دینامیک، استاتیک، سینماتیک یا مکانیک؟ کدام را به کار ببریم؟

احتمالا برایتان پیش آمده باشد که از خودتان بپرسید چرا وقتی مکانیک میخوانید، نویسنده گاهی مبحث را سینماتیک میخواند، گاهی نوع نگاهش را دینامیک میداند و بعضی وقتها هم از همه گیج کننده تر، کلمه سینماتیک سر و کله اش پیدایش میشود.

اما واقعا تفاوت اینها چیست و آیا نمیشود بجای هم بکار ببریم؟

مکانیک شاخه ای از فیزیک است که به مطالعه حرکات ماده و نیروهای علت آن میپردازد. مکانیک میتواند کلاسیک باشد که مثال خوبی از آن مکانیک نیوتونی است (یا حتی نسبیتی) و همچنین میتواند کوانتومی باشد. اما مکانیک خودش زیر شاخه هایی دارد:

الف) دینامیک-استاتیک

کلمه دینامیک به معنای پویایی و تغییر با زمان است. یعنی وقتی چیزی با زمان تغییر کند میگوییم دینامیک است. استاتیک هم برعکس، سکون دارد و متغیر نیست.

-مثلا وقتی در مورد الکتریسیته حرف میزنیم به دو اصطلاح بر میخوریم:

۱-الکترودینامیک: بررسی الکتریسیته و قوانین الکتریکی وقتی الکتریسیته جریان دارد. یعنی مثلا بار الکتریکی در حرکت است.

۲-الکترواستاتیک: بررسی الکتریسیته ساکن. یعنی مثلا مقداری بار روی یک کره توزیع شده اند و حرکتی ندارند و با زمان تغییر نمیکنند.

-یا مثلا وقتی آب ساکن را بررسی میکنیم در حوزه هیدرواستاتیک و وقتی جریان آب را بررسی میکنیم و قوانین پیوستگی و... برقرار هستند، در حوزه هیدرودینامیک هستیم.

ب) دینامیک-سینماتیک

اینجا دینامیک به معنای بررسی علل و نیروهای حرکت اجسام است. مثلا اگر بگوییم جسمی بعلت وجود فلان نیوتون نیرو، فلان قدر شتاب میگیرد یعنی دینامیکی به حرکت نگاه میکنیم. اما اگر فقط به شتاب، سرعت و مکان نگاه کنیم و نیرو و جرم و علل حرکت را در نظر نگیریم، سینماتیکِ حرکت را بررسی کرده ایم.

گرما و دما چیستند؟

گرما چیست؟

برای ما،پر واضح است که گرما شکلی از انواع انرژی است.مثلا ممکن است انرژی الکتریکی در لامپِ رشته ای،بر اثر مقاومت الکتریکی لامپ،به گرما تبدیل شود.

اما فیزیکدانان از ابتدا نمیدانستند که گرما نوعی از انرژی است.آنان گرما را چیز دیگری می دانستند.بعنوان مثال در قرن هیجدهم میلادی،نظریه کالریک برای توضیح گرما به کار برده میشد.و نظریه کالریک به این معنا بود که هر جسمِ گرم،مقداری از یک سیال نامرئی را در خود دارد که باعث گرمایَش میشود و برای انتقال گرما،باید این سیال جا به جا شود.

البته برخی فیزیکدانان حدس هایی میزدند اما در نهایت آزمایشهای آقای ژول بود که واقعا به ما فهماند که گرما نوعی انرژی است چراکه این آزمایشها ارتباط بین انرژی مکانیکی و گرما را مشخص میکرد.

 

دما چیست؟

دما یک کمیت آماری است.به این معنا که دما به میانگین انرژی جنبشی ذرات یک جسم بستگی دارد.پس معیار خوبی از انرژی گرمایی سیستم است.

برای یک بحث کامل تر از دما، اینجا کلیک کنید

اما در پایان خوب است که یاد آوری شود که میزان انرژی گرمایی به میزان ماده هم بستگی دارد.بعنوان مثال فرض کنیم دو ماده داشته باشیم یکی با هزار مولکول و دیگری با یک میلیون مولکول.وقتی دما در هر دو برابر است،انرژی مولکول ها برابرند.مثلا هر مولکول ایکس ژول انرژی دارد.پس ماده ی دوم انرژی گرمایی اش،هزار برابر بیشتر از اولی خواهد بود چراکه در ماده اول هزار مولکول با انرژی ایکس ژول داریم یعنی هزار ایکس ژول ولی در ماده دوم،یک میلیون ایکس ژول.

 

 

 

دقت اندازه گیری

 ممکن است وقتی دانش آموزان با مکانیک کلاسیک و چیزهایی از فیزیک که به دقت اندازه گیری میشوند کار میکنند،خیال کنند جهان در تسخیر ماست.ممکن است به این دلیل که محاسباتمان نتایج و پیشبینی های خوبی ارائه میکنند دچار غرور شوند.تصور کنند واقعا همه چیز را با اطمینان میتوان اندازه گرفت.

اما خوب است به دانش آموزان یادآور شویم که با کشف کوانتوم و رسوخ آن به علوم دیگر،تقریبا محال است که بتوان حرف از پیش بینی های دقیق زد.

کوانتوم علمی است که به ما میگوید ما با حداکثر توان هم که اندازه گیری کنیم،بیشترین تکنولوژی را هم که به کار ببریم،نهایتا خداوند به ما اجازه ی دانستن بعضی چیزهارا نداده است.

البته برخی افراد مثل اینشتین با این دیدگاه مخالف بودند و میگفتند حتما در آینده نظریه ای بهتر از کوانتوم فعلی خواهد آمد و دوباره قطعیت را به علم بر خواهد گرداند.