Mechanické (od starověké řecké Μηχανική / mèchanikê , „umění stavební stroj“) je odvětví fyziky , jehož cílem je studium pohybu , s deformací nebo stavů rovnováhy všech tělesných systémů . Tato věda si klade za cíl popsat pohyby různých druhů těles, od subatomárních částic s kvantovou mechanikou až po galaxie s nebeskou mechanikou .
Až do XIX th století se pod pojmem mechanických i zahrnovaly vědeckou studii o pohybu těla, která teorie stroji . V XXI th století, v případě, že mechanici jako věda neztrácí ze zřetele otázku jeho praktické uplatnění, to je už ne v první řadě činnost navrhovat stroje.
Galileo položil základy mechaniky jako vědy a v moderním slova smyslu . Není to tedy odděleno od mechanického umění, tedy od technik stavebních strojů. V roce 1559 tedy toto slovo označuje „část matematiky, jejímž cílem je znalost zákonů pohybu a teorie působení strojů“. O něco později bude jméno mechanik (doloženo v roce 1696) označeno jako osoba, která „vlastní vědu o mechanice a kdo vymýšlí, počítá a vyrábí stroje“. To nebylo až do XIX th století, z roku 1840, tento termín znamená „ten, kdo se zvedne a udržuje stroje,“ a že rozdíl je jasněji mezi mechaniky jako vědy a mechaniky jako technikou.
Pokud se toto slovo objeví v renesanci v moderním smyslu, má tato věda kořeny v mnohem starších dobách a její historie je neoddělitelná od astronomie .
Na začátku mechanika, která ještě nenese toto jméno, spojovala úvahy, ještě filozofické nebo náboženské povahy, zaměřené zejména na vysvětlení pohybů hvězd. Pravidelnost pohybů nebeských objektů se neztratila ani u prvních astronomů, kteří poté pojali oblohu a její mobily jako jakýsi gigantický stroj.
Archimédův příspěvek k budování mechanické vědy, který se teprve připravuje, je naprosto zásadní. Galileo položí základy moderní mechaniky zejména z jeho úvah o rovnováze těl. Toto ještě není teorie pohybu, ale statická mechanika , to znamená věda zaměřená na pochopení uspořádání těl v klidu.
Byl to Aristoteles, kdo jako první položil základy skutečné mechanické teorie. Podle něj všechna těla vesmíru odvozují původ svého pohybu z prvního motoru , pohyby se přenášejí kontaktem. K tomu se přidává myšlenka, že objekty se pohybují, aby dosáhly konkrétního místa pro ně určené, kde najdou klid.
Aristotelova teorie pohybu zahrnuje mnoho obtíží, které si Stagirité dobře uvědomovali. Jedním z hlavních byl pohyb šípu, u kterého nebylo jasné, po čem by jej mohl házet lukostřelec. Aristotelovy myšlenky však do značné míry budou dominovat způsobu koncipování hnutí až do začátku druhého tisíciletí, a to bez skutečně věrohodnější alternativní teorie. Na teorii popudu si budeme muset počkat .
Pojem impuls si klade za cíl zejména reagovat na aporie Aristotelovy teorie. Impulz je druh motorické ctnosti, která se spotřebovává a vyčerpává při pohybu těla. Ačkoli byl intuitivně docela blízký pojmu kinetická energie , impuls byl ve skutečnosti velmi daleko od toho, protože nadále nesl myšlenku absolutního pohybu (a tedy myšlenku možného absolutního klidu). V této teorii existuje v přírodě rozdíl mezi mobilním objektem nesoucím určitý impuls a nepohyblivým objektem bez impulsu. Museli jsme počkat, až Galileo překoná tyto mylné koncepce pohybu.
Na základě úspěchů Galilea a Newtona se klasická mechanika může opírat o různé formalizmy, zejména analytické mechaniky . Zásadní roli hrají představy o Lagrangeově nebo Hamiltoniánově .
Na začátku XX th století, zatímco klasická mechanika se zdá být neotřesitelná budova, dvě teorie jsou uváděny zásadně zpochybněna: v kvantové a relativistické mechaniky .
Klasická mechanika nebo Newtonova mechanika je studium těles v pohybu nebo těles v klidu.
Slovo „statický“ zde znamená rovnováhu, tělo nepodléhá žádným dynamickým podmínkám (zrychlení, síla). Můžeme také uvažovat, že dvě dynamické podmínky, ve kterých se navzájem ruší, jsou aplikovány na tělo, pak je toto tělo v rovnováze.
Statika je studium podmínek rovnováhy hmotného bodu, kde jsou aplikovány rovnovážné síly.
Newtonovská mechanika je obor fyziky . Od díla Alberta Einsteina se často označuje jako klasická mechanika. Dokonale se hodí pro „každodenní“ otázky, ale má limity pro extrémní případy (například pro rychlosti blízké rychlosti světla, pro extrémně masivní objekty, jako jsou černé díry, atomová a subatomární stupnice atd. ).
Pro zjednodušení relativistická mechanika upravuje klasickou mechaniku správným řízením rychlostí blízkých rychlosti světla (na rozdíl od klasické mechaniky) a zákazem rychlostí vyšších než světlo (což je teoreticky možné v mechanice). Klasika).
Kvantová mechanika umožňuje vysvětlit v atomovém a subatomárním měřítku jevy, které nelze vysvětlit klasickou mechanikou, jako je záření černého tělesa , fotoelektrický jev nebo existence spektrálních čar .
U každého fyzického objektu s hmotou má každá změna jeho stavu za následek výdej nebo rozptýlení energie.
Myšlenka principu nejmenší akce spočívá v tom, že jakékoli změny (ve směru, rychlosti atd. ) Bude dosaženo přenosem co nejmenší energie z jednoho systému do druhého, aby se dosáhlo dané změny.
Jinými slovy, tato změna bude ta, která přenese nejméně energie ze všech možných změn ( princip nejmenší akce ) a tato změna nepřenese více energie, než je nezbytně nutné ( první princip termodynamiky ), pokud zanedbávat ztráty v důsledku tření, přeměny energie atd. ( druhý princip termodynamiky ).
Jednotky mezinárodního systému používané v mechanice jsou zejména: