الديناميكا (الميكانيكا)

في الفيزياء ، يُعرف علم الديناميكا أو الديناميكا الكلاسيكية [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] بدراسة القوى وتأثيرها على الحركة . وهو فرع من فروع الميكانيكا الكلاسيكية ، إلى جانب علم السكون وعلم الحركة . ويرتبط المبدأ الأساسي للديناميكا بقانون نيوتن الثاني . [ 4 ]

التقسيمات الفرعية

الأجسام الصلبة

محرك بولتون ووات البخاري
يمكن وصف حركة كل مكون من مكونات محرك بولتون ووات البخاري (1784) بواسطة مجموعة من معادلات علم الحركة وعلم الحركة.

في الميكانيكا الكلاسيكية ، يدرس علم ديناميكا الأجسام الصلبة حركة أنظمة الأجسام المترابطة تحت تأثير القوى الخارجية . ويُشكل هذا العلم، إلى جانب علم السكون ، مجال ميكانيكا الأجسام الصلبة. إن افتراض صلابة الأجسام (أي أنها لا تتشوه تحت تأثير القوى الخارجية) يُبسط التحليل، وذلك باختزال المعاملات التي تصف شكل النظام إلى حركتي الانتقال والدوران لإطارات مرجعية ثابتة حول الجسم . [ 5 ] [ 6 ] وهذا يستثني الأجسام التي تُظهر سلوكًا سائلًا أو مرنًا للغاية أو لدنًا .

تُوصَف ديناميكيات نظام الجسم الصلب بقوانين علم الحركة وتطبيق قانون نيوتن الثاني ( علم الحركة ) أو مشتقاته، ميكانيكا لاغرانج . يوفر حل معادلات الحركة هذه وصفًا لموقع وحركة وتسارع مكونات النظام الفردية، والنظام ككل، كدالة للزمن . يُعدّ صياغة وحل ديناميكيات الجسم الصلب أداةً مهمةً في المحاكاة الحاسوبية للأنظمة الميكانيكية .

السوائل

رسوم متحركة مُولّدة حاسوبياً لسائل يتدفق داخل أنبوب حول أسطوانة، تُظهر انفصال سلسلة من الدوامات في التدفق خلفه، تُعرف باسم " شارع دوامات فون كارمان" . تُظهر خطوط الانسياب اتجاه تدفق السائل، بينما يُشير تدرج الألوان إلى الضغط عند كل نقطة، من الأزرق إلى الأخضر، ثم الأصفر، وأخيراً الأحمر، مما يدل على ازدياد الضغط.

في الفيزياء والكيمياء الفيزيائية والهندسة ، يُعدّ علم ديناميكا الموائع فرعًا من ميكانيكا الموائع ، ويصف تدفق السوائل والغازات . ويتضمن هذا العلم عدة فروع، منها الديناميكا الهوائية (دراسة الهواء والغازات الأخرى المتحركة) والديناميكا المائية (دراسة الماء والسوائل الأخرى المتحركة). وتتمتع ديناميكا الموائع بتطبيقات واسعة النطاق، منها حساب القوى والعزوم المؤثرة على الطائرات ، وتحديد معدل تدفق كتلة البترول عبر خطوط الأنابيب ، والتنبؤ بأنماط الطقس ، وفهم السدم في الفضاء بين النجوم ، وفهم التدفقات الجيوفيزيائية واسعة النطاق التي تشمل المحيطات والغلاف الجوي، ونمذجة انفجار الأسلحة الانشطارية .

يُقدّم علم ديناميكا الموائع بنيةً منهجيةً تُشكّل أساس هذه التخصصات التطبيقية ، وتشمل قوانين تجريبية وشبه تجريبية مُستمدة من قياسات التدفق ، وتُستخدم لحلّ المشكلات العملية. ويتضمن حلّ مشكلة في ديناميكا الموائع عادةً حساب خصائص مختلفة للمائع، مثل سرعة التدفق والضغط والكثافة ودرجة الحرارة ، كدوال للمكان والزمان.

قبل القرن العشرين، كان مصطلح "الديناميكا المائية" مرادفاً لديناميكا الموائع. ولا يزال هذا الأمر ينعكس في أسماء بعض مواضيع ديناميكا الموائع، مثل الديناميكا المائية المغناطيسية والاستقرار الهيدروديناميكي ، وكلاهما يمكن تطبيقه أيضاً على الغازات. [ 7 ]

التطبيقات

تُستخدم الديناميكا الكلاسيكية في العديد من التطبيقات:

التعميمات

تشمل الديناميكيات غير الكلاسيكية ما يلي:

انظر أيضاً

مراجع

  1. غرينوود، د. ت. (1997). الديناميكا الكلاسيكية . كتب دوفر في الرياضيات. منشورات دوفر. رقم ISBN 978-0-486-69690-4تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  2. ثورنتون، إس تي؛ ماريون، جيه بي (2004). الديناميكا الكلاسيكية للجسيمات والأنظمة . بروكس/كول. ISBN 978-0-534-40896-1تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  3. خوسيه، جيه في؛ ساليتان، إي جيه (1998). الديناميكا الكلاسيكية: منهج معاصر . مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0-521-63636-0تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2025 .
  4. ميتلشتيدت، كريستيان (2025). "حركية كتلة نقطية". ميكانيكا هندسية 3: ديناميكا . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ. ص 35-69 . doi : 10.1007/978-3-662-69973-7_2 . ISBN  978-3-662-69972-0.
  5. ب. بول، علم الحركة وديناميكيات الآلات المستوية، برنتيس هول، نيوجيرسي، 1979
  6. LW Tsai، تحليل الروبوت: ميكانيكا المعالجات التسلسلية والمتوازية، جون وايلي، نيويورك، 1999.
  7. إيكرت، مايكل (2006). فجر ديناميكا الموائع: تخصص بين العلم والتكنولوجيا . وايلي. ص. 9. ISBN  3-527-40513-5.