พัฒนามากที่สุดและเป็นที่รู้จักสาขาของกลศาสตร์มีสถิตศาสตร์การเปลี่ยนแปลงหรือจลนพลศาสตร์และจลนศาสตร์ พวกเขาร่วมกันสร้างพื้นที่ของวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของร่างกายในช่วงเวลาที่ถูกผลักดันโดยอำนาจหรือการถล่ม
ในทำนองเดียวกันกลศาสตร์จะศึกษาผลที่ตามมาของร่างกายในสภาพแวดล้อมของพวกมัน ระเบียบวินัยทางวิทยาศาสตร์มีต้นกำเนิดในกรีกโบราณโดยมีงานเขียนของอริสโตเติลและอาร์คิมิดีส
ในช่วงต้นยุคใหม่นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงเช่นไอแซกนิวตันและกาลิเลโอกาลิเลอีได้สร้างสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่ากลศาสตร์คลาสสิก
เป็นสาขาของฟิสิกส์คลาสสิกที่เกี่ยวข้องกับอะตอมที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้หรือตกตะกอนอย่างช้าๆด้วยความเร็วที่น้อยกว่าความเร็วแสงอย่างเห็นได้ชัด
ในอดีตกลศาสตร์คลาสสิกมาก่อนในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่เพิ่งเกิดขึ้น
กลศาสตร์คลาสสิกมีต้นกำเนิดมาจากกฎการเคลื่อนที่ของไอแซกนิวตันในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมถูกค้นพบในต้นศตวรรษที่ 20
ความสำคัญของกลศาสตร์อยู่ที่ความจริงที่ว่าไม่ว่าจะเป็นคลาสสิกหรือควอนตัมมันถือว่าเป็นความรู้ที่แน่นอนที่สุดที่มีอยู่เกี่ยวกับธรรมชาติทางกายภาพและโดยเฉพาะอย่างยิ่งถูกมองว่าเป็นแบบจำลองสำหรับวิทยาศาสตร์ที่แน่นอนอื่น ๆ เช่นคณิตศาสตร์ฟิสิกส์เคมีและชีววิทยา
สาขาหลักของกลศาสตร์
กลศาสตร์มีประโยชน์มากมายในโลกสมัยใหม่ พื้นที่การศึกษาที่หลากหลายของเธอทำให้เธอมีความหลากหลายเพื่อครอบคลุมความเข้าใจในประเด็นต่างๆที่เป็นรากฐานของสาขาวิชาอื่น ๆ นี่คือสาขาหลักของกลศาสตร์
คงที่
สถิตยศาสตร์ในฟิสิกส์เป็นสาขาของกลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับอำนาจที่ทำงานในเอนทิตีของร่างกายที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ในสภาวะสมดุล
ฐานรากของมันก่อตั้งขึ้นเมื่อ 2,200 ปีก่อนโดยนักคณิตศาสตร์ชาวกรีกโบราณอาร์คิมีดีสและคนอื่น ๆ ในขณะที่ศึกษาลักษณะการขยายแรงของเครื่องจักรอย่างง่ายเช่นคันโยกและเพลา
วิธีการและผลลัพธ์ของวิทยาศาสตร์สถิตยศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในการออกแบบอาคารสะพานและเขื่อนรวมทั้งปั้นจั่นและอุปกรณ์ทางกลอื่น ๆ ที่คล้ายคลึงกัน
ในการคำนวณขนาดของโครงสร้างและเครื่องจักรดังกล่าวสถาปนิกและวิศวกรต้องกำหนดอำนาจที่เกี่ยวข้องกับชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อกันก่อน
- สถิตยศาสตร์จัดเตรียมขั้นตอนการวิเคราะห์และกราฟิกที่จำเป็นในการระบุและอธิบายกองกำลังที่ไม่รู้จักเหล่านี้
- สถิตยศาสตร์ถือว่าร่างกายที่เกี่ยวข้องมีความแข็งแกร่งอย่างสมบูรณ์แบบ
- นอกจากนี้เขายังถือว่าการเพิ่มพลังทั้งหมดที่ดำเนินการกับเอนทิตีที่อยู่นิ่งจะต้องเป็นศูนย์และจะต้องไม่มีแนวโน้มที่กองกำลังจะหมุนร่างกายไปรอบ ๆ แกนใด ๆ
เงื่อนไขทั้งสามนี้เป็นอิสระจากกันและการแสดงออกในรูปแบบทางคณิตศาสตร์รวมถึงสมการของดุลยภาพ มีสามสมการดังนั้นจึงสามารถคำนวณแรงที่ไม่รู้จักได้เพียงสามหน่วย
หากมีแรงที่ไม่รู้จักมากกว่าสามกองกำลังหมายความว่ามีส่วนประกอบมากกว่าในโครงสร้างหรือเครื่องจักรที่ต้องใช้เพื่อรองรับโหลดที่ใช้หรือมีข้อ จำกัด มากกว่าที่จำเป็นเพื่อป้องกันไม่ให้ร่างกายเคลื่อนไหว
ส่วนประกอบหรือข้อ จำกัด ที่ไม่จำเป็นดังกล่าวถูกเรียกว่าซ้ำซ้อน (เช่นโต๊ะที่มีสี่ขามีขาที่ซ้ำซ้อนหนึ่งขา) และวิธีการบังคับนั้นไม่แน่นอนแบบคงที่
ไดนามิกหรือจลน์
พลวัตเป็นสาขาของวิทยาศาสตร์กายภาพและแผนกย่อยของกลศาสตร์ที่ควบคุมการศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยทางกายภาพที่มีผลต่อพวกมัน: แรงมวลแรงกระตุ้นพลังงาน
