Mecànica

Per a atres usos d'este terme vore Mecànica (desambiguació).

La mecànica (en grec, Μηχανική i en llatí, mēchanica) o art de construir una màquina és la branca de la física que estudia i analisa el moviment i repòs dels cossos, i la seua evolució en el temps, baixe l'acció de forças.^[1] Modernamente la mecànica inclou l'evolució de sistemes físics més generals que els cossos másicos. En eixe enfocament la mecànica estudia també les equacions d'evolució temporal de sistemes físics com els camps electromagnètics o els sistemes quàntics a on pròpiament no és correcte parlar de cossos físics.

El conjunt de disciplines que comprén la mecànica convencional és molt ampli i és possible agrupar-les en quatre blocs principals:

Mecànica clàssica	Mecànica quàntica
Mecànica relativista	Teoria quàntica de camps

La mecànica és una ciència pertanyent a la física, ya que els fenomens que estudia són físics, per això està relacionada en les matemàtiques. No obstant, també pot relacionar-se en l'ingenieria, en un modo menys rigorós. Abdós punts de vista es justifiquen parcialment ya que, si be la mecànica és la base per a la majoria de les ciències de l'ingenieria clàssica, no té un caràcter tan empíric com estes i, en canvi, pel seu rigor i raonament deductivo, s'assembla més a la matemàtica.

Esta branca de la física té els seus orígens en l'Antiga Grècia en els escrits d'Aristóteles i Arquímedes.^[2]^[3]^[4] Durant el periodo modern primerenc, científics com Galileo, Kepler i Newton varen assentar les bases de lo que ara es coneix com mecànica clàssica. És una branca de la física clàssica que s'ocupa de partículas que estan en repòs o que es mouen en velocitats significativament menors que la velocitat de la llum. També es pot definir com una branca de la ciència que s'ocupa del moviment i les forces sobre cossos que no estan en el regne quàntic. Hui en dia, el camp es coneix menys en térmens de teoria quàntica.Plantilla:Quina

Història

Artícul principal → Història de la mecànica quàntica.

Antiguetat

Artícul principal → Física aristotèlica.

Els antics filòsofs grecs varen ser dels primers en propondre que els principis abstractes governen la naturalea. La principal teoria de la mecànica en l'antiguetat va ser la mecànica aristotèlica, encara que s'expon una teoria alternativa en el pseudoaristotélico Problemes mecànics, a sovint atribuït a un dels seus successors.

Existix una atra tradició que es remonta als antics grecs en la que les matemàtiques s'utilisen més àmpliament per a analisar els cossos estáticamente o dinàmicament, un enfocament que pot haver segut estimulat pel treball previ de l'pitagórico Arquitas.^[5] Eixemples d'esta tradició són el pseudo-Euclides (Sobre la balança), Arquímedes (Sobre l'equilibri dels plans, Sobre els cossos flotants), Herón (Mechanica), i Pappus (Colecció, Llibre VIII).^[6]^[7]

Edat medieval

Artícul principal → Teoria de l'ímpetu.

En l'Edat Mija, les teories d'Aristóteles varen ser criticades i modificades per vàries figures, escomençant per Juan Filópono en el VI. Un problema central va ser el del moviment de proyectils, discutit per Hiparco de Nicea i Filoponio.

El polímata islàmic persa Avicena (Ibn Sina) va publicar la seua teoria del moviment en El llibre de la curació (1020). Dia que un impuls és impartit a un proyectil pel llançador, i ho considerava persistent, requerint forces externes com la resistència de l'aire per a dissipar-ho.^[8]^[9]^[10] Ibn Sina va distinguir entre 'força' i 'inclinament' (cridada "mayl"), i va argumentar que un objecte guanyava mayl quan l'objecte es trobava en oposició al seu moviment natural. Aixina, va concloure que la continuació del moviment s'atribuïx a l'inclinament que es transferix a l'objecte, i que este estarà en moviment fins que es gaste el mayl. També va afirmar que un proyectil en el buit no es detindria a menos que s'actuara sobre ell, en consonancia con la primera llei del moviment de Newton.^[11]

