mecanica

De mecanica (prin greaca veche μηχανικὴ τέχνη mechané , germană , mașină de modul truc de acțiune " ) , este în științe și a științelor inginerești , studiul mișcării și deformarea corpurilor , precum și acționând astfel , forțele . În fizică , mecanica este de obicei înțeleasă ca mecanică clasică . În sub-zona fizicii teoretice , termenul este adesea folosit în abrevierea pentru mecanica teoretică . În inginerie, se înțelege de obicei mecanica tehnică , care folosește metodele și fundamentele mecanicii clasice pentru a calcula mașini sau structuri.

Atât teoria relativității, cât și mecanica cuantică conțin mecanica clasică ca un caz special.

De mecanicii clasice a fost în secolul al 17 - lea , în principal prin lucrarea lui Isaac Newton a fondat și a devenit prima știință în sensul modern ( a se vedea Istoria mecanicii clasice ).

Subdiviziune

Mecanica poate fi subdivizată aproximativ în diferite subzone: Cinematica se ocupă de mișcarea corpurilor și descrie în primul rând traiectoria , viteza și accelerația corpurilor fără a lua în considerare masa sau forțele. Dinamica extinde descrierea mișcărilor prin masa și care acționează forțe . Dinamica este adesea împărțită în statică (forțe în echilibru) și cinetică (forțe care nu sunt în echilibru). În mecanica tehnică, pe de altă parte, acestea sunt, de asemenea, împărțite în cinematică și cinetică și înțelese ca o sub-zonă care stă alături de statică.

În plus, subzonele speciale ale mecanicii pot fi clasificate în funcție de multe criterii diferite.

Clasificarea deja descrisă mai sus în funcție de considerarea forțelor are ca rezultat:

• Cinematică - fără a lua în considerare forțele
• Dinamică - luând în considerare forțele

O clasificare în funcție de starea de agregare este după cum urmează:

• Mecanica solidelor ( mecanica solidelor )
  • Mecanica corpurilor rigide sau
  mecanica stereo: sisteme de puncte de masă discrete și corpuri nedeformabile. Este împărțit în mecanici punctuale , care se abține de la auto- rotații ale corpului, și teoria giroscopului , care se concentrează pe auto-rotații.
• Mecanica corpurilor elastice: teoria elasticității se referă la deformările elastice, adică deformările care se retrag după ce forțele care le cauzează au fost retrase ca un arc. O sub-zonă importantă este elastostaticele pentru corpurile imobile.
• Mecanica corpurilor din plastic: teoria plasticității se referă la deformările din plastic, adică deformările care nu se retrag după ce forțele care le-au provocat au fost retrase, cum ar fi untul cald sau forjarea.

Clasificarea în funcție de domeniul de aplicare conduce la:

• Mecanica teoretică (numită și „mecanica analitică”). În plus față de subdivizarea în cinematică și dinamică, următoarele pot fi, de asemenea, împărțite în funcție de formalism:
  • Mecanica newtoniană : cea mai veche reprezentare care se întoarce la Isaac Newton . Se aplică în sistemele de referință neaccelerate ( sistemele inerțiale ). Rezolvarea problemelor specifice cu mobilitate restricționată poate necesita mult timp.
  • Formalismul Lagrange : O reprezentare care se întoarce la Joseph-Louis Lagrange și este valabilă și în cadrul de referință accelerat. Folosește coordonate generalizate și permite o soluție mult mai simplă la multe probleme, de ex. B. în sisteme cu mai mult de două corpuri sau cu restricții de circulație.
  • Mecanica hamiltoniană : O reprezentare foarte generală a lui William Rowan Hamilton , care are avantaje în mecanica cerească și este potrivită pentru conectarea mecanicii cuantice în clădirea teoretică a fizicii .
• Mecanica tehnică . De obicei împărțit în:
  • Statică : corpuri rigide în repaus
  • Teoria rezistenței : corpuri solide deformabile
  • Dinamică : corpuri în mișcare

O clasificare în funcție de tipul de idealizare include:

• Mecanica punctelor : a fost fondată de Isaac Newton și folosește cea mai înaltă idealizare posibilă a corpurilor reale ca punct de masă .
• Mecanica corpurilor rigide sau stereomecanică: corpuri nedeformabile și sisteme de puncte de masă cu șase grade de libertate cu subzona teoriei giroscopice , care se concentrează pe mișcările de rotație cu trei grade de libertate.
• Mecanica continuumului: corpuri deformabile continuu extinse, cu subdiviziunea:
  • Mecanica corpurilor elastice: teoria elasticității se referă la deformările elastice, adică deformările care se retrag după ce forțele care le cauzează au fost retrase ca un arc. O sub-zonă importantă este elastostaticele pentru corpurile imobile.
  • Mecanica corpurilor din plastic: teoria plasticității se referă la deformările din plastic, adică deformările care nu se retrag după ce forțele care le-au provocat au fost retrase, cum este cazul untului cald sau al forjării.
  • Mecanica fluidelor și dinamica gazelor (mecanica fluidelor): lichide , gaze și plasme
• Mecanica statistică (de asemenea, termodinamica statistică): interacțiunea statistică a mai multor puncte de masă, cu referire specială la termodinamică . Mecanica statistică este o ramură a fizicii statistice .

