यांत्रिकी भौतिकी की वह शाखा है जो बल या विस्थापन के अधीन होने पर भौतिक निकायों के व्यवहार और उसके बाद उनके पर्यावरण पर निकायों के प्रभाव से संबंधित है। इस क्षेत्र को दो मुख्य क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है: स्थैतिकी , विश्राम में निकायों का अध्ययन, और गतिकी , गति में निकायों का अध्ययन।
स्थैतिकी, स्थैतिक संतुलन में भौतिक प्रणालियों पर भार (बल, टॉर्क/क्षण) के विश्लेषण से संबंधित है, अर्थात, ऐसी स्थिति में जहां उप-प्रणालियों की सापेक्ष स्थिति समय के साथ बदलती नहीं है, या जहां घटक और संरचनाएं निरंतर वेग पर हैं। स्थैतिकी में एक महत्वपूर्ण अवधारणा संतुलन का विचार है, जहां बलों का योग, और किसी भी बिंदु के बारे में क्षणों का योग शून्य होना चाहिए।
उदाहरण के लिए, एक साधारण मामले पर विचार करें जिसमें एक किताब मेज पर रखी हुई है। किताब का वजन गुरुत्वाकर्षण के कारण नीचे की ओर बल लगाता है, और मेज किताब को एक समान और विपरीत बल से सहारा देती है जिसे सामान्य बल कहते हैं। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, ये बल परिमाण में बराबर और दिशा में विपरीत होते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि किताब स्थिर रहे।
गतिविज्ञान वस्तुओं के बल और गति का अध्ययन है। इसे आगे किनेमेटिक्स में विभाजित किया गया है, जो गति के कारणों की परवाह किए बिना गति के वर्णन पर ध्यान केंद्रित करता है, और काइनेटिक्स, जो उन बलों की जांच करता है जो वस्तुओं की गति का कारण बनते हैं या उसे संशोधित करते हैं।
गतिविज्ञान की प्रमुख अवधारणाओं में न्यूटन के गति के नियम शामिल हैं, जिन्हें संक्षेप में इस प्रकार कहा जा सकता है:
गतिकी को प्रदर्शित करने वाला एक उदाहरण सड़क पर तेज गति से चलती कार की गति है। जब चालक एक्सीलेटर पेडल दबाता है, तो इंजन एक बल उत्पन्न करता है जो कार को आगे की ओर धकेलता है। न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, कार का त्वरण इंजन द्वारा उत्पन्न बल और कार के द्रव्यमान द्वारा निर्धारित होता है।
ऊर्जा यांत्रिकी में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है, जो कार्य करने की क्षमता से संबंधित है। यांत्रिक ऊर्जा के दो मुख्य प्रकार हैं: गतिज ऊर्जा , गति की ऊर्जा, और स्थितिज ऊर्जा , किसी वस्तु में उसकी स्थिति या व्यवस्था के कारण संग्रहीत ऊर्जा।
यांत्रिक ऊर्जा के संरक्षण का सिद्धांत बताता है कि यदि केवल संरक्षी बल (जैसे गुरुत्वाकर्षण और प्रत्यास्थ बल) ही कार्य कर रहे हैं, तो किसी प्रणाली की कुल यांत्रिक ऊर्जा स्थिर रहती है। इसे समीकरण \(E_{total} = K + U\) के रूप में दर्शाया जा सकता है, जहाँ \(E_{total}\) कुल यांत्रिक ऊर्जा है, \(K\) गतिज ऊर्जा है, और \(U\) स्थितिज ऊर्जा है।
सरल मशीनें ऐसी डिवाइस हैं जो बल की दिशा या परिमाण को बदल सकती हैं। वे अधिक जटिल मशीनों के मूलभूत घटक हैं। छह क्लासिक सरल मशीनें लीवर, पहिया और धुरा, पुली, झुकाव वाला तल, वेज और स्क्रू हैं।
उदाहरण के लिए, लीवर एक सरल मशीन है जिसका उपयोग कम प्रयास से भारी वजन उठाने के लिए किया जा सकता है। लीवर के पीछे का सिद्धांत यांत्रिक लाभ की अवधारणा है, जो क्षणों के नियम से उत्पन्न होता है: धुरी से इसकी दूरी से गुणा किया गया बल धुरी से इसकी दूरी से गुणा किए गए भार बल के बराबर होना चाहिए। इसे \(F_1d_1 = F_2d_2\) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, जहाँ \(F_1\) और \(F_2\) बल हैं और \(d_1\) और \(d_2\) धुरी से दूरियाँ हैं।
यांत्रिकी भौतिकी की एक आधारभूत शाखा है जो बलों और गति के अध्ययन के माध्यम से भौतिक दुनिया की व्यापक समझ प्रदान करती है। स्थैतिकी और गतिकी दोनों ही वस्तुओं के संतुलन और गति के बारे में आवश्यक जानकारी प्रदान करते हैं, जबकि ऊर्जा और सरल मशीनों की अवधारणाएँ वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों में इन सिद्धांतों के व्यावहारिक अनुप्रयोगों को दर्शाती हैं। यांत्रिकी का अध्ययन न केवल ब्रह्मांड के बारे में हमारी समझ को गहरा करता है बल्कि रोज़मर्रा की समस्याओं के समाधान की इंजीनियरी करने की हमारी क्षमता को भी बढ़ाता है।