Sobre la qüestió d'un cos somés a una força constant (uniforme), l'erudit judeoárabe de el XII Hibat Allah Abu'l-Barakat al-Baghdaadi (naixcut Nathanel, iraquí, de Bagdad) va afirmar que una força constant impartix una acceleració constant. Segons Shlomo Pines, la teoria del moviment del-Baghdaadi era "la negació més antiga de la llei dinàmica fonamental d'Aristóteles [a saber, que una força constant produïx un moviment uniforme], [i és, per tant, una] anticipació de forma vaga de la llei fonamental de la mecànica clàssica". [a saber, que una força aplicada contínuament produïx acceleració]."^[12]

Influït per escritors anteriors com Ibn Sina^[13] i al-Baghdaadi,^[14] el sacerdot francés de el XIV Jean Buridan va desenrollar la teoria de l'ímpetu, que més vesprada es va convertir en les modernes teories de l'inèrcia, la velocitat, l'acceleració i l'impuls. Este treball i uns atres varen ser desenrollats en l'Anglaterra de el XIV pels calculistas d'Oxford com Thomas Bradwardine, que varen estudiar i varen formular diverses lleis relatives a la caiguda dels cossos. El concepte de que les principals propietats d'un cos són el moviment uniformemente accelerat (com el dels cossos que cauen) va ser elaborat pels Calculadors d'Oxford de el XIV.

Mecànica clàssica

Artícul principal → Mecànica clàssica.

La mecànica clàssica està formada per àrees d'estudi que van des de la mecànica del sòlit rígit i atres sistemes mecànics en un número finito de graus de llibertat, a sistemes com la mecànica de mijos continus (sistemes en infinits graus de llibertat). Existixen dos formulació diferents, que diferixen en el grau de formalisació per als sistemes en un número finito de graus de llibertat:^[15]

Mecànica newtoniana. Va donar orige a les demés disciplines i es dividix en vàries d'elles: la cinemàtica, estudi del moviment en sí, sense atendre a les causes que ho originen; l'estàtica, que estudia l'equilibri entre forças i la dinàmica que és l'estudi del moviment atenent als seus orígens, les forces.
Mecànica analítica, una formulació matemàtica molt potent de la mecànica newtoniana basada en el principi d'Hamilton, que ampra el formalisme de varietats diferenciables, en concret l'espai de configuració i l'espai fásico.

Aplicats a l'espai euclídeo tridimensional i a sistemes de referència inerciales, les dos formulació són bàsicament equivalents.

El supòsit bàsic que caracterisa a la mecànica clàssica és la predictibilidad: teòricament infinita, matemàticament si en un determinat instant es coneguera (en precisió infinita) les posicions i velocitats d'un sistema finito de N partícules teòricament poden ser conegudes les posicions i velocitats futures, ya que en principi existixen les funcions vectorials ${{\vec{r}}_{i} = {\vec{r}}_{i} (t; {\vec{r}}_{i}^{(0)}, {\vec{v}}_{i}^{(0)})}_{i = 1}^{N}$ que proporcionen les posicions de les partícules en qualsevol instant de temps. Estes funcions s'obtenen d'unes equacions generals denominades equacions de moviment que es manifesten de forma diferencial relacionant magnituts i les seues derivades. Les funcions ${\vec{r_{i}} (t)}_{i = 1}^{N}$ s'obtenen per integració, una volta coneguda la naturalea física del problema i les condicions inicials.^[16]

Existixen atres àrees de la mecànica que cobrixen diversos camps encara que no tenen caràcter global. No formen un núcleu fort per a considerar-se com a disciplina:

Mecànica de mijos continus
Mecànica estadística

Mecànica de mijos continus

Artícul principal → Mecànica de mijos continus.

La mecànica de mijos continus tracta de cossos materials extensos deformables i que no poden ser tractats com a sistemes en un número finito de graus de llibertat.^[17] Esta part de la mecànica tracta a la seua volta de:

La mecànica de sòlits deformables, que considera els fenomens de l'elasticitat, la plasticidad, la viscoelasticidad, etc.^[18]
La mecànica de decorreguts, que comprén un conjunt de teories parcials com la hidràulica, la hidrostàtica o fluidoestática i la hidrodinàmica o fluidodinámica. Dins de l'estudi dels fluix es distinguix entre fluix compresible i fluix incompresible. Si s'atén als decorreguts d'acort a la seua equació constitutiva, es tenen decorreguts perfectes, decorreguts newtonianos i fluïts no newtonianos.^[19]
l'acústica, la mecànica ondulatoria clàssica.^[20]

La mecànica de mijos continus usual és una branca de generalisació de la mecànica clàssica, encara que durant la segona mitat de el XX es varen desenrollar formulació relativistes dels mijos continus, encara que no existix un anàlec quàntic equivalent ya que dita teoria interpreta els mijos continus en forma de partícules.

