Takwimu ni sayansi ya mbinu za kukadiria nguvu ya mwingiliano kati ya miili. Nguvu hizi zina jukumu la kudumisha usawa, kusonga miili au kubadilisha sura zao. Katika maisha ya kila siku, unaweza kuona mifano mingi tofauti kila siku. Mabadiliko ya mwendo na umbo ni muhimu kwa utendakazi wa vitu vilivyotengenezwa na binadamu na asilia.
Dhana ya tuli
Misingi ya tuli iliwekwa zaidi ya miaka 2200 iliyopita, wakati mwanahisabati wa Ugiriki Archimedes na wanasayansi wengine wa wakati huo walipokuwa wakisoma sifa za ukuzaji na kuvumbua mbinu rahisi kama vile leva na mhimili. Statics ni tawi la mechanics linaloshughulikia nguvu zinazofanya kazi kwenye miili iliyopumzika chini ya hali ya usawa.
Hili ni tawi la fizikia linalowezesha taratibu za uchambuzi na picha zinazohitajika ili kutambua na kufafanua nguvu hizi zisizojulikana. Sehemu "statics" (fizikia) ina jukumu muhimu katika matawi mengi ya uhandisi, mitambo,Civil, anga na bioengineering, ambayo inahusika na athari mbalimbali za nguvu. Wakati mwili umepumzika au unasonga kwa kasi inayofanana, basi tunazungumza juu ya eneo hili la fizikia. Takwimu ni uchunguzi wa mwili kwa usawa.
Mbinu na matokeo ya tawi hili la sayansi yameonekana kuwa muhimu hasa katika usanifu wa majengo, madaraja na mabwawa, pamoja na korongo na vifaa vingine sawa vya kiufundi. Ili kuweza kukokotoa vipimo vya miundo na vifaa kama hivyo, wasanifu majengo na wahandisi lazima kwanza wabaini nguvu zinazoathiri sehemu zao zilizounganishwa.
Axioms of statics
Statics ni tawi la fizikia ambalo huchunguza hali ambazo mitambo na mifumo mingine husalia katika hali fulani ambayo haibadiliki kulingana na wakati. Sehemu hii ya fizikia inategemea misemo mitano ya msingi:
1. Mwili mgumu huwa katika hali ya msawazo tuli ikiwa nguvu mbili za nguvu sawa zinatenda juu yake, zimelala kwenye mstari mmoja wa kitendo na zimeelekezwa pande tofauti kwenye mstari huo huo.
2. Mwili mgumu utasalia katika hali tuli hadi utakapoathiriwa na nguvu za nje au mfumo wa nguvu.
3. Matokeo ya nguvu mbili zinazofanya kazi kwenye hatua sawa ya nyenzo ni sawa na jumla ya vector ya nguvu mbili. Axiom hii inatii kanuni ya majumuisho ya vekta.
4. Miili miwili inayoingiliana huguswa kwa kila mmoja na nguvu mbili za nguvu sawa katika mwelekeo tofauti pamoja na mstari sawa wa kitendo. Hiiaxiom pia inaitwa kanuni ya kitendo na kiitikio.
5. Ikiwa mwili unaoharibika ni katika hali ya usawa wa tuli, hautasumbuliwa ikiwa mwili wa kimwili unabaki katika hali imara. Msemo huu pia unaitwa kanuni ya uimarishaji.
Mekaniki na sehemu zake
Fizikia katika Kigiriki (fisikos - "asili" na "fizikia" - "asili") maana yake halisi ni sayansi inayoshughulika na asili. Inashughulikia sheria zote zinazojulikana na mali ya jambo, pamoja na nguvu zinazofanya juu yake, ikiwa ni pamoja na mvuto, joto, mwanga, magnetism, umeme na nguvu nyingine ambazo zinaweza kubadilisha sifa za msingi za vitu. Mojawapo ya tawi la sayansi ni mechanics, ambalo linajumuisha vifungu muhimu kama vile tuli na mienendo, pamoja na kinematiki.
