Mecanica clasica: domenii de studiu, la Enem

Mecanica clasica este o subdomenie a Mecanicii dedicată studiului mișcărilor corpurilor de pe Pământ și scufundate în fluide sub viteza luminii și cauzelor acestor mișcări. Mecanica clasică este împărțită în principal în domeniile cinematică, dinamică, statică, hidrostatică și hidrodinamică. Studiul mecanicii clasice este de mare importanță pentru o gamă largă de profesii, pe lângă faptul că este cel mai solicitat conținut de Fizică la Examenul Național de Liceu (Enem).

Citeste si: Fizica modernă - domeniul fizicii care a apărut pentru a explica unele concepte pe care mecanica clasică nu le-a putut explica

Subiectele acestui articol

1 - Rezumatul mecanicii clasice
2 - Ce studiază mecanica clasică?
3 - Principalele domenii de studiu ale mecanicii clasice
- → Cinematica
- → Dinamica
- → Static
- → Hidrostatic
- → Hidrodinamică
4 - Importanța mecanicii clasice
5 - Mecanica clasică în Enem
6 - Care sunt principalele domenii de studiu în Mecanică?

Rezumat despre mecanica clasică

Mecanica clasică este un subdomeniu al mecanicii, una dintre principalele domenii ale fizicii.

instagram story viewer

Ea studiază mișcările corpurilor de pe Pământ și scufundate în fluide sub viteza luminii și cauzele acestor mișcări.
Principalele domenii de studiu ale mecanicii clasice sunt Cinematica, Dinamica, Statica, Hidrostatica si Hidrodinamica.
Cinematica studiază situațiile care apar din momentul în care un corp își începe starea de mișcare.
Dinamica studiază cauzele care au dat naștere unor mișcări.
Statica studiază condițiile de echilibru în corpurile extinse.
Hidrostatica studiază fluidele în condiții de echilibru static.
Hidrodinamica studiază fluidele în mișcare atunci când sunt supuse unor forțe externe diferite de zero.
Cele trei domenii principale ale mecanicii sunt mecanica clasică, mecanica cuantică și mecanica relativistă.
Mecanica clasică este conținutul de fizică care se încadrează cel mai mult în Enem.

Ce studiază mecanica clasică?

Mecanica clasică studiază mișcările corpurilor de pe Pământ și scufundate în fluide sub viteza luminii, pe lângă cauzele acestor mișcări. De obicei, este împărțit în cinematică, dinamică, statică, hidrostatică și hidrodinamică.

Principalele domenii de studiu ale mecanicii clasice

→ Cinematică

Cinematica este domeniul mecanicii clasice care studiază mișcarea corpurilor fără a ține cont de cauzele acestei mișcări. Cu alte cuvinte, sunt studiate situațiile care apar din momentul în care un corp își începe starea de mișcare. În sfera Cinematicii, care se vede în liceu, sunt studiate tipurile de mișcare pe care le vom vedea mai jos.

Nu te opri acum... Mai sunt dupa publicitate ;)

◦ Mișcare uniformă (MU)

Mișcarea uniformă este mișcarea unde viteza unui corp este constantă, mișcându-se numai în linie dreaptă. Ecuația principală folosită pentru studiul mișcării uniforme este funcția orară a poziției.

Funcția de timp de poziție pentru MU:

\(S_F =S_0 + vt\ sau\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)

◦ Mișcare uniform variată (MUV)

Mișcarea uniform variată este mișcarea unde viteza unui corp se modifică la viteze constante. În cazul în care mișcarea are viteza crescută, spunem că este o mișcare accelerată; daca viteza scade, spunem ca este o miscare intarziata.

Cele mai importante ecuații pentru descrierea mișcării variate uniform sunt funcțiile orare ale poziției și vitezei și Ecuația lui Torricelli.

Funcția de timp de poziție pentru MUV:

\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ sau\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)

Funcția orară de viteză pentru MUV:

\(V_F =V_0 + at\)

\( a= \frac{V_F- V_0}{t_F-t_0}\)

Ecuația lui Torricelli:

\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\triunghi S\)

◦ Mișcare circulară uniformă (MCU)

Mișcarea circulară uniformă este mișcarea în care direcția vitezei unui obiect în mișcare se schimbă constant, astfel încât distanța sa față de un punct din spațiu rămâne constantă. Chiar dacă este numită mișcare circulară uniformă, această mișcare este accelerată, deoarece pentru a descrie o traiectorie circulară este necesară existența unei accelerații centripete.