Educaţie

Mecanica este predată, pe de o parte, ca parte a cursului de fizică și, pe de altă parte, ca parte a instruirii inginerești, de exemplu, în cadrul ingineriei mecanice sau ingineriei civile . Există, de asemenea, câteva cursuri speciale de mecanică, dintre care unele se numesc Mecanică aplicată :

• Master în mecanică de la Ecole Polytechnique , Franța
• MSc Mecanică la Universitatea Paris-Saclay , Franța
• MSc Mecanică Aplicată la TU Chalmers , Suedia
• Domeniul de studiu Mecanică cu licență în științe (BSc) Mecanică aplicată și mecanică MSc la TU Darmstadt
• MSc Computational Mechanics la Universitatea din Duisburg-Essen
• MSc Computational Mechanics la Universitatea Tehnică din München
• BSc și MSc inginerie mecanică cu specializare în mecanică aplicată la Universitatea Ruhr Bochum

Conexiuni cu discipline științifice conexe

Conexiunile cu alte discipline științifice apar între mecanica clasică și unele discipline științifice, precum și între mecanica tehnică și disciplinele de inginerie.

Conexiuni în științele naturii

In biologie este biomecanica o aplicație specială a mecanicii și chimiei a cineticii de reacție , care se ocupă cu energii cinetice ale reactanților și reacții chimice.

În construcția teoretică a fizicii există multiple conexiuni: mecanica Hamilton este o formulare foarte generală a mecanicii clasice care conține atât mecanica newtoniană, cât și mecanica cuantică ca cazuri speciale . Sistemele care constau dintr-un număr mare de corpuri pot fi teoretic descrise prin mișcările corpurilor individuale. În practică, soluția numeroaselor ecuații care sunt necesare nu mai este posibilă dintr-un anumit număr de corpuri; a mecanicii statistice , apoi se ocupă cu afirmații astfel de sisteme multi-corp . Dintr-o dimensiune de aproximativ 10 ²³ particule, predicțiile mecanicii statistice sunt foarte bune cu cele ale termodinamicii . Teoria relativității conține mecanicii clasice ca un caz special pentru viteze mici.

Conexiuni în inginerie

Mecanica tehnică oferă practic metode generale de calcul fără a intra în materiale de construcții speciale (sunt luați în considerare numai parametrii precum rezistența și elasticitatea, dar nu dacă este vorba de lemn sau oțel) și nu se ocupă de componente speciale.

Rezultatele din disciplina inginerească independentă a tehnologiei materialelor sunt integrate în teoria rezistenței , care este un domeniu al mecanicii tehnice.

În ingineria mecanică, domeniul elementelor mașinii (șuruburi, roți dințate etc.) este foarte apropiat de mecanică. Există ecuații speciale pentru calcularea dimensiunilor necesare pentru elementele respective ale mașinii. De Dinamica de conducere este atât o parte a dinamicii și tehnologia vehiculelor . Mecatronică este un domeniu interdisciplinar , care constă în acțiuni ale mecanicii / mecanice și inginerie electrică. Domeniile speciale ale mecanicii tehnice în ingineria mecanică sunt dinamica mașinilor și dinamica rotorului . În turbinele cu gaz , mecanica fluidelor (aerodinamica) este atât de strâns legată de termodinamică încât este uneori denumită aero-termodinamică.

În ingineria civilă are o afinitate specială pentru analiza structurală a ingineriei civile structurale pe. Acest lucru ia în considerare particularitățile materialelor de construcții speciale și este împărțit în construcții din lemn și construcții din oțel , precum și construcții din beton și beton armat , în timp ce ingineria structurală creează și oferă metode de calcul care sunt independente de metoda de construcție și, prin urmare, sunt o tehnică fundamentală și disciplina științifică. Alte domenii sunt mecanica solului , mecanica rocilor și dinamica subsolului .

Link-uri web

Wikționar: Mecanică  - explicații privind semnificațiile, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

Dovezi individuale

1. ↑ Heinz Dieter Motz: Inginerie mecanică: mecanică tehnică pentru studiu și practică . Springer-Verlag, 8 martie 2013, ISBN 978-3-642-95761-1 , p. 1.
2. ↑ Jürgen Mittelstraß: Modul de gândire grecesc: de la apariția filosofiei din spiritul geometriei . De Gruyter, 2014, ISBN 978-3-11-037062-1 , p. 29.
3. ↑ Sayir, om de afaceri: mecanici de inginerie. Springer, 2015, ediția a II-a, p. 9.
4. ↑ R. Mahnken: Manual de mecanică tehnică. Volumul 1: Statici. Springer, 2012, p. 5.
5. ↑ ^{a b} Georg Hamel : Mecanica elementară . Un manual. BG Teubner, Leipzig și Berlin 1912, p. 74 ( archive.org [accesat la 26 februarie 2020]). 
6. ↑ Wolfgang Nolting: Curs de bază Fizică teoretică 2. Mecanică analitică. Ediția a IX-a, p. IX, 105 f.
7. ↑ Honerkamp, ​​Römer: Fizică teoretică clasică. Ediția a IV-a, prefață și p. 69.
8. ↑ Hans Rick: Turbinele cu gaz și propulsia aeronavelor. Springer, 2013, p. 35.
9. ↑ Dinkler: Bazele ingineriei structurale. Ediția a IV-a. Springer, 2016, p. 3.
10. ^ Peter Marti : analiza structurală. Ernst & Sohn , 2012, p. 4.
11. ^ Peter Marti: analiza structurală. Ernst & Sohn, 2012, p. 1.
12. ^ Karl-Eugen Kurrer : Istoria ingineriei structurale. În căutarea echilibrului . Ernst & Sohn, 2016, p. 15