ศึกษาพลศาสตร์คืออะไร

พลวัต ศึกษาพลังและแรงบิดและผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ Dynamics เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์เชิงกลที่ศึกษาร่างกายในการเคลื่อนไหวโดยคำนึงถึงปรากฏการณ์ที่ทำให้การเคลื่อนไหวนี้เป็นไปได้พลังที่กระทำต่อพวกเขามวลและการเร่งความเร็ว

Isaac Newton รับผิดชอบในการกำหนดกฎพื้นฐานของฟิสิกส์ที่จำเป็นสำหรับการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของวัตถุ กฎข้อที่สองของนิวตันเป็นตัวแทนมากที่สุดในการศึกษาพลศาสตร์เนื่องจากมันพูดถึงการเคลื่อนไหวและรวมถึงสมการที่มีชื่อเสียงของ Force = Mass x Acceleration

ในแง่ทั่วไปนักวิทยาศาสตร์ที่มุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงศึกษาว่าระบบทางกายภาพสามารถพัฒนาหรือเปลี่ยนแปลงภายในระยะเวลาและสาเหตุที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้

ด้วยวิธีนี้กฎที่นิวตันกำหนดไว้จึงเป็นพื้นฐานในการศึกษาพลศาสตร์เนื่องจากช่วยให้เข้าใจสาเหตุของการเคลื่อนที่ของวัตถุ (Verterra, 2017)

ด้วยการศึกษาระบบกลไกทำให้สามารถเข้าใจพลวัตได้ง่ายขึ้น ในกรณีนี้เราสามารถสังเกตรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบเชิงปฏิบัติที่เชื่อมโยงกับกฎข้อที่สองของการเคลื่อนไหวของนิวตัน

อย่างไรก็ตามกฎสามข้อของนิวตันสามารถพิจารณาได้จากพลวัตเนื่องจากพวกมันมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเมื่อทำการทดลองทางกายภาพที่สามารถสังเกตการเคลื่อนไหวบางประเภทได้ (Physics for Idiots, 2017)

สำหรับแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคลาสสิกสมการของแมกซ์เวลล์เป็นสิ่งที่อธิบายการทำงานของพลวัต

ในทำนองเดียวกันมันเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าการเปลี่ยนแปลงของระบบคลาสสิกเกี่ยวข้องกับทั้งกลศาสตร์และแม่เหล็กไฟฟ้าและอธิบายตามการรวมกันของกฎของนิวตันสมการของแมกซ์เวลล์และแรงลอเรนซ์

การศึกษาบางส่วนเชื่อมโยงกับพลวัต

กองกำลัง

แนวคิดของกองกำลังเป็นพื้นฐานสำหรับการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงและสถิตศาสตร์ หากเรารู้ถึงแรงที่กระทำต่อวัตถุเราสามารถตัดสินได้ว่ามันเคลื่อนที่อย่างไร

ในทางกลับกันถ้าเรารู้ว่าวัตถุเคลื่อนที่อย่างไรเราสามารถคำนวณแรงที่กระทำกับวัตถุนั้นได้

เพื่อที่จะกำหนดด้วยความมั่นใจว่ากองกำลังกำลังทำอะไรกับวัตถุมันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะต้องรู้ว่าวัตถุนั้นเคลื่อนที่อย่างไรโดยสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงเฉื่อย

สมการการเคลื่อนที่ได้รับการพัฒนาในลักษณะที่แรงที่กระทำกับวัตถุสามารถเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของมัน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับความเร่ง) (Physics M., 2017)

เมื่อผลรวมของแรงที่กระทำกับวัตถุเท่ากับศูนย์วัตถุจะมีสัมประสิทธิ์การเร่งเท่ากับศูนย์

ในทางตรงกันข้ามถ้าผลรวมของแรงที่กระทำบนวัตถุเดียวกันไม่เท่ากับศูนย์ดังนั้นวัตถุนั้นจะมีค่าสัมประสิทธิ์การกระจ่างและดังนั้นจึงจะเคลื่อนที่

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องชี้แจงว่าวัตถุที่มีมวลมากขึ้นจะต้องมีการบังคับใช้ที่มากขึ้นเพื่อที่จะถูกแทนที่ (ปัญหาโลกแห่งฟิสิกส์ฟิสิกส์จริงปี 2560)

กฎของนิวตัน

หลายคนพูดผิดว่าไอแซคนิวตันคิดค้นแรงโน้มถ่วง ถ้าเป็นเช่นนั้นเขาจะต้องรับผิดชอบต่อการล่มสลายของวัตถุทั้งหมด

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่ถูกต้องที่จะบอกว่าไอแซกนิวตันรับผิดชอบในการค้นหาแรงโน้มถ่วงและเพิ่มหลักการพื้นฐานของการเคลื่อนไหวทั้งสาม (ฟิสิกส์, 2017)

1- กฎข้อที่หนึ่งของนิวตัน

อนุภาคจะยังคงเคลื่อนที่หรืออยู่ในสภาวะพักเว้นแต่กำลังภายนอกกระทำกับมัน

ซึ่งหมายความว่าหากแรงภายนอกไม่ได้ถูกนำไปใช้กับอนุภาคการเคลื่อนที่ของมันหรือจะเปลี่ยนแปลงในทางใดทางหนึ่ง

นั่นคือถ้าไม่มีแรงเสียดทานหรือการต้านทานจากอากาศอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แน่นอนสามารถเคลื่อนไหวต่อไปได้อย่างไม่มีกำหนด

ในชีวิตจริงปรากฏการณ์ชนิดนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานหรือความต้านทานอากาศที่ออกแรงบังคับกับอนุภาคในการเคลื่อนไหว

อย่างไรก็ตามหากคุณนึกถึงอนุภาคแบบคงที่วิธีการนี้เหมาะสมกว่าเพราะหากไม่มีการใช้แรงภายนอกกับอนุภาคนั้นมันจะยังคงอยู่ในสถานะพัก (Academy, 2017)

2- กฎข้อที่สองของนิวตัน

แรงที่อยู่ในวัตถุเท่ากับมวลของมันคูณด้วยความเร่ง กฎนี้เป็นที่รู้จักกันทั่วไปในสูตรของมัน (Strength = Mass x Acceleration)

นี่เป็นสูตรพื้นฐานของการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากมันเกี่ยวข้องกับการออกกำลังกายส่วนใหญ่ที่ปฏิบัติโดยสาขาฟิสิกส์นี้

โดยทั่วไปสูตรนี้เข้าใจได้ง่ายเมื่อคุณคิดว่าวัตถุที่มีมวลมากขึ้นอาจต้องใช้แรงมากขึ้นในการเร่งความเร็วเช่นเดียวกับมวลที่ต่ำกว่า

3- กฎข้อที่สามของนิวตัน

ทุกการกระทำมีปฏิกิริยา โดยทั่วไปแล้วกฎหมายฉบับนี้หมายความว่าหากมีแรงกดดันต่อผนังมันจะออกแรงบังคับให้กลับไปยังร่างกายที่กดมัน

นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพราะถ้าไม่เป็นไปได้ว่ากำแพงจะพังเมื่อสัมผัส

หมวดหมู่ Dynamics

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: การเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นและการเปลี่ยนแปลงแบบหมุน

Linear Dynamics

การเคลื่อนที่เชิงเส้นส่งผลกระทบต่อวัตถุที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและเกี่ยวข้องกับค่าต่าง ๆ เช่นแรงมวลความเฉื่อยการกระจัด (ในหน่วยของระยะทาง) ความเร็ว (ระยะทางต่อหน่วยของเวลา) การเร่งความเร็ว (ระยะทางต่อหน่วยของเวลาที่เพิ่มขึ้นถึง ตาราง) และโมเมนตัม (มวลต่อความเร็วหน่วย)

Dynamics การหมุน

พลวัตการหมุนส่งผลกระทบต่อวัตถุที่หมุนหรือเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้ง

มันเกี่ยวข้องกับค่าต่าง ๆ เช่นกองกำลังโมเมนต์ความเฉื่อยความเฉื่อยการหมุนการกระจัดเชิงมุม (ในเรเดียนและบางครั้งองศา) ความเร็วเชิงมุม (เรเดียนต่อหน่วยเวลาเร่งเชิงมุม (เรเดียนต่อหน่วยเวลากำลังสอง) และโมเมนตัมเชิงมุม ( โมเมนต์ความเฉื่อยคูณด้วยหน่วยของความเร็วเชิงมุม)

โดยทั่วไปวัตถุเดียวกันสามารถแสดงการเคลื่อนไหวแบบหมุนและเชิงเส้นในระหว่างการเดินทางเดียวกัน (Harcourt, 2016)