Back to the topics list

mekanikal na klasiko

Panimula sa Classical Mechanics

Ang Classical Mechanics ay isang sangay ng physics na tumatalakay sa pag-aaral ng paggalaw ng mga bagay at ang mga puwersang kumikilos sa kanila. Ito ang pundasyon kung saan itinayo ang maraming iba pang larangan ng pisika, tulad ng thermodynamics, kuryente, at magnetism. Ang mga klasikal na mekanika mismo ay maaaring nahahati sa dalawang pangunahing lugar: kinematics , na nakatuon sa paglalarawan ng paggalaw nang hindi isinasaalang-alang ang mga sanhi nito, at dynamics , na nababahala sa mga puwersa at kung bakit gumagalaw ang mga bagay tulad ng ginagawa nila.

Pag-unawa sa Paggalaw

Ang paggalaw ay ang pagbabago sa posisyon ng isang bagay na may paggalang sa oras. Ang pinakasimpleng uri ng paggalaw ay linear motion , kung saan ang isang bagay ay gumagalaw sa isang tuwid na linya. Ang mga pangunahing dami na ginamit upang ilarawan ang paggalaw ay ang displacement , velocity , at acceleration .

• Ang displacement ( \(\vec{d}\) ) ay ang pagbabago sa posisyon ng isang bagay. Ito ay isang dami ng vector, na nangangahulugang mayroon itong parehong magnitude at direksyon.
• Ang bilis ( \(\vec{v}\) ) ay ang rate ng pagbabago ng displacement na may kinalaman sa oras. Ito rin ay isang dami ng vector. Ang formula ay ibinibigay ng \(\vec{v} = \frac{\Delta \vec{d}}{\Delta t}\) , kung saan ang \(\Delta t\) ay ang agwat ng oras.
• Ang acceleration ( \(\vec{a}\) ) ay ang rate ng pagbabago ng velocity na may kinalaman sa oras, isa pang vector quantity. Ang formula para sa acceleration ay \(\vec{a} = \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}\) .

Halimbawa, kung ang isang kotse ay bumibilis nang diretso mula sa pahinga hanggang 60 km/h sa loob ng 5 segundo, ang acceleration nito ay maaaring kalkulahin gamit ang formula para sa acceleration. Ipinagpapalagay ang pare-parehong acceleration:

• Paunang bilis, \(\vec{v}_0 = 0\) km/h
• Panghuling bilis, \(\vec{v} = 60\) km/h
• Agwat ng oras, \(\Delta t = 5\) s

Kailangan nating i-convert ang mga tulin sa m/s bago ang pagkalkula. \(60\) km/h = \(16.67\) m/s. Samakatuwid, \(\vec{a} = \frac{16.67 - 0}{5} = 3.33\) m/s \(^2\) .

Mga Batas ng Paggalaw ni Newton

Ang mga Batas ng Paggalaw ni Newton ay mga pangunahing prinsipyo sa dinamika at bumubuo ng baseline para sa klasikal na mekanika.

1. Unang Batas (Law of Inertia) : Ang isang bagay ay mananatili sa pahinga o sa pare-parehong paggalaw sa isang tuwid na linya maliban kung kumilos sa pamamagitan ng isang panlabas na puwersa.
2. Ikalawang Batas : Ang puwersang kumikilos sa isang bagay ay katumbas ng mass ng bagay na iyon na natitiklop ang pagbilis nito ( \(\vec{F} = m\vec{a}\) ). Ipinakilala ng batas na ito ang konsepto ng puwersa bilang sanhi ng pagbilis.
3. Ikatlong Batas : Para sa bawat aksyon, mayroong pantay at kasalungat na reaksyon.

Halimbawa, kung itulak mo nang malakas ang isang shopping cart, bumibilis ang cart. Ang puwersa na inilapat mo sa cart at ang acceleration ng cart ay nauugnay sa ikalawang batas ni Newton. Kung mas mabigat ang cart, mas maraming puwersa ang kailangan mong ilapat upang makamit ang parehong acceleration.

Mga Batas sa Conservation sa Mechanics

Ang mga batas sa konserbasyon ay may mahalagang papel sa pag-unawa sa pag-uugali ng mga pisikal na sistema.

• Pagtitipid ng Enerhiya : Ang kabuuang enerhiya sa isang nakahiwalay na sistema ay nananatiling pare-pareho sa paglipas ng panahon. Ang enerhiya ay maaaring ilipat mula sa isang anyo patungo sa isa pa ngunit hindi maaaring likhain o sirain.
• Conservation of Momentum : Ang kabuuang momentum ng isang saradong sistema ng mga bagay ay nananatiling pare-pareho sa paglipas ng panahon, basta't walang panlabas na puwersa ang kumikilos dito. Ang momentum ay ang produkto ng masa at bilis ( \(\vec{p} = m\vec{v}\) ).

Ang mga prinsipyong ito ay mahalaga para sa paglutas ng mga problema sa klasikal na mekanika, tulad ng mga banggaan sa pagitan ng mga bagay o paggalaw ng mga planeta sa solar system.

Mga Aplikasyon ng Classical Mechanics

Ang mga klasikal na mekanika ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon sa maraming larangan. Ang ilang mga halimbawa ay:

• Paghuhula sa mga orbit ng mga planeta at satellite.
• Pagdidisenyo ng mga sasakyan at istruktura upang mapaglabanan ang mga puwersa at paggalaw.
• Pag-unawa sa daloy ng mga likido at gas (fluid dynamics).

Sa pamamagitan ng klasikal na mekanika, mauunawaan natin kung paano gumagalaw at nakikipag-ugnayan ang mga bagay sa mga puwersa sa ating pang-araw-araw na buhay at sa mga kumplikadong problema sa engineering at siyentipiko.