Mechanics ni tawi la fizikia ambalo huchunguza nguvu, vitu au miili iliyopumzika au inayosonga. Ni moja ya vyombo kubwa katika uwanja wa sayansi na teknolojia. Kazi katika statics ni pamoja na utafiti wa hali ya miili chini ya ushawishi wa nguvu mbalimbali. Kinematics ni tawi la fizikia (mechanics) ambalo huchunguza msogeo wa vitu, bila kujali nguvu zinazosababisha mwendo.
Mitambo ya kinadharia: tuli
Mechanics ni sayansi ya fizikia inayozingatia tabia ya miili chini ya utendakazi wa nguvu. Kuna aina 3 za mechanics: mwili mgumu kabisa, miili inayoweza kuharibika na kioevu. Mwili mgumu ni mwili usioharibika chini ya kitendo chavikosi. Mitambo ya kinadharia (statics - sehemu ya mekanika ya mwili mgumu kabisa) pia inajumuisha mienendo, ambayo, kwa upande wake, imegawanywa katika kinematics na kinetics.
Mitindo ya chombo chenye ulemavu hushughulika na usambazaji wa nguvu ndani ya mwili na ulemavu unaotokea. Nguvu hizi za ndani husababisha matatizo fulani katika mwili, ambayo inaweza hatimaye kusababisha mabadiliko katika nyenzo yenyewe. Masuala haya husomwa katika kozi za uimara wa nyenzo.
Mitambo ya maji ni tawi la umekanika ambalo hushughulika na usambazaji wa nguvu ndani ya vimiminika au gesi. Fluids hutumiwa sana katika uhandisi. Wanaweza kuainishwa kama zisizoweza kubana au kubanwa. Maombi ni pamoja na majimaji, anga na mengine mengi.
Dhana ya mienendo
Dynamics inahusika na nguvu na harakati. Njia pekee ya kubadilisha harakati za mwili ni kutumia nguvu. Pamoja na nguvu, mienendo hutafiti dhana nyingine za kimaumbile, kati ya hizo ni zifuatazo: nishati, kasi, mgongano, kituo cha mvuto, torque na wakati wa hali.
Tuli na thabiti ni hali tofauti kabisa. Mienendo ni utafiti wa miili ambayo haiko katika usawa, na kuongeza kasi hutokea. Kinetiki ni uchunguzi wa nguvu zinazosababisha mwendo, au nguvu zinazotokana na mwendo. Tofauti na dhana kama vile statics, kinematics ni fundisho la harakati ya mwili, ambayo haizingatii ukweli kwamba.jinsi harakati hufanywa. Wakati mwingine hujulikana kama "jiometri ya mwendo".
Kinematics
Kanuni za kinematic mara nyingi hutumika kuchanganua uamuzi wa nafasi, kasi na kasi katika sehemu mbalimbali za kifaa wakati wa uendeshaji wake. Kinematics huzingatia mwendo wa nukta, mwili, na mfumo wa miili bila kuzingatia sababu za mwendo. Mwendo unafafanuliwa na vekta ya kiasi kama vile kuhamishwa, kasi, na kuongeza kasi pamoja na kiashirio cha fremu ya marejeleo. Matatizo mbalimbali katika kinematiki hutatuliwa kwa kutumia mlingano wa mwendo.
Mekaniki - tuli: kiasi cha kimsingi
Historia ya ufundi mechanics ina zaidi ya karne moja. Kanuni za msingi za statics zilitengenezwa muda mrefu uliopita. Kila aina ya viunzi, ndege zinazoelea na kanuni zingine zilihitajika wakati wa ustaarabu wa mapema kujenga, kwa mfano, miundo mikubwa kama piramidi.
Viwango vya msingi katika ufundi ni urefu, wakati, uzito na nguvu. Tatu za kwanza zinaitwa kabisa, huru kutoka kwa kila mmoja. Nguvu si thamani kamili kwani inahusiana na wingi na mabadiliko ya kasi.