จลนศาสตร์เป็นสาขาของกลศาสตร์คลาสสิกที่หมายถึงผลของกองกำลังและคู่รักต่อการเคลื่อนไหวของร่างกายที่มีมวล
ผู้เขียนที่ใช้คำว่า "จลนศาสตร์" นำพลศาสตร์ไปใช้กับกลศาสตร์ร่างกายที่เคลื่อนไหวแบบคลาสสิก สิ่งนี้ตรงกันข้ามกับสถิตซึ่งหมายถึงร่างกายที่อยู่นิ่งภายใต้สภาวะสมดุล
รวมอยู่ในพลศาสตร์หรือจลนศาสตร์คือคำอธิบายของการเคลื่อนที่ในแง่ของตำแหน่งความเร็วและความเร่งนอกเหนือจากอิทธิพลของกองกำลังแรงบิดและมวล
ผู้เขียนที่ไม่ได้ใช้คำว่าจลนศาสตร์แบ่งกลศาสตร์คลาสสิกออกเป็นจลนศาสตร์และพลศาสตร์รวมถึงสถิตยศาสตร์เป็นกรณีพิเศษของพลวัตซึ่งการเพิ่มของแรงและผลรวมของคู่จะเท่ากับศูนย์
คุณอาจสนใจ 10 ตัวอย่างพลังงานจลน์ในชีวิตประจำวัน
จลนศาสตร์
Kinematics เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์และแผนกย่อยของกลศาสตร์คลาสสิกที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวที่เป็นไปได้ทางเรขาคณิตของร่างกายหรือระบบของร่างกายโดยไม่พิจารณาถึงกองกำลังที่เกี่ยวข้องนั่นคือสาเหตุและผลกระทบของการเคลื่อนไหว
จลนศาสตร์มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้คำอธิบายเกี่ยวกับตำแหน่งเชิงพื้นที่ของร่างกายหรือระบบของอนุภาควัสดุความเร็วที่อนุภาคเคลื่อนที่ (ความเร็ว) และอัตราที่ความเร็วเปลี่ยนแปลง (ความเร่ง)
เมื่อไม่คำนึงถึงกองกำลังเชิงสาเหตุคำอธิบายการเคลื่อนที่จะเป็นไปได้เฉพาะกับอนุภาคที่มีการเคลื่อนที่ จำกัด นั่นคือเคลื่อนที่ในวิถีบางอย่าง ในการเคลื่อนที่แบบไม่ จำกัด หรืออิสระกองกำลังจะกำหนดรูปร่างของเส้นทาง
สำหรับอนุภาคที่เคลื่อนที่ไปตามทางตรงรายการตำแหน่งและเวลาที่เกี่ยวข้องจะเป็นโครงร่างที่เหมาะสมในการอธิบายการเคลื่อนที่ของอนุภาค
คำอธิบายแบบต่อเนื่องจะต้องใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่แสดงตำแหน่งในแง่ของเวลา
เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ไปบนเส้นทางโค้งคำอธิบายตำแหน่งของมันจะซับซ้อนมากขึ้นและต้องใช้สองหรือสามมิติ
ในกรณีเช่นนี้คำอธิบายแบบต่อเนื่องในรูปแบบของกราฟเดี่ยวหรือสูตรทางคณิตศาสตร์ไม่สามารถทำได้
ตัวอย่างเช่นตำแหน่งของอนุภาคที่เคลื่อนที่บนวงกลมสามารถอธิบายได้ด้วยรัศมีการหมุนของวงกลมเช่นเดียวกับซี่ล้อที่มีปลายด้านหนึ่งยึดอยู่ตรงกลางของวงกลมและปลายอีกด้านหนึ่งยึดกับอนุภาค
รัศมีการหมุนเรียกว่าเวกเตอร์ตำแหน่งสำหรับอนุภาคและถ้ามุมระหว่างมันกับรัศมีคงที่เรียกว่าฟังก์ชันของเวลาสามารถคำนวณขนาดของความเร็วและความเร่งของอนุภาคได้
อย่างไรก็ตามความเร็วและความเร่งมีทิศทางและขนาด ความเร็วจะสัมผัสกับเส้นทางเสมอในขณะที่ความเร่งมีสององค์ประกอบหนึ่งสัมผัสกับเส้นทางและอีกส่วนหนึ่งตั้งฉากกับแทนเจนต์
อ้างอิง
- เบียร์, FP และ Johnston Jr, ER (1992) สถิตยศาสตร์และกลศาสตร์ของวัสดุ McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, Rene ประวัติความเป็นมาของกลศาสตร์คลาสสิก New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, หน้า 19
- เดวิดแอลกู๊ดสไตน์ (2015) กลศาสตร์. 4 สิงหาคม 2017 จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
- บรรณาธิการของEncyclopædia Britannica (2013) จลนศาสตร์. 4 สิงหาคม 2017 จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
- บรรณาธิการของEncyclopædia Britannica (2016) จลนศาสตร์. 4 สิงหาคม 2017 จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
- บรรณาธิการของEncyclopædia Britannica (2014) วิชาว่าด้วยวัตถุ. 4 สิงหาคม 2017 จากEncyclopædia Britannica, inc. เว็บไซต์: britannica.com.
- Rana, NC และ Joag, PS Classical Mechanics West Petal Nagar นิวเดลี Tata McGraw-Hill, 1991, หน้า 6.