Mechanika klasyczna to podobszar Mechaniki poświęcony badaniu ruchów ciał na Ziemi i zanurzonych w płynach poniżej prędkości światła oraz przyczynom tych ruchów. Mechanika klasyczna dzieli się głównie na obszary kinematyki, dynamiki, statyki, hydrostatyki i hydrodynamiki. Studiowanie mechaniki klasycznej ma ogromne znaczenie dla szerokiego zakresu zawodów, oprócz tego, że jest najbardziej pożądaną treścią z fizyki na egzaminie National High School Examination (Enem).
Przeczytaj też: Fizyka współczesna — dziedzina fizyki, która pojawiła się w celu wyjaśnienia pewnych pojęć, których nie potrafiła wyjaśnić mechanika klasyczna
Tematyka tego artykułu
- 1 - Podsumowanie mechaniki klasycznej
- 2 - Co studiuje mechanika klasyczna?
-
3 - Główne kierunki studiów mechaniki klasycznej
- → Kinematyka
- → Dynamika
- → Statyczny
- → Hydrostatyczny
- → Hydrodynamika
- 4 - Znaczenie mechaniki klasycznej
- 5 - Klasyczna mechanika w Enem
- 6 - Jakie są główne kierunki studiów na kierunku Mechanika?
Streszczenie mechaniki klasycznej
Mechanika klasyczna jest poddziedziną mechaniki, jednym z głównych obszarów fizyki.
Zajmuje się badaniem ruchów ciał na Ziemi i zanurzonych w płynach poniżej prędkości światła oraz przyczynami tych ruchów.
Główne obszary studiów mechaniki klasycznej to kinematyka, dynamika, statyka, hydrostatyka i hydrodynamika.
Kinematyka bada sytuacje, które występują od momentu rozpoczęcia przez ciało stanu ruchu.
Dynamika bada przyczyny, które dały początek pewnemu ruchowi.
Statyka bada warunki równowagi w ciałach rozciągniętych.
Hydrostatyka bada płyny w warunkach równowagi statycznej.
Hydrodynamika bada płyny w ruchu pod wpływem niezerowych sił zewnętrznych.
Trzy główne obszary mechaniki to mechanika klasyczna, mechanika kwantowa i mechanika relatywistyczna.
Mechanika klasyczna to zawartość Fizyki, która najczęściej występuje w Enem.
Co studiuje mechanika klasyczna?
Mechanika klasyczna bada ruchy ciał na Ziemi i zanurzonych w płynach poniżej prędkości światła, oprócz przyczyn tych ruchów. Zwykle dzieli się na kinematykę, dynamikę, statykę, hydrostatykę i hydrodynamikę.
Główne kierunki studiów mechaniki klasycznej
→ Kinematyka
Kinematyka to dziedzina mechaniki klasycznej, która bada ruch ciał bez uwzględnienia przyczyn tego ruchu. Innymi słowy, badane są sytuacje, które mają miejsce od momentu rozpoczęcia przez ciało stanu ruchu. W ramach kinematyki, którą obserwujemy w szkole średniej, badane są rodzaje ruchu, które zobaczymy poniżej.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
◦ Ruch jednostajny (MU)
Ruch jednostajny to ruch gdzie prędkość ciała jest stała i porusza się tylko po linii prostej. Głównym równaniem używanym do badania ruchu jednostajnego jest godzinowa funkcja położenia.
Funkcja czasu pozycji dla MU:
\(S_F =S_0 + vt\ lub\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Ruch jednostajnie zmienny (MUV)
Ruchem jednostajnie zmieniającym się jest ruch gdzie prędkość ciała zmienia się ze stałą szybkością. W przypadku, gdy prędkość ruchu wzrosła, mówimy, że jest to ruch przyspieszony; jeśli prędkość maleje, mówimy, że jest to ruch opóźniony.
Najważniejszymi równaniami do opisu ruchu jednostajnie zmiennego są godzinowe funkcje położenia i prędkości oraz Równanie Torricellego.
Funkcja czasu pozycji dla MUV:
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ lub\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)
Funkcja godzinowa prędkości dla MUV:
\(V_F = V_0 + w\)
Lub
\( a= \frac{V_F-V_0}{t_F-t_0}\)
Równanie Torricellego:
\(V_F ^2 = V_0 ^2 + 2a\trójkąt S\)
◦ Jednolity ruch kołowy (MCU)
Ruch jednostajny po okręgu to ruch w którym kierunek prędkości poruszającego się obiektu stale się zmienia, tak że jego odległość od punktu w przestrzeni pozostaje stała. Nawet jeśli nazywa się to ruchem jednostajnym po okręgu, ruch ten jest przyspieszany, ponieważ aby opisać trajektorię kołową, konieczne jest istnienie przyspieszenia dośrodkowego.