Urefu
Urefu ni thamani inayotumiwa kuelezea nafasi ya nukta katika nafasi ikilinganishwa na nukta nyingine. Umbali huu unaitwa kitengo cha kawaida cha urefu. Kitengo cha kawaida kinachokubalika kwa ujumla cha kupima urefu ni mita. Kiwango hikikuendelezwa na kuboreshwa zaidi ya miaka. Hapo awali, ilikuwa sehemu moja ya milioni kumi ya roboduara ya uso wa dunia, ambayo ilikuwa ngumu sana kufanya vipimo. Mnamo Oktoba 20, 1983, mita ilifafanuliwa kuwa urefu wa njia iliyosafirishwa na mwanga katika utupu katika 1/299.792.458 ya sekunde.
Muda
Muda ni muda fulani kati ya matukio mawili. Kipimo cha wakati kinachokubalika kwa ujumla ni cha pili. Ya pili hapo awali ilifafanuliwa kama 1/86.4 ya kipindi cha wastani cha mzunguko wa Dunia kwenye mhimili wake. Mnamo 1956, ufafanuzi wa sekunde uliboreshwa hadi 1/31.556 ya muda inachukua kwa Dunia kukamilisha mzunguko mmoja kuzunguka Jua.
Misa
Misa ni sifa ya maada. Inaweza kuzingatiwa kama kiasi cha vitu vilivyomo kwenye mwili. Jamii hii inafafanua athari za mvuto kwenye mwili na upinzani wa mabadiliko katika harakati. Upinzani huu wa mabadiliko katika mwendo unaitwa inertia, ambayo ni matokeo ya wingi wa mwili. Kizio kinachokubalika kwa ujumla ni kilo.
Nguvu
Nguvu ni kitengo kilichotoholewa, lakini kitengo muhimu sana katika utafiti wa umekanika. Mara nyingi hufafanuliwa kama kitendo cha mwili mmoja juu ya mwingine, na inaweza au inaweza kuwa matokeo ya mawasiliano ya moja kwa moja kati ya miili. Nguvu za mvuto na sumakuumeme ni mifano ya matokeo ya athari kama hiyo. Kuna kanuni mbili za ushawishi, za nguvu zinazoelekea kubadilisha mienendo ya mfumo na ambayo inaelekeadeformations. Kitengo cha msingi cha nguvu ni Newton katika mfumo wa SI na pauni katika mfumo wa Kiingereza.
Milingano ya usawa
Tuli inamaanisha kuwa vitu vinavyohusika ni thabiti kabisa. Jumla ya nguvu zote zinazofanya kazi kwenye mwili katika mapumziko lazima iwe sawa na sifuri, yaani, nguvu zinazohusika zinasawazisha kila mmoja na haipaswi kuwa na mwelekeo wa nguvu zinazoweza kugeuza mwili kuzunguka mhimili wowote. Masharti haya yanajitegemea, na usemi wao katika mfumo wa hisabati unajumuisha kinachojulikana kama milinganyo ya usawa.
Kuna milinganyo mitatu ya usawa, na kwa hivyo ni nguvu tatu tu zisizojulikana zinaweza kuhesabiwa. Ikiwa kuna zaidi ya nguvu tatu zisizojulikana, ina maana kwamba kuna vipengele vingi katika muundo au mashine kuliko vinavyohitajika kuhimili mizigo fulani, au kwamba kuna vikwazo zaidi ya lazima ili kuzuia mwili kusonga.
Vipengee kama hivyo visivyohitajika au vikwazo vinaitwa redundant (kwa mfano, jedwali yenye miguu minne ina moja isiyohitajika), na mfumo wa nguvu hauwezi kujulikana. Idadi ya milinganyo inayopatikana katika tuli ni ndogo, kwa kuwa chombo chochote kigumu hubaki thabiti chini ya hali yoyote, bila kujali umbo na ukubwa.