În studiul mișcării circulare ne confruntăm cu un număr mare de ecuații și există: ecuații care calculează deplasarea și viteza scalară; ecuații care calculează mărimi unghiulare, cum ar fi viteza unghiulară; şi, în sfârşit, ecuaţii care servesc la relaţionarea acestor două tipuri de mărimi. Consultați unele dintre cele mai importante ecuații ale mișcării circulare.

Viteza unghiulară pentru MCU:

\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)

\(ω = 2πf\)

\(ω = \frac{2π}T\)

Relația dintre viteză și viteza unghiulară:

\(V = ωR\)

Frecventa si perioada:

\(f = \frac{1}T\)

\(T = \frac{1}f\)

◦ Mișcare circulară uniform variată (MCUV)

Mișcarea circulară uniform variată este mișcarea care este un caz ceva mai general de mișcare circulară uniformă. În ea, pe lângă o accelerație centripetă, există accelerații unghiulare și tangenţiale constante, care fac ca viteza unghiulară a mobilului să varieze uniform. Așa cum facem în mișcarea uniform variată, în studiul MCUV folosim funcții orare destul de similare de poziție și viteză.

Funcția în sensul acelor de ceasornic a poziției unghiulare a MCUV:

\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)

Funcția orară a vitezei unghiulare a MCUV:

\(ω_F = ω_0 = la \)

Vezi si:Tehnici de rezolvare a exerciţiilor de cinematică

→ Dinamica

Dinamica este domeniul mecanicii clasice care studiază cauzele care au dat naștere unor mișcări. În acest sens, studiem forțele care acționează asupra unui corp, cantitățile de mișcare, energia mecanica, impulsul și mărimile legate de mișcările de rotație, cum ar fi cuplul și momentul unghiular.

Bazele studiului dinamicii în liceu sunt cele trei legi ale lui Newton. Pe baza acestora se derivă celelalte ecuații ale subzonei și, de asemenea, ale Cinematicii. Consultați câteva dintre cele mai importante formule utilizate în studiul dinamicii:

A doua lege a lui Newton:

\(F=m\cdot a\)

Cuplul sau momentul unei forțe:

\(T=Fdsenθ\)

Moment liniar sau moment liniar:

\(Q=mv\)

Momentul unghiular sau Momentul unghiular:

\(L=rQsenθ\)

Energie kinetică:

\(E_c=\frac{mv^2}2\)

→ static

Statica este domeniul mecanicii clasice care studiază condiţiile de echilibru în corpurile extinse, adică determină ce măsuri sau chiar intensitatea forțelor și a cuplurilor ar trebui să fie pentru ca un corp de dimensiuni neneglijabile să poată rămâne în echilibru. În studiul staticii, legile lui Newton sunt utilizate pe scară largă.

→ hidrostatic

Hidrostaticul este domeniul mecanicii clasice care studiază fluidele în condiții de echilibru static. În ea, am studiat masa specifică, presiunea, principiul lui Stevin, teorema lui Pascal și teorema lui Arhimede.

→ Hidrodinamică

Hidrodinamica este domeniul mecanicii clasice care studiază fluidele în mișcare atunci când sunt supuse unor forțe externe diferite de zero. În el, studiem fluxul, ecuația de continuitate și principiul lui Bernoulli.

Importanța mecanicii clasice

Mecanica clasică are o mare importanță în mai multe aspecte. Mai jos, evidențiem câteva înțelegeri care au fost posibile doar prin cercetări în mecanica clasică:

Orbitele planetelor, sateliților și asteroizilor, descrise prin legea gravitației universale Este după legile lui Kepler.

Satelitul pe orbită ca exemplu a ceea ce se poate realiza din mecanica clasică. — Legile mecanicii clasice fac posibilă calcularea vitezei și înălțimii pentru a plasa sateliții pe orbită.

Traiectoria rachetelor, gloanțelor, săgeților și săgeților explicată folosind ecuații de lansare a proiectilelor.
Fluxul de fluide, descris de ecuația continuității, capabil să explice zborul avioanelor, precum și situațiile hidrostatice, în care fluidele sunt în repaus.
Funcționarea mașinilor simple, cum ar fi planuri înclinate, scripete, palanuri, cântare etc.
Traiectoria particulelor încărcate electric care se deplasează sub acțiunea câmpurilor electrice și magnetice, ca în fenomenul aurora boreală.
Corpuri în cădere liberă sau chiar corpuri care cad accelerate de gravitație, dar suferă acțiunea rezistenței aerului.