També existix la mecànica de mijos continus relativistes, encara que existixen alguns problemes oberts en relació en les generalisacions relativistes de la mecànica de mijos clàssiques. Per un atre costat, no hi ha generalisacions quàntiques que siguen l'anàlec quàntic de la mecànica de mijos continus.

Mecànica estadística

Artícul principal → Mecànica estadística.

La mecànica estadística tracta de sistemes en moltes partícules i que per tant tenen un número elevat de graus de llibertat, al punt que no resulta possible escriure totes les equacions de moviment involucrades i, en el seu defecte, tracta de resoldre aspectes parcials del sistema per métodos estadístics que donen informació útil del comportament global del sistema sense especificar qué succeïx en cada partícula del sistema.^[21] Els resultats obtinguts coincidixen en els resultats de la termodinàmica. Usa tant formulació de la mecànica hamiltoniana com a formulació de la teoria de provabilitat. Existixen estudis de mecànica estadística basats tant en la mecànica clàssica com en la mecànica quàntica.

Vore també

Moviment (física)

Referències

↑ Young, Hugh D. (Hugh David), 1930-. Sears and Zemansky's university physics : with modern physics, Freedman, Roger A., Ford, A. Lewis (Albert Lewis), Estrugo, Katarzyna Zulteta, Fifteenth edition in SI units edició, Harlow, pp. 62. OCLC 1104689918. ISBN 1-292-31473-7.
↑ Dugas, Rene. A History of Classical Mechanics. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, pg 19.
↑ Granota, N.C., and Joag, P.S. Classical Mechanics. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, pg 6.
↑ Renn, J., Damerow, P., and McLaughlin, P. Aristotle, Archimedes, Euclid, and the Origin of Mechanics: The Perspective of Historical Epistemology. Berlin: Max Planck Institute for the History of Science, 2010, pg 1-2.
↑ Zhmud, L. (2012). aneu=de-ghBD9q1QC Pitágoras i els primers pitagórico (en en), OUP Oxford. ISBN 978-0-19-928931-8.
↑ "Una història de la mecànica". René Dugas (1988). p.19. ISBN 0-486-65632-2
↑ "Una chicoteta mostra de l'història de la mecànica". Universitat de Texas en Austin.
↑ “Un anàlisis del desenroll històric de les idees sobre el moviment i les seues implicacions per a l'ensenyança” (1 de agost 2005). Physics Education 40 (2). Bibcode: 2005PhyEd..40..139I.
↑ Seyyed Hossein Nasr & Mehdi Amin Razavi. La tradició intelectual islàmica en Pèrsia, Routledge, p. 72. ISBN 978-0-7007-0314-2.
↑ Aydin Sayili. “Ibn Sīnā i Buridan sobre el moviment del proyectil”. Annals of the New York Academy of Sciences 500 (1): 477-482. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb37219.x. Bibcode: ..477S 1987NYASA.500 ..477S.
↑ Espinoza, Fernando. "Un anàlisis del desenroll històric de les idees sobre el moviment i les seues implicacions per a l'ensenyança". Ensenyança de la Física. Vol. 40(2).
↑ Pines, Shlomo (1970). Charres Scribner's Sons (ed.). Abu'l-Barakāt al-Baghdādī , Hibat Allah, pp. 26-28. ISBN 0-684-10114-9.
(cf. Abel B. Franco (octubre de 2003). "Avempace, Projectile Motion, and Impetus Theory", Journal of the History of Idees 64 (4), p. 521-546 [528].)
↑ Sayili, Aydin. "Ibn Sina i Buridan sobre el moviment del proyectil". Annals of the New York Academy of Sciences vol. 500(1). p.477-482.
↑ (2003).«Pseudo-Avicenna, Liber Celi Et Mundi: Una edició crítica».Brill Publishers.
↑ Marion, Jerry B. (1984). Dinàmica clàssica de les partícules i sistemes, Reverté. OCLC 991783900. ISBN 8429140948.
↑ Landau & Lifshitz: Mecànica, Ed. Reverté, Barcelona, 1991. ISBN 84-291-4081-6.
↑ Eringen, A. Cemel (1980). Mechanics of Contínua (2nd edition edició). Krieger Pub Co. ISBN 0-88275-663-X.
↑ Holzapfel, G.A. (2000). Nonlinear Solid Mechanics: A Continuum Approach for Engineering. John Wiley & Sons. ISBN 9780471823193
↑ White, Frank M. (2011). Fluïu Mechanics (7th ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-352934-9.
↑ Acoustics, Bruce Lindsay, Dowden - Hutchingon Books Publishers, capítul 3
↑ Landau, L.D.; Lifshitz, E. M. (1980). Statistical Physics. Pergamon Press Ltd. 0-08-023039-3.

