Ang mekanika ay ang sangay ng pisika na tumatalakay sa pag-uugali ng mga pisikal na katawan kapag sumailalim sa mga puwersa o displacements, at ang kasunod na epekto ng mga katawan sa kanilang kapaligiran. Ang larangang ito ay maaaring nahahati sa dalawang pangunahing lugar: statics , ang pag-aaral ng mga katawan sa pahinga, at dynamics , ang pag-aaral ng mga katawan sa paggalaw.
Ang static ay nababahala sa pagsusuri ng mga load (force, torque/moment) sa mga pisikal na sistema sa static equilibrium, iyon ay, sa isang estado kung saan ang mga relatibong posisyon ng mga subsystem ay hindi nag-iiba-iba sa paglipas ng panahon, o kung saan ang mga bahagi at istruktura ay nasa pare-parehong bilis. . Ang isang mahalagang konsepto sa statics ay ang ideya ng equilibrium, kung saan ang kabuuan ng mga puwersa, at ang kabuuan ng mga sandali tungkol sa anumang punto, ay dapat na zero.
Halimbawa, isaalang-alang ang isang simpleng kaso ng isang libro na nakapatong sa isang mesa. Ang bigat ng aklat ay nagdudulot ng pababang puwersa dahil sa gravity, at ang talahanayan ay sumusuporta sa aklat na may katumbas at magkasalungat na puwersa na kilala bilang normal na puwersa. Ayon sa ikatlong batas ni Newton, ang mga puwersang ito ay pantay sa magnitude at magkasalungat sa direksyon, na tinitiyak na ang aklat ay nananatiling nakapahinga.
Ang dinamika ay ang pag-aaral ng mga puwersa at paggalaw ng mga bagay. Ito ay higit na nahahati sa kinematics, na nakatutok sa paglalarawan ng paggalaw nang walang pagsasaalang-alang sa mga sanhi nito, at kinetics, na sinusuri ang mga puwersa na nagdudulot o nagbabago sa paggalaw ng mga bagay.
Ang mga pangunahing konsepto sa dinamika ay kinabibilangan ng mga batas ng paggalaw ni Newton, na maaaring ibuod bilang mga sumusunod:
Ang isang halimbawa na nagpapakita ng dynamics ay ang paggalaw ng isang kotse na bumibilis sa isang kalsada. Kapag pinindot ng driver ang accelerator pedal, ang makina ay bumubuo ng puwersa na nagtutulak sa kotse pasulong. Ayon sa ikalawang batas ni Newton, ang acceleration ng kotse ay tinutukoy ng puwersa na nabuo ng makina at ang masa ng kotse.
Ang enerhiya ay isang pangunahing konsepto sa mekanika, na nauugnay sa kapasidad na gumawa ng trabaho. Mayroong dalawang pangunahing uri ng mekanikal na enerhiya: kinetic energy , ang enerhiya ng paggalaw, at potensyal na enerhiya , ang enerhiya na nakaimbak sa isang bagay dahil sa posisyon o pagkakaayos nito.
Ang prinsipyo ng konserbasyon ng mekanikal na enerhiya ay nagsasaad na kung ang mga konserbatibong pwersa lamang (tulad ng gravitational at elastic forces) ang gumagawa, ang kabuuang mekanikal na enerhiya ng isang sistema ay nananatiling pare-pareho. Ito ay maaaring katawanin bilang ang equation \(E_{total} = K + U\) , kung saan \(E_{total}\) ay ang kabuuang mekanikal na enerhiya, \(K\) ay ang kinetic energy, at \(U\) ay ang potensyal na enerhiya.
Ang mga simpleng makina ay mga device na maaaring magbago ng direksyon o magnitude ng isang puwersa. Sila ang mga pangunahing bahagi ng mas kumplikadong mga makina. Ang anim na klasikong simpleng makina ay ang pingga, ang gulong at ehe, ang pulley, ang inclined plane, ang wedge, at ang turnilyo.
Halimbawa, ang isang pingga ay isang simpleng makina na maaaring gamitin sa pagbubuhat ng mabibigat na timbang na may kaunting pagsisikap. Ang prinsipyo sa likod ng isang pingga ay ang konsepto ng mekanikal na kalamangan, na nagmula sa batas ng mga sandali: ang puwersa na inilapat na pinarami ng distansya nito mula sa pivot ay dapat na katumbas ng puwersa ng pagkarga na pinarami ng distansya nito mula sa pivot. Ito ay maaaring ipahayag bilang \(F_1d_1 = F_2d_2\) , kung saan \(F_1\) at \(F_2\) ay ang mga puwersa at \(d_1\) at \(d_2\) ay ang mga distansya mula sa pivot.
Ang mekanika ay isang pundasyong sangay ng pisika na nagbibigay ng komprehensibong pag-unawa sa pisikal na mundo sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga puwersa at paggalaw. Parehong nag-aalok ang statics at dynamics ng mahahalagang insight sa equilibrium at paggalaw ng mga bagay, habang ang mga konsepto ng enerhiya at simpleng makina ay naglalarawan ng mga praktikal na aplikasyon ng mga prinsipyong ito sa mga totoong sitwasyon. Ang pag-aaral ng mekanika ay hindi lamang nagpapalalim sa ating pag-unawa sa uniberso ngunit pinahuhusay din ang ating kakayahang mag-engineer ng mga solusyon sa pang-araw-araw na problema.
