Back

ⓘ Klasična mehanika




                                               

Klasična fizika

Na šta se pojam klasična fizika odnosi, zavisi od konteksta. Kada se govori o posebnoj teoriji relativnosti, odnosi se na Newtonovu fiziku koja je prethodila teoriji relativnosti, to jest, grane fizike nazirane na principima usvojenim prije uspona relativnosti i kvantne mehanike. Kada se govori o općoj teoriji relativnosti, odnosi se na rezultat modifikovanja klasične mehanike kako se povezala sa posebnom teorijom relativnosti. Kada se govori o kvantnoj mehanici, odnosi se na nekvantnu fiziku, u koju se često ubraja i opća teorija relativnosti.

                                               

Mehanika kontinuuma

Mehanika kontinuuma je oblast mehanike koja se bavi mehaničkim ponašanjem materijala koji su modelirani kao kontinuirana masa, a ne kao diskretne čestice. Francuski matematičar Augustin-Louis Cauchy prvi je formulirao takve modele u 19. stoljeću.

                                               

Mehanika fluida

Mehanika fluida je grana fizike koja se bavi mehanikom - dakle proučavanjem sila i kretanja - uzrokovanih od i na samim fluidima. Ovo je jedno od najkompleksnijih područja mehanike te osim područja klasične mehanike zalazi i u stohastičke procese i teoriju haosa koja je i evoluirala iz proučavanja pojava u mehanici fluida.

                                               

Tehnička mehanika

Tehnička mehanika je tehnička nauka koja se bavi proučavanjem uticaja fizikalnih zakona klasične mehanike na probleme koji se javljaju u tehničkim sistemima. Bazična je nauka koja se proučava i primjenjuje u svim tehničkim djelatnostima: mašinstvu, brodogradnji, gradevini, arhitekturi, elektrotehnici itd.

                                               

Kinematika

Kinematika je dio mehanike u kojem se proučavaju zakoni kretanja tačke i tijela pri čemu se ne uzimaju u obzir sile kao uzročnik promjene stanja kretanja. Drugim riječima, kinematika proučava geometriju kretanja tačke ili tijela u toku vremena. Kinematika se može podijeliti na: Opći slučaj kretanja tijela u prostoru Kinematika tačke Kinematika tijela Složeno kretanje tačke Složeno kretanje tijela Ravno kretanje tijela Elementarna kretanja tijela translacija i rotacija Sferno kretanje tijela Osnovne veličine u kinematici su dužina sa osnovnom jedinicom 1 sekunda.

                                               

Makroskopska skala

Makroskopska skala je skala dužine na kojoj su predmeti ili pojave dovoljno veliki da budu vidljivi golim okom, bez uvećanja optičkih instrumenata. Nazvat ćemo sistem makroskopskim tj. velikoskalnim kada je dovoljno velik da bude vidljiv u uobičajenom smislu." Suprotna je od mikroskopske.

Klasična mehanika
                                     

ⓘ Klasična mehanika

Klasična mehanika je jedna od dvije glavne podoblasti mehanike, koja se bavi skupom fizikalnih zakona koji regulišu i matematički opisuju kretanje tijela pod dejstvom sistema sila. Druga podoblast je kvantna mehanika.

Klasična mehanika se koristi za opisivanje kretanja makroskopskih objekata, od projektila do dijelova mašina, kao i astronomskih objekata, kao što su svemirski brodovi, planete, zvijezde i galaksije. Ona daje vrlo precizne rezultate u tim domenima, i jedna je od najstarijih i najvećih oblasti u nauci, inženjerstvu i tehnologiji. Pored toga, postoje brojne srodne posebne oblasti koje se bave gasovima, tečnostima i čvrstim tijelima, i tako dalje. Pored toga, klasična mehanika je proširena teorijom posebne relativnosti za objekte velikih brzina, objekte koji se približavaju brzini svjetlosti. Opšta teorija relativnosti se koristi za opisivanje gravitacije na dubljem nivou, i na kraju, kvantna mehanika se bavi čestično-talasnom dualnošću atoma i molekula.

