V{maketoc}
__مکانیک کلاسیک (Classical Mechanics)__
__فهرست مقالات مکانیک کلاسیک__
__مباحث علمی__ |
__مباحث کاربردی و تجربی__
|
((مکانیک کلاسیک)) |
((اندازه گیری طول با ریزسنج)) |
((سینماتیک حرکت)) |
((اندازه گیری طول با کولیس)) |
((دینامیک حرکت)) |
((اندازه گیری زاویه)) |
((مکانیک سیالات)) |
((اندازه گیری ضریب اصطکاک روی سطح شیبدار| اصطکاک روی سطح شیبدار)) |
((ماده)) |
((اندازه گیری ضریب اصطکاک روی سطح افقی| اصطکاک روی سطح افقی)) |
((فیزیک کلاسیک)) |
((اندازه گیری ضریب اصطکاک ریسمان و قرقره| اصطکاک ریسمان و قرقره)) |
((کوانتش در فیزیک کلاسیک)) |
((اندازه گیری شتاب در ماشین آتوود)) |
((مکانیک سماوی)) |
((اندازه گیری شتاب در سطح شیبدار)) |
((قاون بقای اندازه حرکت خطی)) |
((اندازه گیری سرعت و شتاب واگن)) |
(( اصول دینامیک در حرکت دورانی|اصول دینامیک)) |
((اندازه گیری نیرو)) |
((برهم نهی نیروها)) |
((اندازه گیری ممان اینرسی)) |
((قانون بقای برخورد کشسان)) |
((تعیین شتاب جاذبه با آونگ ساده)) |
((برسی قوانین حرکت)) |
((تعیین شتاب جاذبه با آونگ مرکب)) |
((قضییه انرژی جنبشی)) |
((تعیین دوره تناوب آونگ فیزیکی)) |
((قانون اینرسی)) |
((نعیین ممان اینرسی با آونگ فیزیکی)) |
((برسی چرخ و محور)) |
((سنجش سرعت زاویهای دورانی ژیروسکوپ| سرعت زاویهای دورانی ژیروسکوپ)) |
((گشتاور نیرو)) |
((سنجش ممان اینرسی وزنه در ژیروسکوپ| ممان اینرسی وزنه در ژیروسکوپ)) |
((تعین نیروی مجهول)) |
((اندازه گیری چگالی مایعات)) |
((نیروی جانب مرکز)) |
((اندازه گیری نیروی مرکزی)) |
((بررسی رابطه F=mrω2)) |
((بررسی قانون بقای اندازه حرکت خطی با تخت هوا|بررسی تکانه با تخت هوا)) |
((بررسی حرکت پرتابی و سنجش g)) |
((بررسی حرکت سقوط آزاد)) |
((مکانیک تحلیلی)) |
((قرقره)) |
((اهرم)) |
((جک هیدرولیک)) |
((نوسانگر هماهنگ ساده)) |
|
|
|
|
|
! نگاه اجمالی:
مکانیک کلاسیک یکی از قدیمیترین و آشناترین شاخههای فیزیک است. این شاخه با اجسام در حال سکون و حرکت ، و شرایط سکون و حرکت آنها تحت تاثیر نیروهای داخلی و خارجی ، سرو کار دارد. ((قوانین مکانیک کلاسیک|قوانین مکانیک)) به تمام گستره اجسام ، اعم از ((مقیاس میکروسکوپی|میکروسکوپی)) یا ((مقیاس ماکروسکوپی|ماکروسکوپی))، از قبیل الکترونها در اتمها و سیارات در ((فضا)) یا حتی به کهکشانها در بخشهای دور دست جهان اعمال میشود.
! ((سینماتیک حرکت)):
سینماتیک به توصیف هندسی محض حرکت ( یا مسیرهای) اجسام ، بدون توجه به نیروهایی که این حرکت را ایجاد کردهاند ، میپردازد. در این بررسی عاملین حرکت (نیروهای وارد بر جسم) مد نظر نیست و با مفاهیم مکان ، ((سرعت)) ، ((شتاب)) ، ((زمان)) و روابط بین آنها سروکار دارد. در این علم ابتدا اجسام را بصورت ذره نقطهای بررسی نموده و سپس با مطالعه حرکت جسم صلب حرکت واقعی اجسام دنبال میشود.
! حرکت اجسام به دو صورت مورد بررسی است:
*__سینماتیک انتقالی:__
در این نوع حرکت پارامترهای سیستم به صورت خطی هستند و مختصات فضایی سیستمها فقط انتقال مییابد. از اینرو ((حرکت انتقالی)) مجموعه مورد بررسی قرار میگیرد. کمیت مورد بحث در سینماتیک انتقالی شامل ((جابهجایی)) ، ((سرعت خطی)) ، ((شتاب خطی)) ، ((اندازه حرکت خطی)) و...میباشد.
*__سینماتیک دورانی:__
در این نوع حرکت برخلاف حرکت انتقالی پارامتر اصلی حرکت تغییر زاویه میباشد. به عبارتی از تغییر جهت حرکت ، ((سرعت)) و ((شتاب زاویهای)) حاصل میشود. و مختصات فضایی سیستم ها فقط دوران مییابند. جابهجایی زاویهای ، ((سرعت زاویهای)) ، ((شتاب زاویهای)) و ((اندازه حرکت زاویهای)) از جمله کمیات مورد بحث در این حرکت میباشند.
! ((دینامیک حرکت)) :
دینامیک به نیروهایی که موجب تغییر حرکت یا خواص دیگر ، از قبیل شکل و اندازه اجسام میشوند میپردازد. این بخش ما را با مفاهیم نیرو و جرم و ((قوانین حرکت|قوانین حاکم بر حرکت)) اجسام هدایت میکند. یک مورد خاص در دینامیک ((ایستاتیک|ایستاشناسی)) است که با اجسامی که تحت تاثیر نیروهای خارجی در حال سکون هستند سروکار دارد.
! پایه گذاران مکانیک کلاسیک:
*با این که شروع مکانیک از کمیت سرچشمه میگیرد ، در زمان ((ارسطو)) فرایند فکری مربوط به آن گسترش سریعی پیدا کرد. اما از قرن هفدهم به بعد بود که مکانیک توسط ((گالیله)) ، ((هویگنس)) و ((اسحاق نیوتن)) بدرستی پایهگذاری شد. آنها نشان دادند که اجسام طبق قواعدی حرکت میکنند ، و این قواعد به شکل ((قوانین حرکت)) بیان شدند. مکانیک کلاسیک یا نیوتنی عمدتا با مطالعه پیامدهای قوانین حرکت سروکار دارد.
*قوانین سه گانه اسحاق نیوتن راه مستقیم و سادهای به موضوع مکانیک کلاسیک میگشاید.این قوانین عبارتند از:
**__((قوانین نیوتن|قانون اول نیوتن)):__
هر جسمی به حالت سکون یا حرکت یکنواخت خود در روی یک خط مستقیم ادامه میدهد مگر اینکه یک نیروی خارجی خالص به آن داده شود و آن حالت را تغییر دهد.
**__((قوانین نیوتن|قانون دوم نیوتن)):__
آهنگ تغییر تکانه خطی یک جسم با برآیند نیروهای وارد بر آن متناسب بوده و در جهت آن قرار دارد.
**__((قوانین نیوتن|قانون سوم نیوتن)):__
این قانون که به قانون عمل و عکسالعمل معروف است ، اینگونه بیان میشود. هر عملی را عکس العملی است ، مساوی با آن و در خلاف جهت آن.
*((مکانیک لاگرانژی|فرمولبندی لاگرانژی مکانیک کلاسیک)):
در برسی حرکت اجسام به کمک قوانین نیوتون اجسام به صورت ذرهای در نظر گرفته میشود. بنابراین ، بررسی حرکات سیستم های چند ذرهای ، ((اجسام صلب)) ، دستگاههای با جرم متغیر ، حرکات جفت شده و ... به کمک قوانین اسحاق نیوتن به سختی صورت میگیرد. ((لاگرانژ)) و ((هامیلتون)) دو روش مستقلی را برای حل این مشکل پیشنهاد کردند. در این روشها برای هر سیستم یک لاگرانژین (هامیلتونین) تعریف کرده ، سپس به کمک معادلات اویلر-لاگرانژ (هامیلتون-ژاکوپی) حرکات محتمل سیستمها مورد بررسی قرار میگیرد.
! موارد شکست فرمولبندی اسحاق نیوتن :
*تا آغاز قرن حاضر . قوانین اسحاق نیوتن بر تمام وضعیتهای شناخته شده کاملا قابل اعمال بودند. مشکل هنگامی بروز کرد که این فرمولبندی به چند وضعیت معین زیر اعمال شدند:
*__اجسام بسیار سریع:__
اجسامی که با سرعت نزدیک به ((سرعت نور)) حرکت میکنند.
*اجسام با ابعاد میکروسکوپی مانند الکترونها در اتمها.
شکست مکانیک کلاسیک در این وضعیتها ، نتیجه نارسایی ((مفاهیم کلاسیکی فضا)) و زمان است.
! مکمل مکانیک کلاسیک:
مشکلات موجود در سر راه مکانیک کلاسیک منجر به پیدایش دو نظریه زیر شد:
*فرمولبندی نظریه ((نسبیت خاص)) برای اجسام متحرک با سرعت زیاد
*فرمولبندی ((مکانیک کوانتومی)) برای اجسام با ابعاد میکروسکوپی