W badaniu ruchu kołowego mamy do czynienia z dużą liczbą równań, a są to: równania, które obliczają przemieszczenie i prędkość skalarną; równania obliczające wielkości kątowe, takie jak prędkość kątowa; i wreszcie równania, które służą do powiązania tych dwóch typów wielkości. Sprawdź niektóre z najważniejszych równań ruchu kołowego.
Prędkość kątowa dla MCU:
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
Lub
\(ω = 2πf\)
Lub
\(ω = \frac{2π}T\)
Zależność między prędkością a prędkością kątową:
\(V = ωR\)
Częstotliwość i okres:
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Jednostajnie zmienny ruch kołowy (MCUV)
Ruchem okrężnym jest ruch jednostajnie zmienny co jest nieco bardziej ogólnym przypadkiem ruchu jednostajnego po okręgu. W nim, oprócz przyspieszenia dośrodkowego, występują stałe przyspieszenia kątowe i styczne, które powodują jednostajną zmianę prędkości kątowej ruchomego. Podobnie jak w przypadku ruchu jednostajnie zmiennego, w badaniu MCUV używamy bardzo podobnych funkcji godzinowych położenia i prędkości.
Zgodnie z ruchem wskazówek zegara funkcja położenia kątowego MCUV:
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)
Funkcja godzinowa prędkości kątowej MCUV:
\(ω_F = ω_0 = w \)
Zobacz też:Techniki rozwiązywania ćwiczeń z kinematyki
→ Dynamika
Dynamika to dziedzina mechaniki klasycznej, która bada przyczyny, które dały początek pewnemu ruchowi. W tym sensie badamy siły działające na ciało, wielkości ruchu, energię mechanika, impuls i wielkości związane z ruchami obrotowymi, takie jak moment obrotowy i moment obrotowy kątowy.
Podstawą nauki o dynamice w szkole średniej są tzw trzy prawa Newtona. Na ich podstawie wyprowadzane są pozostałe równania podobszaru, a także Kinematyka. Sprawdź niektóre z najważniejszych formuł używanych w badaniu dynamiki:
Drugie prawo Newtona:
\(F=m\cdot a\)
Moment obrotowy lub moment siły:
\(T=Fdsenθ\)
Pęd liniowy lub pęd liniowy:
\(Q=mv\)
Moment pędu lub moment pędu:
\(L=rQsenθ\)
Energia kinetyczna:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ statyczny
Statyka to dziedzina mechaniki klasycznej, która bada warunki równowagi w ciałach rozciągniętych, czyli określa, jakie powinny być miary, a nawet natężenia sił i momentów, aby ciało o nie pomijalnych wymiarach mogło pozostać w równowadze. W badaniach statyki prawa Newtona są szeroko stosowane.
→ hydrostatyczny
Hydrostatyczny to obszar mechaniki klasycznej, który bada płyny w warunkach równowagi statycznej. Studiowaliśmy w nim masę właściwą, ciśnienie, zasadę Stevina, twierdzenie Pascala i twierdzenie Archimedesa.
→ Hydrodynamika
Hydrodynamika to dziedzina mechaniki klasycznej, która bada płyny w ruchu pod wpływem niezerowych sił zewnętrznych. W nim studiujemy przepływ, równanie ciągłości i zasadę Bernoulliego.
Znaczenie mechaniki klasycznej
Mechanika klasyczna ma ogromne znaczenie w kilku aspektach. Poniżej podkreślamy niektóre zrozumienia, które były możliwe tylko dzięki badaniom w mechanice klasycznej:
Opisano orbity planet, satelitów i planetoid przez prawo powszechnego ciążenia To jest przez prawa Keplera.
Trajektoria rakiet, pocisków, rzutek i strzał wyjaśniona za pomocą równań wystrzelenia pocisku.
Przepływ płynów opisany równaniem ciągłości, który może wyjaśnić lot samolotu, a także sytuacje hydrostatyczne, w których płyny pozostają w spoczynku.
Obsługa prostych maszyn, takich jak równiarki, koła pasowe, wyciągi, wagi itp.
Trajektoria cząstek naładowanych elektrycznie poruszających się pod wpływem pól elektrycznych i magnetycznych, jak w przypadku zjawiska zorzy polarnej.
Ciała spadające swobodnie lub nawet ciała, które spadają przyspieszone grawitacyjnie, ale podlegają działaniu oporu powietrza.
