QUALI SONO I RAMI DELLA MECCANICA? - SCIENZA - 2025

I rami più sviluppati e conosciuti della meccanica sono la statica, la dinamica o la cinetica e la cinematica. Insieme costituiscono un'area della scienza relativa al comportamento delle entità corporee al momento di essere spinte da poteri o smottamenti.

Allo stesso modo, la meccanica studia le conseguenze delle entità corporee nel loro ambiente. La disciplina scientifica ha le sue origini nell'antica Grecia con gli scritti di Aristotele e Archimede.

Durante il primo periodo moderno, rinomati scienziati come Isaac Newton e Galileo Galilei stabilirono quella che ora è conosciuta come meccanica classica.

È una branca della fisica classica che si occupa di atomi che sono immobili o che precipitano lentamente, a velocità evidentemente inferiori a quella della luce.

Storicamente, la meccanica classica è venuta prima, mentre la meccanica quantistica è un'invenzione relativamente recente.

La meccanica classica ha avuto origine con le leggi del moto di Isaac Newton, mentre la meccanica quantistica è stata scoperta all'inizio del XX secolo.

L'importanza della meccanica sta nel fatto che, sia essa classica o quantistica, costituisce la conoscenza più certa che esiste sulla natura fisica ed è stata vista soprattutto come un modello per altre cosiddette scienze esatte come matematica, fisica, chimica e biologia.

Principali rami della meccanica

La meccanica ha una miriade di usi nel mondo moderno. La sua varietà di aree di studio l'ha portata a diversificare per comprendere la comprensione di diversi temi che sono alla base di altre discipline. Ecco i principali rami della meccanica.

Statico

La statica, in fisica, è il ramo della meccanica che si occupa dei poteri che operano in entità corporee immobili in condizioni di equilibrio.

Le sue basi furono stabilite più di 2.200 anni fa dall'antico matematico greco Archimede e altri, mentre studiavano le caratteristiche di amplificazione della forza di macchine semplici come la leva e l'albero.

I metodi ei risultati della scienza della statica si sono dimostrati particolarmente utili nella progettazione di edifici, ponti e dighe, nonché gru e altri dispositivi meccanici simili.

Per calcolare le dimensioni di tali strutture e macchine, architetti e ingegneri devono prima determinare le potenze coinvolte nelle loro parti interconnesse.

• Condizioni statiche

1. La statistica fornisce le procedure analitiche e grafiche necessarie per identificare e descrivere queste forze sconosciute.
2. La statica presuppone che i corpi di cui si occupa siano perfettamente rigidi.
3. Sostiene inoltre che l'aggiunta di tutte le potenze che operano su un'entità a riposo deve essere zero e che non deve esserci alcuna tendenza per le forze a ruotare il corpo attorno a qualsiasi asse.

Queste tre condizioni sono indipendenti l'una dall'altra e la loro espressione in forma matematica include le equazioni di equilibrio. Esistono tre equazioni, quindi è possibile calcolare solo tre forze sconosciute.

Se ci sono più di tre forze sconosciute, significa che ci sono più componenti nella struttura o nella macchina che sono necessari per supportare i carichi applicati o che ci sono più restrizioni di quelle necessarie per impedire il movimento del corpo.

Tali componenti o vincoli non necessari sono definiti ridondanti (ad esempio, un tavolo con quattro gambe ha una gamba ridondante) e si dice che il metodo delle forze sia staticamente indeterminato.

Dinamico o cinetico

La dinamica è la branca della scienza fisica e una suddivisione della meccanica che domina lo studio del movimento degli oggetti materiali in relazione ai fattori fisici che li influenzano: forza, massa, quantità di moto, energia.

La cinetica è la branca della meccanica classica che si riferisce all'effetto di forze e coppie sul movimento di corpi che hanno massa.

Gli autori che usano il termine "cinetica" applicano la dinamica alla meccanica classica del corpo in movimento. Questo è in contrasto con la statica, che si riferisce a corpi a riposo, in condizioni di equilibrio.

Nella dinamica o cinetica è inclusa la descrizione del movimento in termini di posizione, velocità e accelerazione, a parte l'influenza di forze, coppie e masse.

Gli autori che non usano il termine cinetica dividono la meccanica classica in cinematica e dinamica, inclusa la statica come un caso speciale di dinamica in cui la somma delle forze e la somma delle coppie sono uguali a zero.

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Cinematica

La cinematica è una branca della fisica e una suddivisione della meccanica classica relativa al movimento geometricamente possibile di un corpo o sistema di corpi senza considerare le forze in gioco, cioè le cause e gli effetti dei movimenti.

La cinematica mira a fornire una descrizione della posizione spaziale di corpi o sistemi di particelle materiali, la velocità con cui le particelle si muovono (velocità) e la velocità con cui cambia la loro velocità (accelerazione).

Quando le forze causali non vengono prese in considerazione, le descrizioni del movimento sono possibili solo per le particelle che hanno un movimento limitato, cioè che si muovono in determinate traiettorie. In movimento libero o illimitato, le forze determinano la forma del percorso.

Per una particella che si muove lungo un percorso rettilineo, un elenco di posizioni e tempi corrispondenti costituirebbe uno schema adatto per descrivere il moto della particella.

Una descrizione continua richiederebbe una formula matematica che esprima la posizione in termini di tempo.

Quando una particella si muove su un percorso curvo, la descrizione della sua posizione diventa più complicata e richiede due o tre dimensioni.

In questi casi, non sono possibili descrizioni continue sotto forma di un singolo grafico o di una formula matematica.

• Esempio di cinematica

La posizione di una particella che si muove su un cerchio, ad esempio, può essere descritta da un raggio di rotazione del cerchio, come il raggio di una ruota con un'estremità fissata al centro del cerchio e l'altra estremità attaccata alla particella.

Il raggio di rotazione è noto come vettore di posizione della particella e se l'angolo tra esso e un raggio fisso è noto come funzione del tempo, è possibile calcolare l'entità della velocità e dell'accelerazione della particella.

Tuttavia, la velocità e l'accelerazione hanno direzione e grandezza. La velocità è sempre tangente al percorso, mentre l'accelerazione ha due componenti, una tangente al percorso e l'altra perpendicolare alla tangente.

Riferimenti

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