Mekanika është dega e fizikës që merret me sjelljen e trupave fizikë kur u nënshtrohen forcave ose zhvendosjeve, dhe efektin pasues të trupave në mjedisin e tyre. Kjo fushë mund të ndahet në dy fusha kryesore: statika , studimi i trupave në qetësi dhe dinamika , studimi i trupave në lëvizje.
Statika ka të bëjë me analizën e ngarkesave (forcës, çift rrotullues/moment) në sistemet fizike në ekuilibër statik, domethënë në një gjendje ku pozicionet relative të nënsistemeve nuk ndryshojnë me kalimin e kohës, ose ku komponentët dhe strukturat janë me një shpejtësi konstante. . Një koncept i rëndësishëm në statikë është ideja e ekuilibrit, ku shuma e forcave, dhe shuma e momenteve rreth çdo pike, duhet të jetë zero.
Për shembull, merrni parasysh një rast të thjeshtë të një libri që qëndron mbi një tryezë. Pesha e librit ushtron një forcë në rënie për shkak të gravitetit dhe tabela e mbështet librin me një forcë të barabartë dhe të kundërt të njohur si forca normale. Sipas ligjit të tretë të Njutonit, këto forca janë të barabarta në madhësi dhe të kundërta në drejtim, duke siguruar që libri të mbetet në qetësi.
Dinamika është studimi i forcave dhe lëvizjes së objekteve. Ajo ndahet më tej në kinematikë, e cila fokusohet në përshkrimin e lëvizjes pa marrë parasysh shkaqet e saj, dhe kinetikë, e cila shqyrton forcat që shkaktojnë ose modifikojnë lëvizjen e objekteve.
Konceptet kryesore në dinamikë përfshijnë ligjet e lëvizjes së Njutonit, të cilat mund të përmblidhen si më poshtë:
Një shembull që tregon dinamikën është lëvizja e një makine që përshpejton në një rrugë. Kur shoferi shtyp pedalin e gazit, motori gjeneron një forcë që e shtyn makinën përpara. Sipas ligjit të dytë të Njutonit, nxitimi i makinës përcaktohet nga forca e krijuar nga motori dhe masa e makinës.
Energjia është një koncept kyç në mekanikë, që lidhet me aftësinë për të bërë punë. Ekzistojnë dy lloje kryesore të energjisë mekanike: energjia kinetike , energjia e lëvizjes dhe energjia potenciale , energjia e ruajtur në një objekt për shkak të pozicionit ose rregullimit të tij.
Parimi i ruajtjes së energjisë mekanike thotë se nëse vetëm forcat konservatore (të tilla si forcat gravitacionale dhe elastike) po punojnë, energjia totale mekanike e një sistemi mbetet konstante. Kjo mund të përfaqësohet si ekuacioni \(E_{total} = K + U\) , ku \(E_{total}\) është energjia totale mekanike, \(K\) është energjia kinetike dhe \(U\) është energjia potenciale.
Makinat e thjeshta janë pajisje që mund të ndryshojnë drejtimin ose madhësinë e një force. Ato janë komponentët themelorë të makinerive më komplekse. Gjashtë makinat klasike të thjeshta janë leva, rrota dhe boshti, rrotulla, rrafshi i pjerrët, pyka dhe vidhosja.
Për shembull, një levë është një makinë e thjeshtë që mund të përdoret për të ngritur pesha të rënda me më pak përpjekje. Parimi prapa një levë është koncepti i avantazhit mekanik, i cili lind nga ligji i momenteve: forca e aplikuar e shumëzuar me distancën e saj nga strumbullari duhet të jetë e barabartë me forcën e ngarkesës shumëzuar me distancën e saj nga boshti. Kjo mund të shprehet si \(F_1d_1 = F_2d_2\) , ku \(F_1\) dhe \(F_2\) janë forcat dhe \(d_1\) dhe \(d_2\) janë distancat nga strumbullari.
Mekanika është një degë themelore e fizikës që ofron një kuptim gjithëpërfshirës të botës fizike përmes studimit të forcave dhe lëvizjes. Si statika ashtu edhe dinamika ofrojnë njohuri thelbësore për ekuilibrin dhe lëvizjen e objekteve, ndërsa konceptet e energjisë dhe të makinave të thjeshta ilustrojnë aplikimet praktike të këtyre parimeve në skenarët e botës reale. Studimi i mekanikës jo vetëm që thellon të kuptuarit tonë për universin, por gjithashtu rrit aftësinë tonë për të krijuar zgjidhje për problemet e përditshme.
