים ביותר משוואות תנועה מעגלית:

מהירות זוויתית נקבעת על ידי תדירות או תקופת הסיבוב.
מהירות זוויתית נקבעת על ידי תדירות או תקופת הסיבוב.
מהירות סקלר נקבעת על ידי תוצר מהירות זוויתית ורדיוס סיבוב.
מהירות סקלר נקבעת על ידי תוצר מהירות זוויתית ורדיוס סיבוב.
תדירות התנועה המעגלית תואמת את ההפך של תקופתה.
תדירות התנועה המעגלית תואמת את ההפך של תקופתה.

תנועה מעגלית מגוונת באופן אחיד

תְנוּעָהעָגוֹלבאופן שווהשונות (MCUV) הוא מקרה מעט יותר כללי של ה- MCU. בו, בנוסף לא תְאוּצָהצנטריפטל, יש תאוצותזוויתי ומשיקקבועים, שגורמים למהירות הזוויתית של הנייד להשתנות באופן אחיד. כפי שאנו עושים בתנועה מגוונת באופן אחיד, במחקר MCUV אנו משתמשים בפונקציות שעתיות דומות מאוד של מיקום ומהירות, בדוק:

הנוסחה, בדומה לזו של ה- MUV, יכולה לשמש לקביעת המיקום הזוויתי.
הנוסחה, בדומה לזו של ה- MUV, יכולה לשמש לקביעת המיקום הזוויתי.
פונקציה לפי שעה של מהירות זוויתית לתנועה מעגלית מגוונת באופן אחיד.
פונקציה לפי שעה של מהירות זוויתית לתנועה מעגלית מגוונת באופן אחיד.


ראה גם:מהי עבודה מכנית?

דִינָמִיקָה

בְּ דִינָמִיקָה הסיבות שהולידו תנועה כלשהי נחקרות. במובן זה אנו חוקרים את הכוחות הפועלים על גוף, את כמויות התנועה, את האנרגיה המכנית, את דַחַף והכמויות הקשורות לתנועות סיבוביות, כגון עֲנָק זה ה זְמַןזוויתי.

בסיסי חקר הדינמיקה של התיכון הם שְׁלוֹשָׁהחוקיםבניוטון, בהתבסס עליהם, נגזרות המשוואות האחרות של תת-השטח., וגם מ קינמטיקה. בדוק כמה מהנוסחאות החשובות ביותר המשמשות בחקר הדינמיקה:

סטָטִי

סטטיסטיקה חוקרת את תנאי שיווי משקל בגופיםנִרחָב, כלומר, הוא קובע מה חייבים להיות המדדים או אפילו עוצמת הכוחות והמומנט, כך שגוף בעל ממדים לא מבוטלים יכול להישאר בשיווי משקל. במחקר הסטטיסטיקה נעשה שימוש נרחב בחוקי ניוטון.

הסלע המוצג באיור נמצא במצב שיווי משקל סטטי
הסלע המוצג באיור נמצא במצב שיווי משקל סטטי

מכניקה באויב

בין כל תחומי הפיזיקה, המכניקה היא זו שנמצאת בעיקר בסוגיות ENEM, ולכן חשוב מאוד שתוכלו:

  • מבינה או מַשְׁמָעוּת מאחורי משוואות קינמטיקה, היכולת לקשר אותן למצבים אמיתיים כמו גם לגרפיקה שלהם;

  • לזהות ולסווג תנועות מתקדמות, רגרסיביות, מואצות ואחידות;

  • להבין את המושג של התייחסות ולהבין מהן תנועות יחסיות;

  • יודע להגיש מועמדות שלושת החוקים של ניוטון בהקשרים השונים ביותר;

  • להבין את המושג של אנרגיה מכנית, קינטית ופוטנציאלית וידע כיצד לפעול עם כמויות אלה;

  • לעשות חישובי התנגשות שימוש בכמות התנועה וכן בשימור האנרגיה המכנית;

  • לדעת ולהבין את התפקוד חוקי קפלר ויחסם לחוק הגרביטציה האוניברסלית;

  • להבין כיצד יש ליישם אותם תנאי שיווי המשקל הסטטיים לגופים שלא ניתן להזניח את ממדיהם;

  • להבין את הסיבות והתוצאות של תנועות חלקיקים וידע כיצד לתאר אותם בצורה של משוואות.

ראה גם: פיזיקה גרעינית - לימוד החלקיקים המרכיבים את גרעין האטום

על ידי רפאל הלרברוק

אזור דרום מזרח: מדינות, בירות, נתונים כלליים

אזור דרום מזרח: מדינות, בירות, נתונים כלליים

ה אזורדְרוֹם מִזְרָח היא ידועה בכוחה הכלכלי ובערים הגדולות שלה. הוא ממוקם בסאו פאולו, ריו דה ז'ני...

read more
מדוע ארצות הברית כל כך נפגעה מסופות הוריקן וטורנדו?

מדוע ארצות הברית כל כך נפגעה מסופות הוריקן וטורנדו?

קתרינה, חוֹלִי, מתיו,הארווי. כל אלה הם שמות להוריקנים בעוצמה גבוהה שפגעו בארצות הברית של אמריקה ב...

read more
התרחבות פני השטח של מוצקים. התרחבות שטחית

התרחבות פני השטח של מוצקים. התרחבות שטחית

במחקרים תרמודינמיים ראינו שהתפשטות תרמית היא לא יותר מאשר עלייה בממדים של גוף כאשר יש עלייה בטמפר...

read more