Vezi si:Astrofizica - ramura astronomiei dedicata studiului Universului prin aplicatii ale legilor fizicii si chimiei

Mecanica clasică în Enem

Dintre toate domeniile Fizicii, Mecanica Clasică este cea care este prezentă în cea mai mare cantitate la întrebările Enem, deci este de mare importanță să fii capabil să:

să înțeleagă semnificația din spatele ecuațiilor cinematice, putându-le raporta la situații reale, precum și graficele acestora;
identifica si clasifica miscarile progresive, regresive, accelerate si uniforme;
înțelegeți conceptul de referință și înțelegeți ce sunt mișcările relative;
cunoașterea modului de aplicare a celor trei legi ale lui Newton în cele mai diferite contexte;
să înțeleagă conceptul de energie mecanică, cinetică și potențială și să știe să opereze cu aceste mărimi;
efectuați calcule de ciocnire folosind impuls, precum și conservarea energiei mecanice;
cunoașteți și înțelegeți funcționarea legilor lui Kepler și relația lor cu legea gravitației universale;
înțelegerea modului în care condițiile de echilibru static ar trebui aplicate corpurilor ale căror dimensiuni nu pot fi neglijate;
să înțeleagă cauzele și efectele mișcărilor particulelor și să știe să le descrie sub formă de ecuații.

Care sunt principalele domenii de studiu în Mecanică?

Mecanica Este una dintre marile domenii ale fizicii. Este de obicei împărțit în:

Mecanica clasica: o ramură a mecanicii care studiază mișcările corpurilor de pe Pământ și scufundate în fluide sub viteza luminii și cauzele acestor mișcări. Se referă la cunoașterea zonei care este aplicabilă situațiilor macroscopice.
Mecanica cuantică: o ramură a mecanicii care studiază mișcarea particulelor minuscule, cum ar fi atomii și moleculele.

Mecanica relativista: o ramură a mecanicii care studiază comportamentul corpurilor care se deplasează cu viteze apropiate de viteza luminii. Ea provine din descoperirile lui fizicianul Albert Einstein.

Sursă

e-Física – Predarea fizicii online; USP – Universitatea din São Paulo. mecanici. Disponibil in: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? categorieid=132.

De Rafael Helerbrock
Profesor de fizică

Doriți să faceți referire la acest text într-o lucrare școlară sau academică? Uite:

HELERBROCK, Rafael. „Mecanica clasică”; Școala din Brazilia. Disponibil in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Accesat pe 22 august 2023.

Aflați mai multe despre ce este accelerația, aflați cum să o calculați, înțelegeți semnificația ei fizică și consultați exemple de exerciții rezolvate.

Știți ce este analiza dimensională sau aveți dificultăți în folosirea acestui instrument? Consultați articolul nostru și vedeți exemple și exerciții rezolvate pe această temă.

Aveți dificultăți în fizică și căutați sfaturi despre cum să rezolvați exerciții despre legile lui Newton? Accesați textul și consultați câteva sfaturi despre cum să rezolvați acest tip de exercițiu și vedeți exerciții rezolvate despre aplicațiile legilor lui Newton.

Faceți clic aici pentru a afla ce este statica și pentru a înțelege concepte precum echilibrul static, cuplul și pârghia. Cunoașteți formulele staticii și aplicațiile acestora.

Știi ce este puterea? Înțelegeți conceptul, verificați formulele folosite pentru diferite tipuri de forță și vedeți care este relația dintre forțe și legile lui Newton.

Aflați mai multe despre Fizică, una dintre cele mai vechi și mai importante științe care a contribuit, de-a lungul secolelor, la dezvoltarea științifică și tehnologică a umanității. Fizica este subdivizată în domenii precum Mecanică, Electromagnetism, Termologie, Optică și Unde, care au propriile subdiviziuni.

Aflați mai multe despre Legea gravitației universale, care a fost dezvoltată de fizicianul englez Isaac Newton. Raportează produsul dintre masa a două corpuri cu inversul pătratului distanței lor pentru a determina intensitatea forței de atracție gravitațională existentă între ele. Hai să înțelegi subiectul aici!

Cunoașteți formula care descrie această mărime fizică.

Înțelege legile lui Newton și verifică câteva exemple rezolvate, precum și exerciții pe acest subiect care au căzut asupra Enemului.

Aflați mai multe despre mișcarea uniformă, adică mișcarea în care mobilierul călătorește prin spații egale în intervale egale de timp. Vezi exemple și ecuații!