Mechanika

Teljes szövegű keresés

Mechanika
A mechanika a testek nyugalmi állapotával, különféle típusú mozgásformákkal, az azokat létrehozó és befolyásoló hatásokkal foglalkozik. Első törvényeit, mint pl. az emelők és tartók egyensúlyára vagy a folyadékba mártott testek látszólagos súlycsökkenésére vonatkozó összefüggéseket már az ókorban meghatározták (Arkhimédész törvénye). A mechanikában és az egész fizikában központi szerepet játszó erő (egysége a newton, N) legfontosabb tulajdonsága vektor voltában rejlik, azaz: az erő nagysága mellett mindig lényeges annak iránya is. Az erővel kapcsolatos másik fogalom a forgatónyomaték, amely egy testet annak rögzítési pontja körül elforgatni igyekszik. Egy test nyugalomban van, ha a rá ható erők és forgatónyomatékok összege nulla. A nyugalom viszonylagos fogalom, hiszen egy egyenes vonalú, egyenletes mozgást végző test (pl. egy vonat) belsejében minden állni látszik, tehát a fenti törvény kiegészül: egy test nyugalomban van vagy egyenes vonalú, egyenletes mozgást végez, ha a rá ható erők és forgatónyomatékok összege nulla (Newton I. törvénye).
A mozgások leírására bevezetett fogalmaink az idő, az elmozdulás (út) és a sebesség. Az idő egyenletes múlását alapjelenségnek elfogadva hozzá viszonyíthatjuk egy mozgó test elmozdulásának mértékét; ez a sebesség. A sebesség az erőhöz hasonlóan iránnyal rendelkező fizikai mennyiség, összeadása a klasszikus mechanikában a vektorösszegzés szabályai szerint történhet. (Két vektor összege egyenlő a velük közös kezdőpontból szerkesztett paralelogramma szemközti csúcsába mutató irányított szakasszal, azaz vektorral.) A mozgások okait kutatva kiderült, hogy a mozgásállapotban lezajló változásokat erőhatások hozzák létre. Ennek pontosabb, matematikai formája Newton II. törvénye: egy test sebességváltozása, gyorsulása arányos a rá ható erők eredőjével, s fordítva arányos a test tömegével. A tömeg éppen ennek, az őt mozdítani igyekvő erőhatással szembeni ellenállásnak, a tehetetlenségnek a nagysága (mértékegysége a kg; 1 dm3 térfogatú, 4 °C hőmérsékletű tiszta víz tömege 1 kg.)
Newton, aki a 17. században rendszerbe foglalta az addig ismert mechanikai jelenségeket, III. törvényében megfogalmazza a „hatás-ellenhatás” elvét is: minden erőnek létezik egy ellenereje, amely az eredetivel egyenlő nagyságú, de ellentétes irányú, s egy másik, a kölcsönhatásban részt vevő testre hat. A Newton-törvények és az általános tömegvonzás törvénye alapján („két test gravitációs vonzóerőt gyakorol egymásra, amelynek nagysága egyenesen arányos a testek tömegeinek szorzatával, és fordítva arányos távolságuk négyzetével”) értelmezni lehetett az égi mechanika jelenségeit, a bolygómozgásokra korábban már tapasztalati úton meghatározott Kepler-törvényeket.
A mozgás jellemzésére a mechanikában alakult ki először, de sokkal általánosabb jelentőségű az energia és az impulzus fogalma. Az energia munkavégző, mozgásállapot-alakító képességet jelent, fajtái a mechanikában: a mozgási és helyzeti (potenciális) energia. Mértékegysége a joule (J), amely az erő és az elmozdulás egységeiből származtatható: 1 J = 1 N x 1 m. Az impulzus a mozgató test tömegének és sebességének szorzataként a mozgásmennyiség mértéke.
A mechanikai mozgásformák között különleges helyet foglal el a rezgőmozgás, amely a természetben lezajló minden egyes ismétlődő, periodikus jelenség modellje. Ha egy nyugalmi, stabil egyensúlyi helyzetéből kimozdított testet az elmozdulással arányos nagyságú erő igyekszik visszatéríteni eredeti állapotába, színuszfüggvénnyel leírható harmonikus rezgőmozgás jön létre. Ilyen pl. egy lengő hinta mozgása kis kitérések esetén. A rezgési jelenség egyes fázisainak ismétlődési ideje a periódusidő, a másodpercenkénti ismétlődések száma a frekvencia, amit hertzekben (Hz) mérnek. Közegben tovaterjedő rezgésforma a hullámmozgás, amelyet a terjedési sebességgel és a hullámhosszal jellemezhetünk. Tipikus mechanikai hullám a hanghullám, amely a levegő vagy más anyag atomjainak, molekuláinak csatolt rezgésformája. (Egy hullámban nem maguk a rezgő részecskék haladnak a hullámterjedés irányába, csupán mozgásra késztetik a szomszédos részecskéket is). A hang terjedési sebessége levegőben 340 m/s, vízben 1440 m/s, fémekben a fém típusától függően 2000-5000 m/s.

 

 

Arcanum Újságok
Arcanum Újságok

Kíváncsi, mit írtak az újságok erről a temáról az elmúlt 250 évben?

Megnézem

Arcanum logo

Az Arcanum Adatbázis Kiadó Magyarország vezető tartalomszolgáltatója, 1989. január elsején kezdte meg működését. A cég kulturális tartalmak nagy tömegű digitalizálásával, adatbázisokba rendezésével és publikálásával foglalkozik.

Rólunk Kapcsolat Sajtószoba

Languages