Τι μελετά τη δυναμική;

Το δυναμική μελετά τις δυνάμεις και τις ροπές και την επίδρασή τους στην κίνηση των αντικειμένων. Η δυναμική είναι ένας κλάδος της μηχανικής φυσικής που μελετά τα όργανα σε κίνηση, λαμβάνοντας υπόψη τα φαινόμενα που καθιστούν δυνατή αυτή την κίνηση, τις δυνάμεις που τους δρουν, τη μάζα τους και την επιτάχυνση.

Ο Isaac Newton ήταν υπεύθυνος για τον καθορισμό των θεμελιωδών νόμων της φυσικής που είναι απαραίτητοι για τη μελέτη της δυναμικής των αντικειμένων. Ο δεύτερος νόμος του Newton είναι ο πιο αντιπροσωπευτικός στη μελέτη της δυναμικής, αφού μιλάει για κίνηση και περιλαμβάνει τη διάσημη εξίσωση Force = Mass x Acceleration.

Σε γενικές γραμμές, οι επιστήμονες που επικεντρώνονται στη δυναμική, μελετούν πώς μπορεί να αναπτυχθεί ή να μεταβληθεί ένα φυσικό σύστημα μέσα σε μια ορισμένη χρονική περίοδο και τα αίτια που οδηγούν σε αυτές τις αλλοιώσεις.

Με αυτόν τον τρόπο, οι νόμοι που θεσπίστηκαν από τον Νεύτωνα γίνονται θεμελιώδεις στη μελέτη της δυναμικής, καθώς βοηθούν στην κατανόηση των αιτίων της κίνησης αντικειμένων (Verterra, 2017).

Μελετώντας ένα μηχανικό σύστημα, η δυναμική μπορεί να κατανοηθεί πιο εύκολα. Στην περίπτωση αυτή, μπορούμε να παρατηρήσουμε με περισσότερες λεπτομέρειες τις πρακτικές συνέπειες που σχετίζονται με τον δεύτερο νόμο του κινήματος του Νεύτωνα.

Ωστόσο, τρεις νόμοι του Νεύτωνα μπορεί να θεωρηθεί από τη δυναμική που αλληλεπιδρούν για να εκτελέσει οποιαδήποτε φυσική πείραμα όπου μπορεί να παρατηρηθεί κάποια κίνηση (Φυσικής για ηλίθιοι, 2017).

Για τον κλασσικό ηλεκτρομαγνητισμό, οι εξισώσεις του Maxwell είναι αυτές που περιγράφουν τη λειτουργία της δυναμικής.

Ομοίως, υποστηρίζεται ότι η δυναμική των κλασικών συστημάτων περιλαμβάνει τόσο μηχανικά και ηλεκτρομαγνητικής όπως περιγράφεται από τον συνδυασμό των νόμων του Νεύτωνα, εξισώσεις Maxwell και της δύναμης Lorentz.

Ορισμένες από τις μελέτες που συνδέονται με τη δυναμική

Δυνάμεις

Η έννοια των δυνάμεων είναι θεμελιώδης για την επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται τόσο με τη δυναμική όσο και με την στατική. Αν γνωρίζουμε τις δυνάμεις που δρουν σε ένα αντικείμενο, μπορούμε να καθορίσουμε πώς κινείται.

Από την άλλη πλευρά, αν γνωρίζουμε πώς κινείται ένα αντικείμενο, μπορούμε να υπολογίσουμε τις δυνάμεις που δρουν σε αυτό.

Προκειμένου να προσδιοριστεί με βεβαιότητα ποιες είναι οι δυνάμεις που δρουν σε ένα αντικείμενο, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε πώς κινείται το αντικείμενο σε σχέση με ένα αδρανειακό πλαίσιο αναφοράς.

Οι εξισώσεις κίνησης έχουν αναπτυχθεί με τέτοιο τρόπο ώστε οι δυνάμεις που δρουν σε ένα αντικείμενο να μπορούν να σχετίζονται με την κίνηση του (ιδιαίτερα με την επιτάχυνση του) (Physics M., 2017).

Όταν το άθροισμα των δυνάμεων που δρουν σε ένα αντικείμενο είναι ίσο με το μηδέν, το αντικείμενο θα έχει συντελεστή επιτάχυνσης ίσο με το μηδέν.

Αντίθετα, εάν το άθροισμα των δυνάμεων που δρουν στο ίδιο αντικείμενο δεν είναι ίσο με μηδέν, τότε το αντικείμενο θα έχει συντελεστή αποσαφήνισης και επομένως θα κινηθεί.

Είναι σημαντικό να διευκρινιστεί ότι, ένα αντικείμενο μεγαλύτερης μάζας, θα χρειαστεί μια μεγαλύτερη εφαρμογή δύναμης για να εκτοπιστεί (πραγματικός κόσμος-προβλήματα φυσικής, 2017).

Νόμους του Νεύτωνα

Πολλοί άνθρωποι λένε λανθασμένα ότι ο Isaac Newton εφευρέθηκε η βαρύτητα. Εάν ναι, θα είναι υπεύθυνος για την πτώση όλων των αντικειμένων.

Ως εκ τούτου, ισχύει μόνο ο ισχυρισμός ότι ο Isaac Newton ήταν υπεύθυνος για την ανακάλυψη της βαρύτητας και την ανύψωση των τριών βασικών αρχών της κίνησης (Φυσική, 2017).

