Back to the topics list

mitambo ya classical

Utangulizi wa Mitambo ya Kawaida

Classical Mechanics ni tawi la fizikia ambalo hushughulika na usomaji wa mwendo wa vitu na nguvu zinazotenda juu yao. Ni msingi ambao maeneo mengine mengi ya fizikia yamejengwa, kama vile thermodynamics, umeme, na sumaku. Mitambo ya classical yenyewe inaweza kugawanywa katika maeneo mawili kuu: kinematics , ambayo inalenga maelezo ya mwendo bila kuzingatia sababu zake, na mienendo , ambayo inahusika na nguvu na kwa nini vitu vinasonga kama wanavyofanya.

Kuelewa Mwendo

Mwendo ni mabadiliko katika nafasi ya kitu kuhusiana na wakati. Aina rahisi zaidi ya mwendo ni mwendo wa mstari , ambapo kitu husogea kwa mstari ulionyooka. Kiasi cha msingi kinachotumiwa kuelezea mwendo ni uhamishaji , kasi , na kuongeza kasi .

• Uhamishaji ( \(\vec{d}\) ) ni mabadiliko katika nafasi ya kitu. Ni wingi wa vekta, ambayo ina maana ina ukubwa na mwelekeo.
• Kasi ( \(\vec{v}\) ) ni kiwango cha mabadiliko ya uhamishaji kwa kuzingatia wakati. Pia ni wingi wa vekta. Fomula imetolewa na \(\vec{v} = \frac{\Delta \vec{d}}{\Delta t}\) , ambapo \(\Delta t\) ni muda wa muda.
• Kuongeza kasi ( \(\vec{a}\) ) ni kasi ya mabadiliko ya kasi kuhusiana na wakati, wingi wa vekta nyingine. Fomula ya kuongeza kasi ni \(\vec{a} = \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}\) .

Kwa mfano, ikiwa gari huharakisha moja kwa moja kutoka kwa kupumzika hadi 60 km / h katika sekunde 5, kasi yake inaweza kuhesabiwa kwa kutumia formula ya kuongeza kasi. Kwa kudhani kuongeza kasi sare:

• Kasi ya awali, \(\vec{v}_0 = 0\) km/h
• Kasi ya mwisho, \(\vec{v} = 60\) km/h
• Muda wa muda, \(\Delta t = 5\) s

Tunahitaji kubadilisha kasi kuwa m/s kabla ya kukokotoa. \(60\) km/h = \(16.67\) m/s. Kwa hivyo, \(\vec{a} = \frac{16.67 - 0}{5} = 3.33\) m/s \(^2\) .

Sheria za Mwendo za Newton

Sheria za Mwendo za Newton ni kanuni za kimsingi katika mienendo na huunda msingi wa mechanics ya zamani.

1. Sheria ya Kwanza (Law of Inertia) : Kitu kitasalia katika hali ya utulivu au katika mwendo mmoja katika mstari ulionyooka isipokuwa kikitekelezwa na nguvu ya nje.
2. Sheria ya Pili : Nguvu inayofanya kazi kwenye kitu ni sawa na wingi wa kitu hicho mara ya kuongeza kasi yake ( \(\vec{F} = m\vec{a}\) ). Sheria hii inaleta dhana ya nguvu kama sababu ya kuongeza kasi.
3. Sheria ya Tatu : Kwa kila tendo, kuna majibu sawa na kinyume.

Kwa mfano, ikiwa unasukuma gari la ununuzi kwa nguvu, gari huharakisha. Nguvu unayotumia kwenye rukwama na kuongeza kasi ya rukwama vinahusiana na sheria ya pili ya Newton. Kadiri mkokoteni unavyozidi kuwa mzito, ndivyo nguvu zaidi unayohitaji kutumia ili kufikia kasi sawa.

Sheria za Uhifadhi katika Mitambo

Sheria za uhifadhi huchukua jukumu muhimu katika kuelewa tabia ya mifumo ya mwili.

• Uhifadhi wa Nishati : Jumla ya nishati katika mfumo uliotengwa hubaki bila kubadilika kwa muda. Nishati inaweza kuhamishwa kutoka fomu moja hadi nyingine lakini haiwezi kuundwa au kuharibiwa.
• Uhifadhi wa Kasi : Kasi ya jumla ya mfumo funge wa vitu inabaki thabiti baada ya muda, mradi hakuna nguvu za nje zinazoishughulikia. Kasi ni zao la wingi na kasi ( \(\vec{p} = m\vec{v}\) .

Kanuni hizi ni muhimu kwa kutatua matatizo katika mechanics ya zamani, kama vile migongano kati ya vitu au mwendo wa sayari katika mfumo wa jua.

Utumizi wa Mitambo ya Kikale

Mitambo ya classical ina anuwai ya matumizi katika nyanja nyingi. Baadhi ya mifano ni:

• Kutabiri mizunguko ya sayari na satelaiti.
• Kubuni magari na miundo ya kuhimili nguvu na mwendo.
• Kuelewa mtiririko wa maji na gesi (mienendo ya maji).

Kupitia ufundi wa kitamaduni, tunaweza kuelewa jinsi vitu husogea na kuingiliana na nguvu katika maisha yetu ya kila siku na katika shida changamano za uhandisi na kisayansi.