Quais são os ramos da mecânica?

O ramos da mecânica mais desenvolvidos e conhecidos são a estática, a dinâmica ou cinética e a cinemática. Juntos, eles formam uma área da ciência relacionada à conduta de entidades corporais quando empurrados por poderes ou deslizamentos de terra.

Da mesma forma, a mecânica estuda as consequências das entidades corporais em seu ambiente. A disciplina científica tem suas origens na Grécia antiga com os escritos de Aristóteles e Arquimedes.

Durante o início do período moderno, alguns cientistas de renome, como Isaac Newton e Galileu Galilei, estabeleceram o que hoje é conhecido como mecânica clássica.

É um ramo da física clássica que lida com átomos que estão imóveis ou que caem lentamente, a velocidades que são obviamente menores que a velocidade da luz.

Historicamente, a mecânica clássica veio em primeiro lugar, enquanto a mecânica quântica é uma invenção relativamente recente.

A mecânica clássica originou-se com as leis do movimento de Isaac Newton enquanto a mecânica quântica foi descoberta no início do século XX.

A importância da mecânica reside em que, seja clássica ou quântica, constitui o conhecimento mais verdadeiro que existe sobre a natureza física e tem sido especialmente visto como um modelo para outras chamadas ciências exatas, como matemática, física, química e biologia.

Principais ramos da mecânica

Mecânica tem muitos usos no mundo moderno. Sua variedade de áreas de estudo o levou a diversificar para incluir o entendimento de diferentes tópicos que fundamentam outras disciplinas. Abaixo os principais ramos da mecânica.

Estático

A física, na física, é o ramo da mecânica que lida com os poderes que operam em entidades corpóreas imóveis em condições de equilíbrio.

Suas fundações foram estabelecidas há mais de 2.200 anos pelo antigo matemático grego Archimedes e outros, enquanto estudavam as características de amplificação de forças de máquinas simples, como a alavanca e o eixo.

Os métodos e resultados da ciência da estática provaram ser especialmente úteis no projeto de edifícios, pontes e barragens, bem como guindastes e outros dispositivos mecânicos similares.

Para calcular as dimensões de tais estruturas e máquinas, arquitetos e engenheiros devem primeiro determinar os poderes que intervêm em suas partes interconectadas.

• Condições estáticas

1. Estática fornece os procedimentos analíticos e gráficos necessários para identificar e descrever essas forças desconhecidas.
2. A estática assume que os corpos com os quais ela lida são perfeitamente rígidos.
3. Ele também argumenta que a adição de todos os poderes que operam em uma entidade em repouso deve ser zero e que não deve haver nenhuma tendência para as forças girarem o corpo em torno de qualquer eixo.

Estas três condições são independentes uma da outra e sua expressão na forma matemática inclui as equações de equilíbrio. Existem três equações, então apenas três forças desconhecidas podem ser calculadas.

Se houver mais de três forças desconhecidas, isso significa que há mais componentes na estrutura ou na máquina necessários para suportar as cargas aplicadas ou que existem mais restrições do que as necessárias para impedir que o corpo se mova.

Tais componentes ou restrições desnecessárias são chamados de redundantes (por exemplo, uma tabela com quatro pernas tem uma perna redundante) e diz-se que o método da força é estaticamente indeterminado.

Dinâmica ou cinética

A dinâmica é o ramo da ciência física e da subdivisão da mecânica que domina o estudo do movimento dos objetos materiais em relação aos fatores físicos que os afetam: força, massa, impulso, energia.

A cinética é o ramo da mecânica clássica que se refere ao efeito de forças e pares no movimento de corpos que têm massa.

Os autores que usam o termo "cinética" aplicam dinâmicas à mecânica clássica dos corpos em movimento. Isso contrasta com a estática, que se refere a corpos em repouso, em condições de equilíbrio.

Eles incluem, na dinâmica ou cinética, a descrição do movimento em termos de posição, velocidade e aceleração, além da influência de forças, pares e massas.

Autores que não usam o termo cinética dividem a mecânica clássica em cinemática e dinâmica, incluindo a estática como um caso especial de dinâmica no qual a soma de forças e a soma dos pares são iguais a zero.

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Cinemática

A cinemática é um ramo da física e uma subdivisão da mecânica clássica relacionada ao movimento geometricamente possível de um corpo ou sistema de corpos sem considerar as forças envolvidas, isto é, causas e efeitos dos movimentos.

A cinemática tem como objectivo proporcionar uma descrição da posição espacial dos órgãos ou sistemas de partículas de material, a velocidade à qual as partículas (velocidade) e a velocidade com que a sua velocidade está a mudar (aceleração) movimento.

Quando as forças causais não são levados em conta, as descrições de movimento só são possíveis para as partículas com circulação restrita, ou seja, movendo-se em determinadas trajectórias. Em movimento irrestrito, ou livre, forças determinam a forma da estrada.

Para uma partícula que se move em um caminho reto, uma lista de posições e tempos correspondentes ser um quadro adequado para descrever o movimento da partícula.

Uma descrição contínua exigir uma fórmula matemática que expressa a posição em termos de tempo.

Quando uma partícula se move sobre uma trajectória curva, a descrição da sua posição torna-se mais complicada e requer duas ou três dimensões.

Nesses casos, as descrições contínuas como uma única fórmula gráfico ou matemático não são viáveis.

• Exemplo de cinemática

A posição de uma partícula que se move sobre um círculo, por exemplo, pode ser descrito por um raio de rotação do círculo, como o raio de uma roda com uma extremidade fixa no centro do círculo e o outro extremo ligado à partícula.

O raio de rotação é conhecido como vector para a posição de partículas e, se o ângulo entre ela e um raio fixo como uma função do tempo, é conhecida, pode calcular-se a magnitude da velocidade e da aceleração da partícula.

No entanto, velocidade e aceleração têm direção e magnitude. A velocidade é sempre tangente ao caminho, enquanto aceleração tem duas componentes, uma tangente ao caminho e o outro perpendicularmente à tangente.

Referências

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