Ο Πρώτος Νόμος του Νεύτωνα

Ένα σωματίδιο θα παραμείνει σε κίνηση ή σε κατάσταση ηρεμίας, εκτός εάν ενεργεί εξωτερική δύναμη.

Αυτό σημαίνει ότι, εάν οι εξωτερικές δυνάμεις δεν εφαρμόζονται σε ένα σωματίδιο, η κίνηση του ή θα ποικίλει με οποιονδήποτε τρόπο.

Δηλαδή, αν δεν υπήρχε τριβή ή αντίσταση από τον αέρα, ένα σωματίδιο που κινείται με μια ορισμένη ταχύτητα θα μπορούσε να συνεχίσει με την κίνηση του επ 'αόριστον.

Στην πράξη, αυτό το είδος των φαινομένων δεν συμβαίνει καθώς υπάρχει ένας συντελεστής τριβής ή αντίσταση αέρα που ασκεί δύναμη στο κινούμενο σωματίδιο.

Ωστόσο, αν κανείς από ένα στατικό σωματιδίου, η προσέγγιση αυτή έχει περισσότερο νόημα, δεδομένου ότι εκτός εάν μία εξωτερική δύναμη εφαρμόζεται σε αυτό το εν λόγω σωματίδιο, παραμένει σε κατάσταση αναμονής (Ακαδημία, 2017).

2ο Δεύτερο Νόμο του Νεύτωνα

Η δύναμη που βρίσκεται σε ένα αντικείμενο είναι ίση με τη μάζα του πολλαπλασιασμένη με την επιτάχυνσή του. Αυτός ο νόμος είναι περισσότερο γνωστός από τον τύπο του (Δύναμη = Μάζα x Επιτάχυνση).

Αυτός είναι ο θεμελιώδης τύπος της δυναμικής, καθώς σχετίζεται με την πλειονότητα των ασκήσεων που αντιμετωπίζει ο κλάδος της φυσικής.

Σε γενικές γραμμές, αυτός ο τύπος είναι εύκολος να γίνει κατανοητός όταν νομίζετε ότι ένα αντικείμενο μεγαλύτερης μάζας θα χρειαστεί πιθανώς να εφαρμόσει περισσότερη δύναμη για να επιτύχει την ίδια επιτάχυνση όπως μια χαμηλότερη μάζα.

3ο Τρίτος Νόμος του Νεύτωνα

Κάθε ενέργεια έχει αντίδραση. Σε γενικές γραμμές, αυτός ο νόμος σημαίνει ότι αν ασκηθεί πίεση εναντίον ενός τοίχου, θα ασκήσει μια δύναμη επιστροφής προς το σώμα που το πιέζει.

Αυτό είναι απαραίτητο, διότι διαφορετικά το τείχος μπορεί να κατέρρευσε όταν το άγγιξε.

Κατηγορίες δυναμικών

Η μελέτη της δυναμικής χωρίζεται σε δύο κύριες κατηγορίες: τη γραμμική δυναμική και την περιστροφική δυναμική.

Γραμμική δυναμική

Η γραμμική δυναμική επηρεάζουν αντικείμενα που κινούνται σε μια ευθεία γραμμή και περιλαμβάνει αξίες όπως η δύναμη, μάζα, αδράνεια, μετατόπιση (σε μονάδες απόστασης), ταχύτητα (απόσταση ανά μονάδα χρόνου), επιτάχυνση (απόσταση ανά μονάδα καιρός να τετράγωνο) και ορμή (μάζα ανά μονάδα ταχύτητας).

Περιστροφική δυναμική

Η περιστροφική δυναμική επηρεάζει τα αντικείμενα που περιστρέφονται ή κινούνται κατά μήκος μιας καμπύλης διαδρομής.

Συνεπάγεται τιμές ως troque, της ροπής αδρανείας, περιστροφική αδράνεια, γωνιακής μετατόπισης (σε ακτίνια και μερικές φορές μοίρες), γωνιακή ταχύτητα (ακτίνια ανά μονάδα χρόνου, γωνιακή επιτάχυνση (ακτίνια ανά μονάδα χρόνου στο τετράγωνο) και στροφορμή ( ροπή αδράνειας πολλαπλασιασμένη με τις μονάδες γωνιακής ταχύτητας).

Συνήθως, το ίδιο αντικείμενο μπορεί να παρουσιάσει περιστροφικές και γραμμικές κινήσεις κατά τη διάρκεια του ίδιου ταξιδιού (Harcourt, 2016).

Αναφορές

1. Ακαδημία, Κ. (2017). Khan Academy. Ανακτήθηκε από τους νόμους κίνησης των δυνάμεων και του Νεύτωνα: khanacademy.org.
2. Harcourt, Η. Μ. (2016). Cliff Notes Ανακτήθηκε από τη δυναμική: cliffsnotes.com.
3. Φυσική για τους ηλίθιοι. (2017). Ανακτήθηκε από το DYNAMICS: physicsforidiots.com.
4. Physics, Μ. (2017). Μίνι Φυσική Ανακτήθηκε από τις δυνάμεις και τη δυναμική: miniphysics.com.
   Physics, R.W. (2017). Πραγματικός Κόσμος Φυσικής. Ανακτήθηκε από το Dynamics: real-world-physics-problems.com.
5. πραγματικά-φυσικά-προβλήματα. (2017). Προβλήματα φυσικής πραγματικού κόσμου. Ανακτήθηκε από Forces: real-world-physics-problems.com.
6. Verterra, R. (2017). Τεχνική Μηχανική. Ανακτήθηκε από το Dynamics: mathalino.com.