تبلیغات
lمهندسی مکانیک - ستاتیک و دینامیک

مهندسی مکانیک علم فیزیک


Admin Logo
themebox Logo
نویسنده :رسول سوگوار
تاریخ:یکشنبه 17 مهر 1390-12:15 ق.ظ

ستاتیک و دینامیک


استاتیک از دروس پایه مهندسی مکانیک

استاتیک یا ایستایی‌ شاخه‌ای از دانش فیزیک(مکانیک) و علوم مهندسی است که به بحث و مطالعه دربارهٔ سامانه‌های فیزیکی در حال تعادل ایستا (یا تعادل استاتیکی) می‌پردازد. تعادل ایستا حالتی است که در آن، مکان نسبیِ زیرسامانه‌ها نسبت به یک‌دیگر تغییر نکند یا آن‌که اجزا و سازه‌ها در اثر اعمال نیروهای خارجی، در حال ایستا و سکون باقی بمانند. در حالت تعادل ایستا، سامانهٔ مورد نظر یا در حال سکون است یا مرکز جرم (گرانیگاه) آن با سرعت ثابت حرکت می‌کند.

با استفاده از قانون دوم نیوتون به این نتیجه می‌رسیم که در یک سامانهٔ در حال تعادل ایستا، نیروی خالص و نیز گشتاور خالص وارد بر هر یک از جرم‌های درون سامانه برابر با صفر است، و این بدان معناست که در ازای هر نیرویی که بر یک جزء یا مؤلفه از سامانه وارد می‌شود، نیرویی به همان اندازه ولی در جهت مخالف به آن جزء اعمال می‌گردد. این‌که نیروی خالص وارد بر سامانه برابر با صفر باشد، به عنوان شرط اول تعادل شناخته می‌شود. این شرط که گشتاور خالص وارد بر سامانه برابر با صفر باشد، به شرط دوم تعادل موسوم است.

ایستایی‌شناسی از جمله مباحثی است که در تجزیه و تحلیل سازه‌ها، مثلاً در مهندسی سازه یا معماری، و نیز به هنگام مطالعات سیالات در حالت سکون مثل پایدای سدها تحت فشارهای عظیم هیدرو استاتیکی آب کاربرد بسیار دارد. مقاومت مصالح (مکانیک ماده‌ها) شاخه‌ای مرتبط از علم مکانیک است که مبحث تعادل ایستا در آن بسیار به کار می‌رود. استاتیک پایه ای‌ترین و اصلی‌ترین درس در رشته مهندسی عمران محسوب میشود.

مطالب مورد بررسی در درس استاتیک عبارتند از:

دینامیک (Dynamics) از واژه لاتین به معنی حرکت‌شناسی گرفته شده است و در مکانیک کلاسیک بررسی دلایل حرکت و به بیانی دقیق بررسی حرکت به کمک نیروها و قوانین مربوطه می‌باشد.

دید کلی

در حالت کلی حرکت یک ذره از دو دیدگاه مختلف می‌تواند مورد بررسی قرار گیرد به بیان دیگر می‌توان گفت، بطور کلی مکانیک کلاسیک که در آن حرکت اجسام مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد، شامل دو قسمت سینماتیک و دینامیک است . در بخش سینماتیک از علت حرکت بخشی به میان نمی‌آید و حرکت بدون توجه به عامل ایجاد کننده آن بررسی می‌شود. بنابراین در سینماتیک حرکت بحث بیشتر جنبه هندسی دارد.

اما در دینامیک علتهای حرکت مورد توجه قرار می‌گیرند. یعنی هر ذره یا جسم همواره در ارتباط با محیط اطراف خود و متأثر از آنها فرض می‌شود محیط اطراف حرکت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به عنوان مثال فرض کنید، جسمی با جرم معین بر روی یک سطح افقی در حال لغزش است. در این مثال سطح افقی به عنوان یکی از محیطهای اطراف جسم با اعمال نیروی اصطکاک در مقابل حرکت جسم مقاومت می‌کند.

عوامل مؤثر بر حرکت

حرکت یک ذره معین را ماهیت و آرایش اجسام دیگری که محیط ذره را تشکیل می‌دهند، مشخص می‌کند. تأثیر محیط اطراف بر حرکت ذره با اعمال نیرو صورت می‌گیرد. بنابراین مهمترین عاملی که در حرکت ذره باید مورد توجه قرار گیرد، نیروهای وارد بر ذره و قوانین حاکم بر این نیروها می‌باشد.

قوانین حرکت

در قلمرو مکانیک کلاسیک، یعنی در سرعتهای کوچکتر از سرعت نور حرکت اجسام مختلف بر اساس قوانین حرکت نیوتن بطور کامل قابل تشریح است. این قوانین عبارتند از:

قانون اول نیوتن

این قانون که در واقع بیانی در مورد چارچوبهای مرجع می‌باشد، به این صورت بیان می‌شود هر جسم که در حال سکون، یا در حالت حرکت یکنواخت در امتداد خط مستقیم باشد، به همان حال باقی می‌ماند مگر آنکه در اثر نیروهای خارجی مجبور به تغییر آن حالت شود.

قانون دوم نیوتن

این قانون به صورتهای مختلف بیان می‌شود که یکی از آنها بر اساس تعریف اندازه حرکت خطی و دیگری برای تعریف شتاب حرکت می‌باشد. در حالت اول چنین گفته می‌شود که میزان تغییر اندازه حرکت خطی یک جسم، با نیروی وارد بر آن متناسب و هم جهت می‌باشد. اما بر اساس تعریف شتاب گفته می‌شود که هر گاه بر جسمی نیرویی وارد شود جسم در راستای آن نیرو، شتاب می‌گیرد که اندازه آن نیرو متناسب است.

قانون سوم نیوتن

این قانون که تحت عنوان قانون عمل و عکس‌العمل معروف است، حتی در بعضی از رفتارهای اجتماعی نیز مصداق دارد. بیان قانون سوم به این صورت است که هر عملی را عکس‌العملی است که همواره با آن برابر بوده و در خلاف جهت آت قرار دارد. به عنوان مثال هنگام راه رفتن در روی زمین، نیرویی از جانب و به طرف جلو بر ما وارد می‌شود که سبب حرکت ما به سمت جلو می‌شود، برعکس ما نیز بر زمین نیرو وارد کرده و آن را به سمت عقب می‌رانیم. ولی چون جرم زمین در مقایسه با جرم ما خیلی زیاد است، حرکت زمین به سمت عقب نامحسوس است.


قضیه کار و انرژی

در مکانیک برخلاف آنچه در بین عامه رایج است، واژهٔ کار زمانی به کار می‌رود که بر روی جسمی نیرویی اعمال شده و آن را جابجا کند، و یا موجب تغییر در حرکت آن شود. بنابراین در دینامیک حرکت کار مفهوم با ارزشی است. اما کار به دو صورت می‌تواند بر روی جسم انجام شود. فرض کنید، جسمی با سرعت معین در حال حرکت است، اگر بر روی جسم کار انجام شود، این کار یا می‌تواند سرعت حرکت جسم را افزایش دهد و یا اینکه مانع حرکت شده و سرعت جسم را کاهش دهد.

در حالت اول که سرعت جسم افزایش پیدا می‌کند، اصطلاحا گفته می‌شود که کار انجام شده، سبب ذخیره انرژی در جسم می‌شود. اما در حالت دوم ما با صرف انرژی و انجام کار، سرعت جسم را کاهش می‌دهیم. از اینرو انرژیی که وابسته به سرعت جسم بوده و انرژی جنبشی نام دارد، تعریف می‌شود و قضیه کار و انرژی جنبشی بیان می‌کند که کار انجام شده بر روی جسم متناسب با تغییر انرژی جنبشی آن است. مکانیک لاگرانژی و حرکت جسم صلب

حرکت ذره یک حالت تقریباً ایده آل و آرمانی از حرکت واقعی اجسام در فضای سه بعدی است. یعنی در بعضی موارد، تقریب حرکت جسم به عنوان یک ذره نمی تواند مفید واقع باشد. بنابراین در حالت کلی جسم به صورت یک جسم صلب در فضا در نظر گرفته می‌شود و با تعریف مختصات تعمیم یافته (که متناسب با نوع حرکت بعد آن معین می‌شود ) و نیروهای تعمیم یافته و با استفاده از معادلات لاگرانژ حرکت جسم مورد بررسی قرار می‌گیرد. معادلات لاگرانژ و یا به بیان بهتر فرمولبندی مکانیک لاگرانژ نسبت به مکانیک نیوتنی (بر اساس قوانین نیوتن) حالت کلی‌تر و کاملتری می‌باشد.

در مکانیک لاگرانژی ابتدا کمیتی به عنوان لاگرانژی (و یا هامیلتونین که برابر با تفاضل انرژی پتانسیل از انرژی جنبشی است) که به صورت مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل جسم تعریف می‌شود، محاسبه می‌گردد. و با قرار دادن آن در معادلات لاگرانژ، معادله حرکت جسم حاصل می‌شود.




داغ کن - کلوب دات کام
نظرات() 


anonymous std testing
دوشنبه 20 شهریور 1396 09:37 ق.ظ
من اطلاعات مفید شما را در مقالات خود ارائه می دهم من نشانه گذاری می کنم
وبلاگ خود را انتخاب کنید و مجددا اینجا را چک کنید من کاملا مطمئن هستم که بسیاری از چیزهای جدید را در اینجا یاد می گیرم!
با آرزوی پیروزی برای آینده!
cheap psychic readings
دوشنبه 20 شهریور 1396 04:59 ق.ظ
با توجه به این نوشته، من به طور جدی احساس می کنم این وب سایت نیاز به توجه بیشتری دارد. احتمالا من دوباره به دیدن می روم
بیشتر، برای مشاوره تشکر می کنم!
cheap telephone psychics
دوشنبه 20 شهریور 1396 03:57 ق.ظ
من می خواهم از تلاش های شما در نوشتن این وبلاگ تشکر کنم.
من واقعا امیدوارم که همان محتوای با کیفیت بالا را نیز بعد از آن مشاهده کنید.
در واقع، توانایی نوشتن خلاقیت من را تشویق کرده است
برای دریافت خود، وب سایت شخصی در حال حاضر؛)
free std testing near me
دوشنبه 20 شهریور 1396 02:29 ق.ظ
من واقعا دوست دارم که شما هم معمولا بچه ها هستید. این نوع کار هوشمندانه و قرار گرفتن در معرض!
بچه های آثار عالی را نگه دارید تا شما را به وبلاگنویسی اضافه کنم.
std screening near me
یکشنبه 19 شهریور 1396 07:13 ب.ظ
کالاهای عالی از شما، مرد من چیزهای قبلیم را درک می کنم
و شما فقط فوق العاده عالی است. در واقع آنچه را که در اینجا کسب کرده اید دوست دارم
مطمئنا همان چیزی است که شما بیان می کنید و راهی که در آن می گویید.
شما آن را سرگرم کننده و شما هنوز هم برای مراقبت از آن را معقول است.
نمی توانم انتظار داشته باشم از شما بیشتر بخوانم. این هست
واقعا یک وب سایت فوق العاده است.
chaturbate token hack virus
پنجشنبه 12 مرداد 1396 10:10 ب.ظ
Good blog post. I definitely appreciate this site. Keep writing!
Modesta
سه شنبه 10 مرداد 1396 08:09 ب.ظ
I am really pleased to read this website posts which contains lots of helpful data, thanks for providing these kinds
of statistics.
at home std test kit
دوشنبه 5 تیر 1396 04:43 ب.ظ
ریشه از خود نوشتن در حالی
که ظاهر شدن مناسب ابتدا آیا واقعا حل و فصل
درست با من پس از برخی از زمان.
جایی درون جملات شما قادر به من مؤمن اما تنها برای
کوتاه در حالی که. من با این حال مشکل خود را با فراز در مفروضات و یک ممکن است را خوب
به پر کسانی که شکاف. اگر شما
که می توانید انجام من خواهد بدون شک
بود تحت تاثیر قرار داد.
std test
یکشنبه 4 تیر 1396 08:25 ب.ظ
قلب از خود نوشتن در حالی که
صدایی دلنشین ابتدا آیا واقعا کار درست با
من پس از برخی از زمان. جایی درون پاراگراف شما در واقع قادر به من مؤمن اما فقط برای
کوتاه در حالی که. من با این حال
کردم مشکل خود را با فراز
در منطق و یک خواهد را سادگی به کمک پر کسانی که معافیت.
اگر شما که می توانید انجام من می بدون شک تا پایان تحت تاثیر قرار داد.
Lorenzo
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 03:32 ق.ظ
Appreciate this post. Let me try it out.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر