Mecanic (din greaca veche Μηχανική / mèchanikê , „arta de a construi o mașină“) este o ramură a fizicii , al cărei scop este studiul mișcării , a deformărilor sau stările de echilibru ale sistemelor fizice . Această știință își propune să descrie mișcările diferitelor tipuri de corp, de la particule subatomice cu mecanică cuantică , până la galaxii cu mecanică cerească .
Până la XIX - lea secol, noțiunea de mecanică precum și a inclus studiul științific al mișcărilor corpului pe care teoria mașinii . În secolul XXI , dacă mecanica ca știință nu pierde din vedere problema aplicației sale practice, nu mai este în primul rând o activitate de proiectare a mașinilor.
Bazele mecanicii, ca știință și în sensul modern al termenului, sunt puse de Galileo . Prin urmare, nu este disociat de artele mecanice, adică de tehnicile de construcție a mașinilor. În 1559, cuvântul desemnează astfel „partea matematicii care are ca obiect cunoașterea legilor mișcării și teoria acțiunii mașinilor”. Puțin mai târziu, numele de mecanic (atestat în 1696) va fi desemnat persoana care „posedă știința mecanicii și cea care inventează, calculează și construiește mașini”. Nu a fost până în secolul al XIX - lea secol, din 1840, acest lucru înseamnă termenul „unul care se ridică și menține mașini,“ și că distincția este mai clar între mecanica ca știință și mecanică ca o tehnică.
Dacă cuvântul apare în Renaștere în sensul său modern, această știință își are totuși rădăcinile în timpuri mult mai vechi și istoria sa este inseparabilă de astronomie .
La început, mecanica, care nu poartă încă acest nume, a reunit reflecții, încă de natură filosofică sau religioasă, care vizau în special explicarea mișcărilor stelelor. Regularitatea mișcărilor obiectelor cerești nu s-a pierdut la primii astronomi, care au conceput apoi cerul și mobilele sale ca un fel de mașină gigantică.
Contribuțiile lui Arhimede la construirea unei științe mecanice, atunci încă în curs de realizare, sunt absolut fundamentale. În special din reflecțiile sale asupra echilibrului corpurilor, Galileo va pune bazele mecanicii moderne. Aceasta nu este încă o teorie a mișcării, ci o mecanică statică , adică o știință menită să înțeleagă dispunerea corpurilor în repaus.
A fost Aristotel , care a fost primul care a pune bazele unei teorii mecanice adevărate. Potrivit acestuia, toate corpurile universului derivă originea mișcării lor dintr-un prim motor , mișcările fiind transmise prin contact. La aceasta se adaugă ideea că obiectele se mișcă pentru a ajunge la locul specific destinat lor, unde vor găsi liniște.
Teoria mișcării lui Aristotel implică multe dificultăți de care stagiritul era bine conștient. Una dintre principalele a fost mișcarea săgeții, care nu era clar cu ce ar putea fi purtată după ce a fost aruncată de arcaș. Cu toate acestea, ideile lui Aristotel vor domina în mare măsură modul de concepere a mișcării până la începutul mileniului al doilea, în absența unei teorii alternative cu adevărat mai credibile. Va trebui să așteptăm teoria impulsului .
Noțiunea de impuls vizează în special să răspundă aporiilor teoriei lui Aristotel. Impulsul este un fel de virtute motorie care este consumată și epuizată pe măsură ce un corp se mișcă. Deși intuitiv destul de apropiat de noțiunea de energie cinetică , impulsul a fost de fapt foarte departe de ea, deoarece a continuat să poarte ideea mișcării absolute (și, prin urmare, ideea unei posibile liniști absolute). În această teorie, există o diferență de natură între obiectul mobil, care poartă un anumit impuls, și obiectul imobil, fără impuls. A trebuit să așteptăm ca Galileo să depășească aceste concepții eronate despre mișcare.
Pe baza realizărilor lui Galileo, apoi Newton, mecanica clasică se poate baza pe diferite formalisme, în special pe cele ale mecanicii analitice . Noțiunile de lagrangian sau hamiltonian joacă un rol fundamental.
La începutul XX - lea secol, în timp ce mecanicii clasice pare a fi un edificiu de nezdruncinat, cele două teorii sunt puse în discuție în mod radical: a cuanta și mecanică relativistă .
Mecanica clasică sau mecanica newtoniană este studiul corpurilor în mișcare sau a corpurilor în repaus.
Cuvântul „static” înseamnă aici echilibru, corpul nu suferă nicio condiție dinamică (accelerație, forță). De asemenea, putem considera că două condiții dinamice în care se anulează reciproc sunt aplicate unui corp, atunci acest corp este în echilibru.
Statica este studiul condițiilor de echilibru ale unui punct material în care sunt aplicate forțele de echilibru.
Mecanica newtoniană este o ramură a fizicii . De la opera lui Albert Einstein , aceasta este adesea denumită mecanică clasică. Este perfect potrivit pentru întrebările „cotidiene”, dar are limite pentru cazurile extreme (de exemplu pentru viteze apropiate de viteza luminii, pentru obiecte extrem de masive, cum ar fi găurile negre, scara atomică și subatomică etc. ).
Pentru a simplifica, mecanica relativistă modifică mecanica clasică, gestionând corect viteze apropiate de cele ale luminii (spre deosebire de mecanica clasică) și interzicând viteze mai mari decât lumina (care sunt posibile, teoretic, în mecanică). Clasice).
Mecanica cuantică face posibilă explicarea, la scară atomică și subatomică, a fenomenelor care nu pot fi explicate de mecanica clasică, precum radiația corpului negru , efectul fotoelectric sau existența liniilor spectrale .
Pentru orice obiect fizic cu masă, orice modificare a stării sale duce la cheltuirea sau disiparea energiei.
Ideea principiului celei mai mici acțiuni este că orice schimbare (în direcție, viteză etc. ) va fi realizată prin transferarea cât mai puțină energie de la un sistem la altul, pentru a realiza schimbarea în cauză.
Cu alte cuvinte, această schimbare va fi cea care va transfera cea mai mică energie dintre toate schimbările posibile ( principiul acțiunii minime ), iar această schimbare nu va transfera mai multă energie decât ceea ce este strict necesar ( primul principiu al termodinamicii ), dacă neglijează pierderile cauzate de frecare, conversia energiei etc. ( al doilea principiu al termodinamicii ).
Unitățile sistemului internațional utilizate în mecanică sunt în principal: