Mekanik, fiziksel cisimlerin kuvvetlere veya yer değiştirmelere maruz kaldığında davranışları ve bu cisimlerin çevreleri üzerindeki müteakip etkileriyle ilgilenen fizik dalıdır. Bu alan iki ana alana ayrılabilir: statik , hareketsiz cisimlerin incelenmesi ve dinamik , hareket halindeki cisimlerin incelenmesi.
Statik, statik dengede, yani alt sistemlerin göreceli konumlarının zaman içinde değişmediği veya bileşenlerin ve yapıların sabit hızda olduğu bir durumdaki fiziksel sistemler üzerindeki yüklerin (kuvvet, tork/moment) analiziyle ilgilidir. . Statikteki önemli bir kavram, kuvvetlerin toplamının ve herhangi bir noktaya göre momentlerin toplamının sıfır olması gerektiği denge fikridir.
Örneğin, masanın üzerinde duran bir kitabın basit bir durumunu düşünün. Kitabın ağırlığı yer çekiminden dolayı aşağıya doğru bir kuvvet uygular ve masa da kitabı normal kuvvet olarak bilinen eşit ve zıt bir kuvvetle destekler. Newton'un üçüncü yasasına göre bu kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür, bu da kitabın hareketsiz kalmasını sağlar.
Dinamik, nesnelerin kuvvetlerinin ve hareketinin incelenmesidir. Ayrıca, nedenleri dikkate alınmaksızın hareketin tanımına odaklanan kinematik ve nesnelerin hareketine neden olan veya onu değiştiren kuvvetleri inceleyen kinetiğe bölünmüştür.
Dinamikteki temel kavramlar Newton'un hareket yasalarını içerir ve bunlar şu şekilde özetlenebilir:
Dinamikleri gösteren bir örnek, yolda hızlanan bir arabanın hareketidir. Sürücü gaz pedalına bastığında motor, aracı ileri doğru iten bir kuvvet üretir. Newton'un ikinci yasasına göre arabanın hızlanması, motorun ürettiği kuvvet ve arabanın kütlesi tarafından belirlenir.
Enerji, mekanikte iş yapma kapasitesiyle ilgili anahtar bir kavramdır. İki ana mekanik enerji türü vardır: kinetik enerji , hareket enerjisi ve potansiyel enerji , konumu veya düzeni nedeniyle bir nesnede depolanan enerji.
Mekanik enerjinin korunumu ilkesi, yalnızca korunumlu kuvvetlerin (yerçekimi ve elastik kuvvetler gibi) iş yapması durumunda, bir sistemin toplam mekanik enerjisinin sabit kalacağını belirtir. Bu \(E_{total} = K + U\) denklemiyle temsil edilebilir; burada \(E_{total}\) toplam mekanik enerjidir, \(K\) kinetik enerjidir ve \(U\) ) \(U\) potansiyel enerjidir.
Basit makineler, bir kuvvetin yönünü veya büyüklüğünü değiştirebilen cihazlardır. Bunlar daha karmaşık makinelerin temel bileşenleridir. Altı klasik basit makine; kaldıraç, tekerlek ve aks, makara, eğik düzlem, kama ve vidadır.
Örneğin kaldıraç , ağır ağırlıkları daha az çabayla kaldırmak için kullanılabilen basit bir makinedir. Bir kaldıracın arkasındaki prensip, momentler kanunundan kaynaklanan mekanik avantaj kavramıdır: uygulanan kuvvetin pivottan uzaklığıyla çarpımı, yük kuvvetinin pivottan uzaklığıyla çarpımına eşit olmalıdır. Bu \(F_1d_1 = F_2d_2\) olarak ifade edilebilir; burada \(F_1\) ve \(F_2\) kuvvetlerdir ve \(d_1\) ve \(d_2\) pivottan uzaklıklardır.
Mekanik, kuvvetleri ve hareketi inceleyerek fiziksel dünyanın kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlayan temel bir fizik dalıdır. Hem statik hem de dinamik, nesnelerin dengesi ve hareketine ilişkin önemli bilgiler sunarken, enerji ve basit makine kavramları bu ilkelerin gerçek dünya senaryolarındaki pratik uygulamalarını göstermektedir. Mekaniğin incelenmesi yalnızca evrene ilişkin anlayışımızı derinleştirmekle kalmaz, aynı zamanda günlük sorunlara çözüm üretme yeteneğimizi de geliştirir.
