Quais são os ramos da mecânica? - Ciência - 2023

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As ramos da mecânica mais desenvolvidas e conhecidas são estática, dinâmica ou cinemática e cinemática. Juntos, eles formam uma área da ciência relacionada ao comportamento das entidades corporais no momento de serem empurradas por forças ou deslizamentos de terra.

Da mesma forma, a mecânica estuda as consequências das entidades corporais em seu ambiente. A disciplina científica tem suas origens na Grécia antiga com os escritos de Aristóteles e Arquimedes.

Durante o início do período moderno, cientistas renomados como Isaac Newton e Galileo Galilei estabeleceram o que hoje é conhecido como mecânica clássica.

É um ramo da física clássica que lida com átomos imóveis ou que caem lentamente, a velocidades evidentemente menores que a da luz.

Historicamente, a mecânica clássica veio primeiro, enquanto a mecânica quântica é uma invenção relativamente recente.

A mecânica clássica se originou com as leis do movimento de Isaac Newton, enquanto a mecânica quântica foi descoberta no início do século XX.

A importância da mecânica reside no fato de que, seja ela clássica ou quântica, ela constitui o conhecimento mais certo que existe sobre a natureza física e tem sido vista especialmente como modelo para outras ciências ditas exatas, como matemática, física, química e biologia.

Principais ramos da mecânica

A mecânica tem uma infinidade de utilizações no mundo moderno. Sua variedade de áreas de estudo a levou a diversificar para abarcar a compreensão de diferentes temas que permeiam outras disciplinas. Aqui estão os principais ramos da mecânica.

Estático

A estática, na física, é o ramo da mecânica que lida com os poderes que operam em entidades corporais imóveis em condições de equilíbrio.

Suas fundações foram estabelecidas há mais de 2.200 anos pelo antigo matemático grego Arquimedes e outros, enquanto estudava as características de amplificação de força de máquinas simples, como a alavanca e o eixo.

Os métodos e resultados da ciência da estática provaram ser especialmente úteis no projeto de edifícios, pontes e barragens, bem como guindastes e outros dispositivos mecânicos semelhantes.

Para calcular as dimensões de tais estruturas e máquinas, arquitetos e engenheiros devem primeiro determinar os poderes envolvidos em suas partes interconectadas.

Condições estáticas

A estatística fornece os procedimentos analíticos e gráficos necessários para identificar e descrever essas forças desconhecidas.
A estática pressupõe que os corpos com os quais lida sejam perfeitamente rígidos.
Ele também sustenta que a soma de todos os poderes que operam em uma entidade em repouso deve ser zero e que não deve haver tendência para as forças girarem o corpo em torno de qualquer eixo.

Essas três condições são independentes umas das outras e sua expressão na forma matemática compreende as equações de equilíbrio. Existem três equações, portanto, apenas três forças desconhecidas podem ser calculadas.

Se houver mais de três forças desconhecidas, significa que há mais componentes na estrutura ou máquina que são necessários para suportar as cargas aplicadas ou que há mais restrições do que o necessário para evitar que o corpo se mova.

Esses componentes ou restrições desnecessários são denominados redundantes (por exemplo, uma mesa com quatro pernas tem uma perna redundante) e o método de forças é considerado estaticamente indeterminado.

Dinâmico ou cinético

Dinâmica é o ramo da ciência física e uma subdivisão da mecânica que domina o estudo do movimento dos objetos materiais em relação aos fatores físicos que os afetam: força, massa, momento, energia.

A cinética é o ramo da mecânica clássica que se refere ao efeito de forças e pares no movimento de corpos que possuem massa.

Os autores que usam o termo "cinética" aplicam a dinâmica à mecânica clássica do corpo em movimento.Isso contrasta com a estática, que se refere a corpos em repouso, em condições de equilíbrio.

Incluídos na dinâmica ou cinética estão a descrição do movimento em termos de posição, velocidade e aceleração, além da influência de forças, torques e massas.

Autores que não usam o termo cinética dividem a mecânica clássica em cinemática e dinâmica, incluindo a estática como um caso especial de dinâmica em que a adição das forças e a soma dos pares são iguais a zero.

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Cinemática

A cinemática é um ramo da física e uma subdivisão da mecânica clássica relacionada ao movimento geometricamente possível de um corpo ou sistema de corpos sem considerar as forças envolvidas, ou seja, as causas e os efeitos dos movimentos.

A cinemática visa fornecer uma descrição da posição espacial dos corpos ou sistemas de partículas materiais, a velocidade com que as partículas se movem (velocidade) e a taxa na qual sua velocidade está mudando (aceleração).

Quando as forças causais não são levadas em consideração, descrições de movimento só são possíveis para partículas que têm movimento restrito, ou seja, se movem em certas trajetórias. No movimento irrestrito ou livre, as forças determinam a forma do caminho.

Para uma partícula se movendo ao longo de um caminho reto, uma lista de posições e tempos correspondentes constituiria um esquema adequado para descrever o movimento da partícula.

Uma descrição contínua exigiria uma fórmula matemática que expressasse a posição em termos de tempo.

Quando uma partícula se move em um caminho curvo, a descrição de sua posição se torna mais complicada e requer duas ou três dimensões.

Nesses casos, descrições contínuas na forma de um único gráfico ou fórmula matemática não são viáveis.

Exemplo de cinemática

A posição de uma partícula se movendo em um círculo, por exemplo, pode ser descrita por um raio de rotação do círculo, como o raio de uma roda com uma extremidade fixada no centro do círculo e a outra extremidade presa à partícula.

O raio de rotação é conhecido como o vetor de posição da partícula e, se o ângulo entre ele e um raio fixo for conhecido como função do tempo, a magnitude da velocidade e aceleração da partícula pode ser calculada.

No entanto, velocidade e aceleração têm direção e magnitude. A velocidade é sempre tangente ao caminho, enquanto a aceleração tem dois componentes, um tangente ao caminho e outro perpendicular à tangente.

Referências

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