Termin klasična mehanika je nastao početkom 20. stoljeća za opisivanje sistema matematičke fizike počevši od Isaaca Newtona i drugih filozofa iz 17. stoljeća, proširivši ranije astronomske teorije Johannesa Keplera, koji je dalje bio zasnovan na preciznim zapažanjima Tycha Brahea i proučavanjem kretanje zemaljskih tijela od strane Galilea Galileja, ali prije razvoja kvantne fizike i teorije relativnosti. Stoga, neki izvori isključuju "relativističku fiziku" iz te kategorije. Medutim, veliki broj savremenih izvora ipak uključuje Einsteinovu mehaniku, koja po njihovom mišljenju predstavlja klasičnu mehaniku u svom razvijenijem i preciznijem obliku.

Početna faza razvoja klasične mehanike često se naziva Newtonova mehanika, i povezana je sa fizičkim konceptima koje je postavio i matematičkim metodama razvio sam Newton, paralelno sa Leibnizom i drugima. Više apstraktne i opšte metode uključuju Lagrangeova mehanika i Hamiltonova mehanika. Veći dio sadržaja klasične mehanike stvoren je u 18. i 19. stoljeću i obuhvata znatno više posebno u svojoj upotrebi analitičke matematike od Newtonovih radova.

                                     

1. Opis teorije

U nastavku su predstavljeni osnovni koncepti klasične mehanike. Radi jednostavnosti, često su objekti stvarnog svijeta modelirani kao materijalne tačke objekti sa zanemarljivom veličinom. Kretanje materijalne tačke karakteriše mali broj parametara: njena pozicija, masa i sile koje djeluju na nju. Svaki od ovih parametara je zasebno razmatran.

U stvarnosti, vrsta predmeta koje klasična mehanika može da opiše uvijek imaju veličnu različitu od nule. Objekti sa veličinom različitom od nule imaju komplikovanije ponašanje od hipotetičkih materijalnih tačaka, zbog dodatnih stepena slobode, npr. lopta može da se okreće dok se kreće. Medutim, rezultati za materijalnu tačku se mogu koristiti za proučavanje takvih objekata posmatrajući ih kao kompozitne objekate, sačinjene od velikog broja kolektivno djelujućih materijalnih tačaka. Centar mase kompozitnog objekta se ponaša poput materijalne tačke.

Klasična mahanika koristi pojmove zdravog razuma o tome kako materija i sile postoje i formiraju interakcije. Ona podrazumijeva da materija i energija imaju konačne, poznate osobine kao što su mjesto u prostoru i brzina. Nerelativistička mehanika isto tako podrazumijeva da sile djeluju momentalno pogledajete takode Djelovanje na rastojanju.

                                     

2. Grane

Klasična mehanika je tradicionalno podijeljena u tri glavne grane:

  • Kinematika, bavi se implikacijama posmatranog kretanja bez uzimanja u obzir okolnosti koje ga prouzrokuju
  • Dinamika, proučava kretanje i negovu povezanost sa silama
  • Statika, proučava ravnotežu i njenu povezanost sa silama

Druga podijela je bazirana na osnovu izbora matematičkog formulisanja:

  • Newtonova mehanika
  • Hamiltonova mehanika
  • Lagrangeova mehanika

Alternativno, podijela se može vršiti prema regiji primjene:

  • Relativistička mehanika uključujući posebnu i opštu teoriju relativnosti, za tijela čija je brzina približna brzini svjetlosti.
  • Nebeska mehanika, povezana sa zvijezdama, planetama i ostalim nebeskim tijelima
  • Statička mehanika, pruža okvir za povezivanje mikroskopskih svojstava pojedinačnih atoma i molekula sa makroskopskim ili obimnim termodinamičkim osobinama materijala.
  • Mehanika kontinuuma, za materijale medlirane kao kontinuum, npr. čvrsta tvar i fluidi tečnosti i gasovi.
                                     

3. Vanjski linkovi

  • Fitzpatrick, Richard. Classical Mechanics
  • Alejandro A. Torassa, On Classical Mechanics
  • Kinematic Models for Design Digital Library KMODDL
  • Horbatsch, Marko, Classical Mechanics Course Notes ".
  • Crowell, Benjamin. Light and Matter
  • Shapiro, Joel A. 2003. Classical Mechanics
  • Hoiland, Paul 2004. Preferred Frames of Reference & Relativity
  • MIT OpenCourseWare 8.01: Classical Mechanics
  • Tong, David. Classical Dynamics
  • Sussman, Gerald Jay & Wisdom, Jack & Mayer,Meinhard E. 2001. Structure and Interpretation of Classical Mechanics
  • Rosu, Haret C., Classical Mechanics ". Physics Education. 1999.