تخطى إلى المحتوى

الميكانيكا الكلاسيكية 2024

تصف ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© القوى التي تؤثر على حالة الأجسام المادية وحركتها. وغالبا ما يشار إليها باسم "المِيكانيكا النيُوتُنية" نسبة إلى إسحاق نيوتن وقوانينه في الحركة. تتفرع ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© إلى؛ علم السكون أو "الإستاتيكا" وهو يصف الأجسام ساكنة وشروط توازنها، وعلم الحركة أو "الكينماتيكا" وهو يهتم بوصف حركة الأجسام دون النظر إلى مسبباتها، وعلم التحريك أو "الديناميكا" الذي يدرس حركة الأجسام وماهية القوى المسببة لها. تقوم ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© بشكل أولي على افتراض أن الجسم المادي المراد دراسته يكون صلبًا وفي شكل نقطة [14]. وتتولى على صعيد آخر، ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ الاستمرارية وصف المادة المتصلة والمستمرة مثل الأجسام الصلبة والسائلة والغازية، وهي تنقسم بدورها إلى قسمين؛ ميكانيكا المواد الصلبة وميكانيكا الموائع. وتدرس ميكانيكا المواد الصلبة سلوك هذه الأجسام أمام عوامل عديدة مثل الضغط وتغير درجة الحرارة والتذبذب الخ. فيما تدرس ميكانيكا الموائع فيزيائية السوائل والغازات، وهي تتناول مواضيع كثيرة منها توازن السوائل في الهيدروستاتيكا، وتدفقها في الهيدروديناميكا، وحركة الغازات وانتشارها إلى جانب تأثيرها على السطوح والأجسام المتحركة في الديناميكا الهوائية.

أحد المفاهيم الهامة في ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© هي مبادئ حفظ زخم الحركة والطاقة، وقد دفع هذا الأمر إلى إعادة الصياغة الرياضية لقوانين نيوتن للحركة في ميكانيكا لاجرانج وميكانيكا هاملتون باعتماد هذه المبدئ. وتقف الصياغتان ميكانيكا في وصف سلوك الأجسام على نفس المقدار من الدقة، ولكن بطريقة مستقلة عن منظومة القوى المسلطة عليها والتي تكون بعض الأحيان غير عملية في تشكيل معادلات الحركة.

تعطينا ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© نتائج وتنبوات رقمية ذات دقة عالية، تتماشى مع المشاهدة، وذلك بنسبة لأنظمة ذات أبعاد عادية [13] وضمن مجال سرعات تقل بكثير عن سرعة الضوء. أما عندما تكون الأجسام موضع الدراسة جسيمات أولية أو أن سرعتها عالية، تكاد تقارب من سرعة الضوء، فهنا تحل محل ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© تباعا ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ الكمومية والميكانيكا النسبية. ومع ذلك تجد ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© مجالا لتطبيقها في وصف سلوك أنظمة دقيقة، فعلى سبيل المثال في النظرية الحركية للغازات تسري القوانين التي تحكم حركة أجسام ذات حجم العادي على الجزيئات المكونة للغازات وهو ما يُمَكن من استنتاج خصائص عيانية مثل درجة الحرارة والضغط والحجم. وفي أنظمة عالية التعقيد يمكن فيها لتغييرات طفيفة أن تنتج آثارًا كبيرة (مثل الغلاف الجوي أو مسألة الأجسام الثلاثة) تصير قدرة معادلات ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© على التنبئ محدودة. وتختص بدراسة هذه الأنظمة، التي توصف بأنها لاخطية، نظرية الشواش.

أوجدت قوانين ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© نظرة موحدة وشاملة لظواهر طبيعية قد تبدو ظاهريًا غير متصلة، مثل وقوع تفاحة من غصن شجرة أو دوران القمر حول الأرض. فعلى سبيل المثال؛ قوانين كيبلر لحركة الكواكب، أو السرعة التي يجب أن يبلغها صاروخ للتحرر من حقل الجاذبية الأرضية (سرعة الإفلات)، يمكن استنتاجهما رياضيًا من قانون نيوتن العام للجاذبية. وقد ساهمت هذه الفكرة ومفادها أن التوصل لقوانين كليّة يمكنها وصف الظواهر الكونية على اختلافها أمر ممكن، إلى بروز ط§ظ„ظ…ظٹظƒط§ظ†ظٹظƒط§ ط§ظ„ظƒظ„ط§ط³ظٹظƒظٹط© كعنصر هام في الثورة العلمية وذلك خلال القرنين السابع والثامن عشر.


الميكانيكا الكلاسيكية Newtons_cradle_animation_book.gif

الوسوم:

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.