Temat 1:    Historia mechaniki


1.1 Wstęp www
    Mechanika  jest działem fizyki zajmującym się badaniem ruchu ciał materialnych tj. przemieszczeniami jednych ciał lub cząstek względem drugich i przyczynami powstawania tych zjawisk.
Ponieważ ruch jest najprostszym i najłatwiejszym do zaobserwowania zjawiskiem w przyrodzie, mechanika rozwinęła się najwczesniej ze wszystkich działów fizyki i dopiero na podstawie otrzymanych przez nią wyników nastąpił rozwój pozostałych działów tej nauki.
    Mechanika ogólna, zwana również mechaniką teoretyczną lub techniczną, (w ogólnym znaczeniu) to   całoŚć tych działów mechaniki, w których mają zastosowanie prawa Newtona.
Mechanika ogólna jest więc podstawową dyscypliną do badania stanu równowagi ciała doskonale  sztywnego (nieodkształcalnego). Mechaniką  ciał stałych odkształcalnych zajmują się takie działy mechaniki technicznej jak: wytrzymałoŚć  materiałów, teoria sprężystoŚci, teoria plastycznoŚci, reologia. Podobnie badaniom ruchów cieczy i gazów zajmuje się mechanika płynów, która w ramach hydromechaniki zajmuje się badaniem ruchu cieczy, a w ramacha aeromechaniki, badaniem ruchu gazów. Mechanika ogólna jest więc Ścisle związana z wymienianymi dyscyplinami wiedzy inżynierskiej o charakterze podstawowym i stanowi pierwszy dział tej wiedzy, którego pominięcie wykluczałoby możliwoŚć studiów nad dalszymi jej działami.
Mechanika techniczna, (w  Ścislejszym znaczeniu) to zbiór zagadnień z mechaniki ciał i punktów materialnych przystosowany dla potrzeb techniki.
Mechanika techniczna składa się z trzech działów. Pierwszy obejmuje statykę, drugi kinematykę, trzeci dynamikę.
- STATYKA, zajmuje się przekształcaniem oraz równowagą układów sił.

- KINEMATYKA, zajmuje się ruchem ciał materialnych niezależnie od przyczyn, które go wywołują.

- DYNAMIKA, rozpatruje zachowanie się ciał materialnych w zależnoŚci od działających na nie sił.

1.2. Trochę historii
    Początki rozwoju mechaniki jako nauki Ścisłej sięgają już czasów starożytnego Babilonu, Grecji i Egiptu. Pierwsze naukowe podstawy mechaniki zawdzięczamy uczonym greckim, w szczególnoŚci Arystotelesowi, a zwłaszcza Archimedesowi. WłaŚciwy rozwój mechaniki rozpoczął się jednak dopiero w czasach nowożytnych. Przyczyniło się do tego w dużej mierze odkrycie Mikołaja Kopernika.
Poniżej podano nazwiska uczonych, którzy zajęli trwałe miejsce w historii mechaniki.
- Arystoteles (384 - 322 p.n.e.) i Archytas z Tarentu - prace ich dotyczyły maszyn prostych stosowanych w technice uzbrojenia i w budownictwie.

- Archimedes (287-212 p.n.e) - okrslił prawa składania i rozkładania sił równoległych, teorię dźwigni oraz okreŚlił Środki geometryczne różnych figur geometrycznych i brył.

- Ptolemeusz - Klaudiusz (II w n.e.) do czasów Leonarda da Vinci - zastój w rozwoju mechaniki.

- Leonardo da Vinci (1452 - 1519) - zajmował się zagadnieniami dotyczącymi równi pochyłej, tarcia i bloków. Sformułował  prawa równoległoboku i wprowadził pojęcia momentu siły.

- MIKOŁAJ KOPERNIK (1473 - 1543) - napisał słynne dzieło "De Rvolutionibus Orbium Coelestrium", twórca zasady równoważnosci ruchów względnych w układzie heliocentrycznym.

- Galieo Galilei (Galileusz) (1564 - 1642) - wprowdził pojęcie przyspieszenia, opracował prawo bezwładnoŚci, prawa ruchu w polu ciężkoŚci, zasady zachowania prac w maszynach prostych, rozwiązał problem wahadła itd.

- Johan Kepler (1571 - 1630) - sformułował trzy prawa ruchu planetarnego.

- Descarte Rene (Kartezjusz) - 1596 - 1650) - wprowadził prostokątny układ osi współrzędnych, zasadę prac virtualnych i rozwiązania rachunkowe zagadnień statycznych.

- Christian Huygenes (1629 - 1695) - wprowadził okreŚlenie pojęcia reakcji, opracował teorię wahadła fizycznego i rewersyjnego, przyspieszenia w ruchu krzywoliniowym oraz  uderzeniea sprężystego.

- ISAAC NEWTON (1642 - 1727 - wielka postać mechaniki) - zebrał i uporządkował naukę mechaniki w epokowym dziele "Philosophiae naturalis principia mathematica ", wydanym w 1687r. w Londynie, dając podstawy mechaniki klasycznej opartej  Ścisle na faktach doŚwiadczalnych.
Odkrył prawa powszechnego ciążenia i klasycznej dynamiki. Jego rozwiązania dotyczą mechaniki punktu i układu swobodnego.

- Pierre Varigon (1654 - 1722) - zakończył opracowywanie praw statyki.

- Jan Bernoulli (1667 - 1748) - wprowadził pojęcie energii kinetycznej i metody jej zastosowania.

- Michał Lomonosow (1711 - 1765) - twórca zasady zachowania masy.

- Leonard Euler (1701 - 1783) - wprowadził analityczne metody rozwiązania zagadnień ruchu, mechaniki ciała sztywnego, obrotu ciała sztywnego  wokół punktu nieruchomego itp.

- Jean D'Alambert (1717 - 1783) - odniósł prawa statyki do dynamiki.

- Ludwig Lagrange (1737 - 1813) - twórca mechaniki analitycznej.

- Pierre Laplace (1743 - 1827) - zajmował się mechaniką ciał niebieskich.

- Michał Ostrogradzki (1801 - 1861) i Wiliam Hamilton (1805 0- 1865) - twórcy zasad wariacyjnych.

Współczesni uczeni zasłużeni w rozwoju mechaniki: J.Buchholc, G.K. Susłow, L. Łojciański, G.Łurie, J.W. Mieszczerski. Wsród polskich uczonych: Maksymilian Tytus Huber i Stefan Banach.
    Okazało się, że mechanika newtonowska (mechanika klasyczna) jest własciwie przybliżeniem słusznym w przypadkach niezbyt wielkich prędkoŚci i nie utraciła więc nic ze swego znaczenia, pozostając nadal podstawą nauk fizycznych oraz technicznych nauk stosowanych.
    Dalszym rozszerzeniem mechaniki jaest mechanika kwantowa, którą zapoczątkowali: Max Planck (1858 - 1947), Erwin Schrodinger (1887 - 1961), Paul Dirac (ur. 1902).
Twórcą mechaniki relatywistycznej opartej na teorii względnoŚci jest Albert Einstein (1879 - 1955).
Mechanika relatywistyczna dotyczy prędkoŚci zbliżonych do prędkoŚci Światła i mas zbliżonych do mas atomowych.