Mechanik

Was ist eigentlich die Mechanik?

Die Mechanik beschäftigt sich mit der Bewegung von Körpern. Wenn du also auf dem Fahrrad fährst, bist du ein Gegenstand der Mechanik. Alles was die Bewegung eines Körpers beschreibt, gehört zur Mechanik. Dies kann sowohl eine geradlinige Bewegung, eine Rotationsbewegung (Kreisbewegung), eine Schwingung oder aber eine komplett chaotische Bewegung sein.

Größen der Mechanik

Es gibt viele mechanische Größen. Neben der Masse $m$ eines Körpers und die darauf wirkenden Kräfte $\vec{F}$ werden auch zurückgelegte Strecken $s$, Geschwindigkeiten $\vec{v}$, Beschleunigungen $\vec{a}$, Energien $E$, verrichtete Arbeit $W$, die mechanische Leistung $P$, der Impuls $p$, das Trägheitsmoment $J$ und auch der Wirkungsgrad $\eta$ betrachtet.

Bei der Rotationsbewegung sind noch Winkelgeschwindigkeit $\omega$, Bahndrehimpuls $\vec{L}$, Zentripetal- und Zentrifugalkraft von Bedeutung, bei einer mechanischen Schwingung die Auslenkung $s$ oder $x$ , Frequenz $f$, Periodendauer $T$, Intensität $I$ und Kohärenz der Schwingung oder Welle.

Daneben interessiert man sich auch noch für die genauen Wege der Bewegung und deren Vorhersage.

Gesetze der Mechanik

Die Mechanik kennt mehrere wichtige Gesetze, die nicht verletzt werden können. Nach diesen laufen alle Bewegungen in der Natur ab. Dies sind:

• die goldenen Regel der Mechanik,
• der Energieerhaltungssatz,
• der Impulserhaltungssatz und
• die drei Newtonschen Axiome.

Bereiche der Mechanik und deren Unterteilung

Die Mechanik lässt sich in die Kinematik und die Dynamik unterteilen:

• Die Kinematik wird in der Schule nicht immer getrennt betrachtet. Sie beschäftigt sich mit Bewegung ohne Masse und ohne Kräfte, geht also nur auf die Wege, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen von Körpern ein.
• Die Dynamik beschreibt auch Bewegungen, jedoch mit Masse und mit Kräften. Sie beschäftigt sich also auch mit den wirkenden Energien, dem Impuls und vielen weiteren Dingen. Die Dynamik lässt sich noch weiter in Kinetik und Statik unterteilen. Die Kinetik beschäftigt sich mit allen Körpern, die in Bewegung sind. Die Statik beschäftigt sich dagegen mit allen ruhenden Körpern.

Häufiger wird die Mechanik aber nach dem betrachteten Gegenstand unterteilt. So gibt es neben der Mechanik der Festkörper auch noch die Fluidmechanik. Diese beschäftigt sich mit bewegten Gasen und Flüssigkeiten.

Daneben gehören auch eher mathematische Betrachtungen von nicht vorhersagbaren Einzelbewegungen oder gar chaotischen Systemen zur Mechanik. Darunter auch die auf Wahrscheinlichkeitsrechnung beruhende kinetische Gastheorie, die keine Vorhersagen für einzelne Gasteilchen ermöglicht, aber sehr wohl Vorhersagen für das Verhalten des kompletten Gases, indem man sich Wahrscheinlichkeitsverteilungen bedient. Diese Theorie gehört aber genauso zur Wärmelehre.

Ein weiterer Spezialfall ist die Beschäftigung mit den vom Betrachter abhängigen Inertialsystemen der Newton’schen Mechanik.