Det mekaniske (fra gammelgresk Μηχανική / mèchanikê , "kunsten å bygge en maskin") er en gren av fysikken som har som formål å studere bevegelsen , deformasjonene eller tilstandene i likevekt i fysiske systemer . Denne vitenskapen tar sikte på å beskrive bevegelsene til forskjellige kroppstyper, fra subatomære partikler med kvantemekanikk , til galakser med himmelmekanikk .
Inntil XIX th århundre, begrepet mekanisk samt inkludert det vitenskapelige studiet av kroppsbevegelse som teori maskin . I XXI th århundre, hvis mekanikken som en vitenskap ikke miste av syne det spørsmålet om dens praktiske anvendelse, er det ikke lenger først og fremst en aktivitet for å designe maskiner.
Grunnlaget for mekanikken, som vitenskap og i den moderne forstand av begrepet, er lagt av Galileo . Det skilles derfor ikke fra den mekaniske kunsten, det vil si fra teknikkene for å bygge maskiner. I 1559 betegner ordet således "den delen av matematikken som har som formål kunnskapen om bevegelseslovene og teorien om maskiners handling". Litt senere vil navnet på mekanikeren (attestert i 1696) bli betegnet som personen som "besitter mekanikkens vitenskap og den som oppfinner, beregner og bygger maskiner". Først på XIX - tallet, fra 1840, betyr dette begrepet "en som reiser seg og vedlikeholder maskiner", og at skillet er tydeligere mellom mekanikk som vitenskap og mekanikk som teknikk.
Hvis ordet dukker opp i renessansen i sin moderne forstand, har denne vitenskapen likevel sine røtter i mye eldre tider, og dens historie er uadskillelig fra astronomi .
I begynnelsen samlet mekanikken, som ennå ikke bærer dette navnet, sammen refleksjoner, fremdeles av filosofisk eller religiøs karakter, spesielt rettet mot å forklare stjernenes bevegelser. Regelmessigheten av himmelobjektens bevegelser gikk ikke tapt på de første astronomene, som deretter oppfattet himmelen og dens mobiltelefoner som en slags gigantisk maskin.
Archimedes 'bidrag til konstruksjonen av en mekanisk vitenskap, som fremdeles er under utvikling, er helt grunnleggende. Det er spesielt fra hans refleksjoner over kroppsbalansen at Galileo vil legge grunnlaget for moderne mekanikk. Dette er foreløpig ikke en teori om bevegelse, men en statisk mekanikk , det vil si en vitenskap som tar sikte på å forstå kroppsarrangementet i ro.
Det var Aristoteles som var den første som la grunnlaget for en ekte mekanisk teori. Ifølge ham stammer alle organene i universet opprinnelsen til deres bevegelse fra en første motor , bevegelsene overføres ved kontakt. I tillegg til dette er ideen om at objekter beveger seg for å nå det spesifikke stedet som er beregnet for dem, hvor de vil finne stillhet.
Aristoteles bevegelsesteori innebærer mange vanskeligheter som stagiritten var klar over. En av de viktigste var pilens bevegelse, som det ikke var klart hva den kunne bæres av etter å ha blitt kastet av bueskytteren. Imidlertid vil Aristoteles ideer i stor grad dominere måten å oppfatte bevegelsen til begynnelsen av det andre årtusenet, i fravær av en virkelig mer troverdig alternativ teori. Vi må vente på teorien om drivkraft .
Begrepet drivkraft har særlig som mål å svare på aporiene til Aristoteles teori. Impetus er en slags motorisk dyd som blir fortært og utmattet når kroppen beveger seg. Selv om intuitivt ganske nær forestillingen om kinetisk energi , var drivkraften faktisk veldig langt fra den, fordi den fortsatte å bære ideen om absolutt bevegelse (og derfor ideen om en mulig absolutt stillhet). I denne teorien er det en naturforskjell mellom den mobile gjenstanden, som bærer en viss drivkraft, og den immobile gjenstanden, uten drivkraft. Vi måtte vente på at Galileo skulle overvinne disse feilaktige oppfatningene av bevegelse.
Basert på prestasjonene til Galileo da Newton, kan klassisk mekanikk stole på forskjellige formalismer, spesielt de som er analytiske . Forestillinger om Lagrangian eller Hamiltonian spiller en grunnleggende rolle.
På begynnelsen av XX - tallet, mens klassisk mekanikk ser ut til å være et urokkelig byggverk, settes de to teoriene radikalt i tvil: kvante- og relativistisk mekanikk .
Klassisk mekanikk eller newtons mekanikk er studiet av legemer i bevegelse eller legemer i ro.
Ordet "statisk" betyr her likevekt, kroppen gjennomgår ingen dynamisk tilstand (akselerasjon, kraft). Vi kan også vurdere at to dynamiske forhold der de avbryter hverandre blir brukt på en kropp, så er denne kroppen i likevekt.
Statikk er studiet av likevektsforholdene til et materialpunkt der likevektskrefter påføres.
Newtons mekanikk er en gren av fysikk . Siden Albert Einsteins arbeid blir det ofte referert til som klassisk mekanikk. Det passer perfekt til "hverdagslige" spørsmål, men har grenser for ekstreme tilfeller (for eksempel for hastigheter nær lyshastigheten, for ekstremt massive gjenstander som sorte hull, atom- og subatomær skala osv. ).
For å forenkle, modifiserer relativistisk mekanikk klassisk mekanikk, ved å håndtere hastigheter nær lysets (i motsetning til klassisk mekanikk), og ved å forby hastigheter større enn lys (som i teorien er mulig i mekanikk klassisk).
Kvantemekanikk gjør det mulig å forklare, på atom- og subatomær skala, fenomener som ikke kan forklares med klassisk mekanikk, for eksempel svart kroppsstråling , den fotoelektriske effekten eller eksistensen av spektrale linjer .
For ethvert fysisk objekt med masse, vil enhver endring i tilstanden resultere i forbruk eller spredning av energi.
Ideen med prinsippet om minste handling er at enhver endring (i retning, hastighet osv. ) Vil oppnås ved å overføre så lite energi som mulig fra ett system til et annet, for å oppnå den aktuelle endringen.
Med andre ord vil denne endringen være den som vil overføre minst energi blant alle mulige endringer ( prinsippet om minst handling ), og denne endringen vil ikke overføre mer energi enn det som er strengt nødvendig ( første prinsipp for termodynamikk ), hvis vi forsømme tapene på grunn av friksjon, energiomdannelse, etc. ( andre prinsippet om termodynamikk ).
Enhetene i det internasjonale systemet som brukes i mekanikk er hovedsakelig: