Mechanika

Mechanika to dział fizyki, który bada ruch ciał fizycznych. Ruch oznacza zmianę stanu ciała w ujęciu zmiany położenia, orientacji w przestrzeni, energii i innych wielkości fizycznych. Mechanika bada także wpływ innych ciał fizycznych na ruch, czyli bada w tym zakresie oddziaływania.
Mechanikę dzielimy na klasyczną i kwantową. Pierwsza z nich bada ruch cząstek makroskopowych, druga dotyczy świata cząstek elementarnych. Istnieją dalsze podziały, które znajdą swoje odzwierciedlenie w układzie niniejszego spisu treści.
Kinematyka
Kinematyka to dział mechaniki, który zajmuje się badaniem ruchu ciał bez podawania przyczyny powstawania ruchu, a także z pominięciem cech fizycznych tych ciał.
Spis treści
Podstawowe pojęcia

Czym jest ruch? Co to oznacza, że ruch jest względny. Jakie rodzaje ruchu wyróżniamy w mechanice?


Co to jest droga, przemieszczenie i tor ruchu? Opis różnic między tymi pojęciami.


Co to jest szybkość, prędkość średnia i chwilowa? Jak obliczyć prędkość i jaka jest jej jednostka?

Co to jest przyspieszenie i przyspieszenie ziemskie? Jak obliczyć tę wielkość fizyczną i jaka jest jej jednostka?
Ruch prostoliniowy

W niniejszym artykule omawiamy podstawowe równania ruchu, czyli zależności położenia od czasu, prędkości od czasu, w tym niezależne od układu odniesienia wraz z wyprowadzeniem.

Omówienie własności ruchu jednostajnego prostoliniowego wraz z wykresami zależności prędkości i położenia od czasu, a także równań tych zależności.

Omówienie własności ruchu jednostajnie przyspieszonego.

Omówienie własności ruchu jednostajnie opóźnionego wraz z wykresami zależności prędkości i położenia od czasu, a także równań tych zależności w tym ruchu.

Omówienie ruchu ciał spadających w polu grawitacyjnym Ziemi. Wyznaczenie czasu spadania oraz prędkości zderzenia.

Omówienie ruchu ciał w polu grawitacyjnym pionowo w górę lub w pionowo w dół. Wyprowadzenie wzorów na maksymalną wysokość oraz czas wznoszenia.

Rzut poziomy jest to ruch ciała w polu grawitacyjnym, wyrzuconego poziomo z pewną prędkością początkową z danej wysokości.

Rzut ukośny jest to ruch ciała w polu grawitacyjnym, któremu nadano prędkość początkową pod pewnym kątem do poziomu.
Ruch krzywoliniowy

Częstotliwość jest to wielkość fizyczna, która określa liczbę pełnych cykli zjawiska okresowego, które zachodzą w jednostce czasu.

Omówienie ruchu jednostajnego po okręgu, pojęcia przyspieszenia dośrodkowego oraz prędkości kątowej.

Dynamika
Dynamika to dział mechaniki, który bada przyczyny ruchu i jego zmiany pod wpływem sił.
Podstawy
Zasady dynamiki

Omówienie pierwszej zasady dynamiki Newtona wraz z przykładami. Pojęcie inercjalnego układu odniesienia.

Omówienie drugiej zasady dynamiki Newtona wraz z przykładami. Wzór na siłę.

Omówienie trzeciej zasady dynamiki Newtona wraz z przykładami. Zasada akcji i reakcji.

Pęd jest to wektorowa wielkość fizyczna, która jest równa iloczynowi prędkości ciała i jego masy.

Uogólnienie drugiej zasady dynamiki Newtona. Omówienie pojęcia popędu siły.

Siła bezwładności jest to to pozorna siła związana z dodatkowym przyspieszeniem, jakie występuje przy badaniu ruchu w nieinercjalnym układzie odniesienia.

Siła Coriolisa to siła bezwładności, która działa na ciało poruszające się ruchem postępowym w obracającym się układzie odniesienia.

Ciężar (siła ciężkości) jest to siła zależna od masy, działająca na spoczywające w układzie Ziemi ciała, znajdujące się przy jej powierzchni.

Gdy dwa ciała pozostają ze sobą w kontakcie, to przy ich przesuwaniu po sobie pojawia się siła tarcia.

Dynamika bryły sztywnej i ruchu po okręgu

Zagadnienie sił pojawiających się w ruchu jednostajnym ciała po okręgu.

Bryła sztywna jest to ciało fizyczne, które pod wpływem działania sił zewnętrznych nie ulega odkształceniom.

Wprawienie w ruch obrotowy bryły sztywnej wymaga użycia siły. Jednak nie każda siła spowoduje zaistnienie tego właśnie rodzaju ruchu.

Moment bezwładności bryły względem danej osi nazywamy sumę iloczynu mas poszczególnych punktów bryły i kwadratów odległości od danej osi.

Jak wyznaczyć moment bezwładności bryły względem dowolnej osi?

Omówienie pierwszej zasady dynamiki dla ruchu obrotowego.

Omówienie drugiej zasady dynamiki dla ruchu obrotowego.

Omówienie trzeciej zasady dynamiki dla ruchu obrotowego.

Moment pędu dla punktu materialnego, poruszającego się po okręgu oraz moment pędu dla bryły sztywnej.

Energia kinetyczna w ruchu obrotowym bryły sztywnej wraz z wyprowadzeniem wzoru.

Zestawienie wzorów z ruchu obrotowego bryły sztywnej i porównanie ich z ruchem prostoliniowym.
Praca, moc, energia

Praca w fizyce jest to iloczyn skalarny działającej siły i wektora przemieszczenia, które nastąpiło na skutek działania tej siły.

Moc w fizyce jest to iloraz pracy do czasu, w jakim ta praca została wykonana. Jednostką mocy jest wat.

Jeżeli dane ciało albo układ ciał jest zdolny do wykonania pracy, to mówimy, że ma energię mechaniczną.

Energia kinetyczna to jeden z rodzajów energii, jaki rozważamy w mechanice.

Energia kinetyczna w ruchu obrotowym bryły sztywnej wraz z wyprowadzeniem wzoru.

To jeden z rodzajów energii, jaki rozważamy w mechanice. Energia ta jest związana z układem ciał, które oddziałują na siebie siłami grawitacji.
Zasady zachowania

Omówienie zasady zachowania energii mechanicznej oraz pojęcia układu odosobnionego.

Jeżeli na układ ciał nie działają żadne siły zewnętrzne lub siły te równoważą się, to pęd układu jest stały.

Grawitacja
Grawitacja albo inaczej ciążenie powszechne to jedno z czterech podstawowych oddziaływań w przyrodzie. Dowolne ciała obdarzone masą przyciągają się wzajemnie. Dzięki grawitacji w Kosmosie istnieją galaktyki, układy gwiezdne i planetarne i jest możliwe życie na Ziemi.

Omówienie prawa grawitacji, stałej grawitacyjnej, sposobu wyznaczania wartości siły grawitacji.

Definicja przyspieszenia ziemskiego, wartość i sposób jego wyznaczania.

Co to jest pole grawitacyjne, natężenie pola grawitacyjnego i linie pola?

Energia potencjalna i praca sił w polu grawitacyjnym oraz pojęcie potencjału grawitacyjnego.

Co to jest druga prędkość kosmiczna i jak ją wyznaczyć? Jakie mogą być orbity satelitów?
Mechanika cieczy i gazów
Ten dział to hydrostatyka, czyli opis cieczy i gazów będących w spoczynku oraz aerostatyka, czyli opis płynów znajdujących się w stanie równowagi w polu grawitacyjnym, poruszającymi się i z zanurzonym w nich ciałami stałymi.

Jakie cechy mają ciecze i gazy? co to jest ciecz doskonała?

Co to jest ciśnienie, w jakich jednostkach je mierzymy? Co to jest parcie?

Co to jest ciśnienie hydrostatyczne, jak policzyć to ciśnienie? Omówienie paradoksu hydrostatycznego.

Sformułowanie prawa Archimedesa, wyprowadzenie i zastosowanie w praktyce.

Zasada naczyń połączonych, zastosowanie naczyń połączonych.
© medianauka.pl, 2016-11-21, ART-3297
Data aktualizacji artykułu: 2017-02-10

Biec czy iść w deszczu?
To klasyczne pytanie: czy aby mniej zmoknąć trzeba biec, czy spokojnie iść? Jak to jest na prawdę?

Czy w spadającej windzie wchodzimy w stan nieważkości?
Gdy winda zerwie się nagle i zacznie spadać razem z nami będziemy podczas spadania w stanie nieważkości? Czy aby zminimalizować obrażenia należy podskoczyć tuż przed uderzeniem o podłoże?

Dlaczego w boksie używa się rękawic?
Do czego służą rękawice bokserskie? Czy chronią one wystarczająco przed urazami głowy? Czy dochodzi mimo ich używania do wypadków?

Czy galaktyka może się obracać z dowolną prędkością?
Galaktyki, w tym Droga Mleczna, obracają się woków własnej osi, którą jest prosta przechodząca przez środek galaktyki i prostopadła do jej powierzchni. Czy okres obrotu jest dowolny?

Jak daleko jest horyzont?
Czy odległość do horyzontu można zmierzyć? Jaka odległość dzieli obserwatora od horyzontu i od czego zależy ta odległość? Czy ma ona związek z krzywizną Ziemi?

Winda kosmiczna - czy da się ją zbudować?
Czy z satelity krążącego po orbicie geostacjonarnej dałoby się spuścić linę i transportować nią w kosmos przedmioty czy ludzi? Czy można w ten sposób zbudować windę kosmiczną?

Czy baletnica zawisa w powietrzu podczas tańca?
Gdy obserwuje się baletnicę podczas tańca, to wydaje się, że podczas skoku zdaje się ona zawisać na chwilę w powietrzu lub przebywać w podskoku nienaturalnie długo? Jak to się dzieje?

Jaka siła utrzymuje zamek z piasku?
Suchy piasek jest sypki, piasek w zbiorniku wody również nie nadaje się do budowy jakichkolwiek konstrukcji. Dlaczego więc lekko wilgotny piasek nadaje się do budowy zamków z piasku? Co spaja te czasem wyrafinowane budowle?