Zobacz też:Astrofizyka — dział astronomii poświęcony badaniu Wszechświata poprzez zastosowanie praw fizyki i chemii
Klasyczna mechanika w Enem
Spośród wszystkich dziedzin fizyki, mechanika klasyczna jest tą, która występuje w największej ilości w pytaniach Enem, dlatego bardzo ważne jest, abyś był w stanie:
zrozumieć znaczenie równań Kinematics, będąc w stanie powiązać je z rzeczywistymi sytuacjami, a także ich wykresami;
identyfikować i klasyfikować ruchy progresywne, regresywne, przyspieszone i jednolite;
zrozumieć pojęcie odniesienia i zrozumieć, czym są ruchy względne;
wiedza, jak zastosować trzy prawa Newtona w najróżniejszych kontekstach;
rozumieć pojęcie energii mechanicznej, kinetycznej i potencjalnej oraz umieć posługiwać się tymi wielkościami;
wykonać obliczenia kolizji z wykorzystaniem pędu oraz zasady zachowania energii mechanicznej;
znać i rozumieć działanie praw Keplera i ich związek z prawem powszechnego ciążenia;
zrozumieć, w jaki sposób należy zastosować warunki równowagi statycznej do ciał, których wymiarów nie można pominąć;
rozumieć przyczyny i skutki ruchów cząstek i umieć je opisać w postaci równań.
Jakie są główne kierunki studiów na kierunku mechanika?
Mechanika Jest to jedna z wielkich dziedzin fizyki. Powszechnie dzieli się na:
Klasyczna mechanika: dział mechaniki zajmujący się badaniem ruchów ciał na Ziemi i zanurzonych w płynach poniżej prędkości światła oraz przyczynami tych ruchów. Odnosi się do znajomości obszaru, który ma zastosowanie w sytuacjach makroskopowych.
Mechanika kwantowa: gałąź mechaniki badająca ruch drobnych cząstek, takich jak atomy i cząsteczki.
Mechanika relatywistyczna: dział mechaniki zajmujący się badaniem zachowania się ciał poruszających się z prędkością bliską prędkości światła. Wynika to z odkryć m.in fizyk Albert Einstein.
Źródło
e-Física – nauczanie fizyki online; USP – Uniwersytet w São Paulo. mechanika. Dostępne w: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? identyfikator kategorii=132.
Rafaela Helerbrocka
Nauczyciel fizyki
Czy chciałbyś odwołać się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Patrzeć:
HELERBROCK, Rafał. "Mechanika klasyczna"; Szkoła brazylijska. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Dostęp 22 sierpnia 2023 r.
Dowiedz się więcej o tym, czym jest przyspieszenie, naucz się je obliczać, zrozum jego fizyczne znaczenie i sprawdź przykłady rozwiązanych ćwiczeń.
Czy wiesz, czym jest analiza wymiarowa lub masz trudności z korzystaniem z tego narzędzia? Sprawdź nasz artykuł i zobacz przykłady oraz rozwiązane ćwiczenia na ten temat.
Masz trudności z fizyką i szukasz wskazówek, jak rozwiązać ćwiczenia z praw Newtona? Zapoznaj się z tekstem i zapoznaj się ze wskazówkami dotyczącymi rozwiązywania tego typu ćwiczeń oraz zobacz rozwiązane ćwiczenia dotyczące zastosowania praw Newtona.
Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się, czym jest statyczność i zrozumieć pojęcia, takie jak równowaga statyczna, moment obrotowy i dźwignia. Znać wzory statyki i ich zastosowania.
Czy wiesz, czym jest siła? Zapoznaj się z pojęciem, sprawdź wzory używane dla różnych rodzajów siły i zobacz, jaki jest związek między siłami a prawami Newtona.
Dowiedz się więcej o fizyce, jednej z najstarszych i najważniejszych nauk, która na przestrzeni wieków przyczyniła się do naukowego i technologicznego rozwoju ludzkości. Fizyka jest podzielona na obszary, takie jak mechanika, elektromagnetyzm, termologia, optyka i fale, które mają własne poddziały.
Dowiedz się o prawie powszechnego ciążenia, które zostało opracowane przez angielskiego fizyka Izaaka Newtona. Wiąże iloczyn masy dwóch ciał z odwrotnością kwadratu ich odległości, aby określić intensywność istniejącej między nimi siły przyciągania grawitacyjnego. Przyjdź zrozumieć temat tutaj!
Znać wzór opisujący tę wielkość fizyczną.
Zrozum prawa Newtona i sprawdź kilka rozwiązanych przykładów, a także ćwiczenia na ten temat, które spadły na Enem.
Dowiedz się więcej o ruchu jednostajnym, czyli ruchu, w którym meble przechodzą przez równe przestrzenie w równych odstępach czasu. Sprawdź przykłady i równania!
Wzdrygać się
Slang zaadaptowany z angielskiego jest używany do określenia kogoś, kto jest postrzegany jako tandetny, haniebny, przestarzały i niemodny.
Dziś, 22 sierpnia, w Brazylii i na całym świecie obchodzony jest Dzień Folkloru. Nauczyciele wyjaśniają...
Poznaj Eris, nowy wariant covid-19. Zobacz objawy, zagrożenia, a także sposoby zachowania bezpieczeństwa.
W końcu, co to jest zimny front? Kliknij tutaj, dowiedz się, jak tworzą się zimne fronty i dowiedz się...
