Quelles sont les branches de la mécanique?

Le branches de la mécanique plus développés et connus sont la statique, la dynamique ou la cinétique et la cinématique. Ensemble, ils constituent un domaine scientifique lié à la conduite d'entités corporelles lorsque poussés par des pouvoirs ou des glissements de terrain.

De même, la mécanique étudie les conséquences des entités corporelles dans leur environnement. La discipline scientifique a ses origines dans la Grèce antique avec les écrits d'Aristote et d'Archimède.

Au début de la période moderne, des scientifiques renommés tels qu'Isaac Newton et Galileo Galilei ont établi ce que l'on appelle aujourd'hui la mécanique classique.

C'est une branche de la physique classique qui traite des atomes qui sont immobiles ou qui tombent lentement, à des vitesses évidemment inférieures à la vitesse de la lumière.

Historiquement, la mécanique classique est venue en premier, tandis que la mécanique quantique est une invention relativement récente.

La mécanique classique est née des lois du mouvement d'Isaac Newton tandis que la mécanique quantique a été découverte au début du 20ème siècle.

L'importance de la mécanique réside dans le fait que, classique ou quantique, elle constitue la connaissance la plus vraie de la nature physique et a été particulièrement considérée comme un modèle pour d'autres sciences dites exactes telles que les mathématiques, la physique, la chimie et la biologie.

Principales branches de la mécanique

La mécanique a beaucoup d'utilisations dans le monde moderne. Sa variété de domaines d'étude l'a amené à se diversifier pour inclure la compréhension de différents sujets qui sous-tendent d'autres disciplines. En dessous des principales branches de la mécanique.

Statique

La statique, en physique, est la branche de la mécanique qui traite des pouvoirs qui opèrent dans des entités corporelles immobiles dans des conditions d'équilibre.

Ses fondations ont été établies il y a plus de 2 200 ans par l'ancien mathématicien grec Archimède et d'autres, tout en étudiant les caractéristiques d'amplification de forces de machine simples telles que le levier et l'arbre.

Les méthodes et les résultats de la science de la statique se sont avérés particulièrement utiles dans la conception de bâtiments, de ponts et de barrages, ainsi que dans les grues et autres dispositifs mécaniques similaires.

Afin de calculer les dimensions de ces structures et machines, les architectes et les ingénieurs doivent d’abord déterminer les puissances qui interviennent dans leurs parties interconnectées.

• Conditions statiques

1. Static fournit les procédures analytiques et graphiques nécessaires pour identifier et décrire ces forces inconnues.
2. Static suppose que les corps avec lesquels il traite sont parfaitement rigides.
3. Il fait également valoir que l'ajout de tous les pouvoirs qui opèrent dans une entité au repos doit être nul et que les forces ne doivent pas avoir tendance à faire pivoter le corps autour d'un axe.

Ces trois conditions sont indépendantes l'une de l'autre et leur expression sous forme mathématique inclut les équations d'équilibre. Il y a trois équations, de sorte que seules trois forces inconnues peuvent être calculées.

S'il y a plus de trois forces inconnues, cela signifie qu'il y a plus de composants dans la structure ou la machine qui sont nécessaires pour supporter les charges appliquées ou qu'il y a plus de restrictions que nécessaire pour empêcher le corps de bouger.

Ces composants ou contraintes inutiles sont appelés redondants (par exemple, une table à quatre pattes a une patte redondante) et il est dit que la méthode de la force est statiquement indéterminée.

Dynamique ou cinétique

La dynamique est la branche de la science physique et de la subdivision de la mécanique qui domine l'étude du mouvement des objets matériels par rapport aux facteurs physiques qui les affectent: force, masse, impulsion, énergie.

La cinétique est la branche de la mécanique classique qui fait référence à l'effet des forces et des paires sur le mouvement des corps qui ont une masse.

Les auteurs qui utilisent le terme "cinétique" appliquent la dynamique à la mécanique classique des corps en mouvement. Cela contraste avec la statique, qui fait référence aux corps au repos, dans des conditions d'équilibre.

Ils incluent, dans la dynamique ou la cinétique, la description du mouvement en termes de position, de vitesse et d’accélération, en dehors de l’influence des forces, des paires et des masses.

Les auteurs qui n'utilisent pas le terme cinétique divisent la mécanique classique en cinématique et en dynamique, incluant la statique comme un cas particulier de dynamique dans lequel l'addition de forces et la somme des paires sont égales à zéro.

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Cinématique

La cinématique est une branche de la physique et une subdivision de la mécanique classique liée au mouvement géométriquement possible d'un corps ou d'un système de corps sans tenir compte des forces en jeu, c'est-à-dire des causes et des effets des mouvements.

La cinématique vise à fournir une description de la position spatiale des corps ou des systèmes de particules de matière, de la vitesse à laquelle les particules se déplacent (vitesse) et de la vitesse à laquelle leur vitesse change (accélération).

Lorsque les forces causales ne sont pas prises en compte, les descriptions de mouvement ne sont possibles que pour les particules à mouvement restreint, c'est-à-dire qui se déplacent sur certaines trajectoires. Dans le mouvement sans restrictions, ou libre, les forces déterminent la forme de la route.

Pour une particule qui se déplace sur une trajectoire rectiligne, une liste des positions et des temps correspondants constituerait un schéma adéquat pour décrire le mouvement de la particule.

Une description continue nécessiterait une formule mathématique exprimant la position en termes de temps.

Lorsqu'une particule se déplace sur une trajectoire courbe, la description de sa position devient plus compliquée et nécessite deux ou trois dimensions.

Dans de tels cas, les descriptions continues sous la forme d'un graphique unique ou d'une formule mathématique ne sont pas réalisables.

• Exemple de cinématique

La position d'une particule se déplaçant sur un cercle, par exemple, peut être décrite par un rayon de rotation du cercle, comme le rayon d'une roue avec une extrémité fixe au centre du cercle et l'autre extrémité attachée à la particule.

Le rayon de rotation est appelé vecteur de position de la particule et, si l'angle entre celui-ci et un rayon fixe est connu en fonction du temps, l'amplitude de la vitesse et l'accélération de la particule peuvent être calculées.

Cependant, la vitesse et l’accélération ont une direction et une amplitude. La vitesse est toujours tangente à la trajectoire, tandis que l'accélération a deux composantes, l'une tangente à la trajectoire et l'autre perpendiculaire à la tangente.

Références

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