- Principales branches de la mécanique
- Statique
- Conditions statiques
- Dynamique ou cinétique
- Cinématique
- Exemple de cinématique
- Références
Les branches les plus développées et les plus connues de la mécanique sont la statique, la dynamique ou la cinétique et la cinématique. Ensemble, ils constituent un domaine de la science lié au comportement des entités corporelles au moment d'être poussées 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 comme Isaac Newton et Galileo Galilei ont établi ce que l'on appelle maintenant la mécanique classique.
C'est une branche de la physique classique qui traite des atomes immobiles ou qui se précipitent 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 20e siècle.
L'importance de la mécanique réside dans le fait que, qu'elle soit classique ou quantique, elle constitue la connaissance la plus certaine qui existe sur la nature physique et a été surtout vue 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 une myriade d'utilisations dans le monde moderne. Sa variété de domaines d'étude l'a amenée à se diversifier pour englober la compréhension des différents thèmes qui sous-tendent d'autres disciplines. Voici les 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 2200 ans par l'ancien mathématicien grec Archimède et d'autres, tout en étudiant les caractéristiques d'amplification de force de machines simples telles que le levier et l'arbre.
Les méthodes et les résultats de la science de la statique se sont révélés particulièrement utiles dans la conception de bâtiments, de ponts et de barrages, ainsi que de grues et autres dispositifs mécaniques similaires.
Afin de calculer les dimensions de ces structures et machines, les architectes et ingénieurs doivent d'abord déterminer les puissances impliquées dans leurs parties interconnectées.
- La statique fournit les procédures analytiques et graphiques nécessaires pour identifier et décrire ces forces inconnues.
- La statique suppose que les corps qu'elle traite sont parfaitement rigides.
- Il soutient également que l'addition de toutes les puissances opérant sur une entité au repos doit être nulle et qu'il ne doit y avoir aucune tendance pour les forces à faire tourner le corps autour d'un axe.
Ces trois conditions sont indépendantes l'une de l'autre et leur expression sous forme mathématique comprend les équations d'équilibre. Il existe trois équations, donc 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.
De tels composants ou contraintes inutiles sont qualifiés de redondants (par exemple, une table à quatre pieds a un pied redondant) et le procédé des forces est dit statiquement indéterminé.
Dynamique ou cinétique
La dynamique est la branche de la science physique et une subdivision de la mécanique qui domine l'étude du mouvement des objets matériels en relation avec les facteurs physiques qui les affectent: force, masse, élan, énergie.
La cinétique est la branche de la mécanique classique qui fait référence à l'effet des forces et des couples 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 se réfère aux corps au repos, dans des conditions d'équilibre.
La dynamique ou la cinétique comprend la description du mouvement en termes de position, de vitesse et d'accélération, en dehors de l'influence des forces, des couples et des masses.
Les auteurs qui n'utilisent pas le terme cinétique divisent la mécanique classique en cinématique et dynamique, y compris la statique comme cas particulier de dynamique dans lequel l'addition des forces et la somme des paires sont égales à zéro.
Vous pourriez être intéressé par 10 exemples d'énergie cinétique dans la vie quotidienne.
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 impliquées, 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 matérielles, la vitesse à laquelle les particules se déplacent (vitesse), et 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 qui ont un mouvement restreint, c'est-à-dire qui se déplacent selon certaines trajectoires. En mouvement libre ou libre, les forces déterminent la forme de la trajectoire.
Pour une particule se déplaçant le long d'une trajectoire rectiligne, une liste de positions et de temps correspondants constituerait un schéma approprié pour décrire le mouvement de la particule.
Une description continue exigerait 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 seul graphique ou d'une formule mathématique ne sont pas réalisables.
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 fixée au centre du cercle et l'autre extrémité attachée à la particule.
Le rayon de rotation est connu comme le vecteur de position de la particule, et si l'angle entre elle et un rayon fixe est connu comme une fonction du temps, l'amplitude de la vitesse et de l'accélération de la particule peut être calculée.
Cependant, la vitesse et l'accélération ont une direction et une ampleur. 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
- Beer, FP et Johnston Jr, ER (1992). Statique et mécanique des matériaux. McGraw-Hill, Inc.
- Dugas, René. Une histoire de la mécanique classique. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, p. 19.
- David L. Goodstein. (2015). Mécanique. 4 août 2017, de Encyclopædia Britannica, inc. Site Web: britannica.com.
- Les rédacteurs de l'Encyclopædia Britannica. (2013). Cinématique. 4 août 2017, de Encyclopædia Britannica, inc. Site Web: britannica.com.
- Les rédacteurs de l'Encyclopædia Britannica. (2016). Cinétique. 4 août 2017, de Encyclopædia Britannica, inc. Site Web: britannica.com.
- Les rédacteurs de l'Encyclopædia Britannica. (2014). Statique. 4 août 2017, de Encyclopædia Britannica, inc. Site Web: britannica.com.
- Rana, NC, et Joag, PS Mécanique classique. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, p. 6.