Referències

Este artícul conté una traducció derivada de «Mecánica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Young, Hugh D. (Hugh David), 1930-. Sears and Zemansky's university physics : with modern physics, Freedman, Roger A., Ford, A. Lewis (Albert Lewis), Estrugo, Katarzyna Zulteta, Fifteenth edition in SI units edició, Harlow, pp. 62. OCLC 1104689918. ISBN 1-292-31473-7.

[2] Dugas, Rene. A History of Classical Mechanics. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, pg 19.

[3] Granota, N.C., and Joag, P.S. Classical Mechanics. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, pg 6.

[4] Renn, J., Damerow, P., and McLaughlin, P. Aristotle, Archimedes, Euclid, and the Origin of Mechanics: The Perspective of Historical Epistemology. Berlin: Max Planck Institute for the History of Science, 2010, pg 1-2.

[5] Zhmud, L. (2012). aneu=de-ghBD9q1QC Pitágoras i els primers pitagórico (en en), OUP Oxford. ISBN 978-0-19-928931-8.

[6] "Una història de la mecànica". René Dugas (1988). p.19. ISBN 0-486-65632-2

[mecànica-7] "Una chicoteta mostra de l'història de la mecànica". Universitat de Texas en Austin.

[Espinoza-8] “Un anàlisis del desenroll històric de les idees sobre el moviment i les seues implicacions per a l'ensenyança” (1 de agost 2005). Physics Education 40 (2). Bibcode: 2005PhyEd..40..139I.

[Nasr-9] Seyyed Hossein Nasr & Mehdi Amin Razavi. La tradició intelectual islàmica en Pèrsia, Routledge, p. 72. ISBN 978-0-7007-0314-2.

[Sayili-10] Aydin Sayili. “Ibn Sīnā i Buridan sobre el moviment del proyectil”. Annals of the New York Academy of Sciences 500 (1): 477-482. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb37219.x. Bibcode: ..477S 1987NYASA.500 ..477S.

[11] Espinoza, Fernando. "Un anàlisis del desenroll històric de les idees sobre el moviment i les seues implicacions per a l'ensenyança". Ensenyança de la Física. Vol. 40(2).

[12] Pines, Shlomo (1970). Charres Scribner's Sons (ed.). Abu'l-Barakāt al-Baghdādī , Hibat Allah, pp. 26-28. ISBN 0-684-10114-9.
(cf. Abel B. Franco (octubre de 2003). "Avempace, Projectile Motion, and Impetus Theory", Journal of the History of Idees 64 (4), p. 521-546 [528].)

[ibn_sina_i_buridan-13] Sayili, Aydin. "Ibn Sina i Buridan sobre el moviment del proyectil". Annals of the New York Academy of Sciences vol. 500(1). p.477-482.

[Gutman-14] (2003).«Pseudo-Avicenna, Liber Celi Et Mundi: Una edició crítica».Brill Publishers.

[15] Marion, Jerry B. (1984). Dinàmica clàssica de les partícules i sistemes, Reverté. OCLC 991783900. ISBN 8429140948.

[16] Landau & Lifshitz: Mecànica, Ed. Reverté, Barcelona, 1991. ISBN 84-291-4081-6.

[17] Eringen, A. Cemel (1980). Mechanics of Contínua (2nd edition edició). Krieger Pub Co. ISBN 0-88275-663-X.

[18] Holzapfel, G.A. (2000). Nonlinear Solid Mechanics: A Continuum Approach for Engineering. John Wiley & Sons. ISBN 9780471823193

[19] White, Frank M. (2011). Fluïu Mechanics (7th ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-352934-9.

[20] Acoustics, Bruce Lindsay, Dowden - Hutchingon Books Publishers, capítul 3

[21] Landau, L.D.; Lifshitz, E. M. (1980). Statistical Physics. Pergamon Press Ltd. 0-08-023039-3.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]