ميكانيكا

المِيكانِيكا (باليونانية: μηχανική)‏ أو علم الآليات[1] أو عِلْم الحِيَل[2] أو عِلْمُ القُوى المُحَرِّكةِ والساكِنة، (والمقصود بالحيلة ما يُعرف اليوم بالآلة أو الجهاز) هي مجال الفيزياء المعنية بحركات الأجسام العيانية. القوى المطبقة على الكائنات تؤدي إلى إزاحة، أو تغييرات في موضع كائن بالنسبة لموضعه. يرجع أصل هذا الفرع من الفيزياء في اليونان القديمة إلى كتابات أرسطو وأرخميدس.[3][4][5] خلال الفترة الحديثة المبكرة، وضع علماء مثل غاليليو وكيبلر ونيوتن الأساس لما يعرف الآن بالميكانيكا الكلاسيكية. إنه فرع من الفيزياء الكلاسيكية التي تتعامل مع الجسيمات التي تكون في حالة سكون أو تتحرك بسرعات أقل بكثير من سرعة الضوء. يمكن تعريفه أيضًا على أنه فرع من العلوم يتعامل مع حركة وقوى على أجسام ليست في عالم الكم.

مواضيع في الميكانيكا الكلاسيكية
ميكانيكا كلاسيكية (التاريخ)

قانون نيوتن الثاني

السكون | الحركة | التحريك |هاملتون | لاغرانج

مصطلحات رياضية

جسيم نقطي | نظام إحداثي | متجه | جسم جاسيء

علم السكون

توازن ميكانيكي | قيد ميكانيكي | مبرهنة لامي | إجهاد القص | انفعال | إجهاد

علم الحركة

حركة انتقالية | حركة دورانية | سرعة | تسارع | سرعة خطية | سرعة زاوية | تسارع خطي | تسارع زاوي

علم التحريك

قوانين نيوتن الثلاثة للحركة | طاقة حركية| ميكانيكا تحليلية | طاقة كامنة | قوة | متجه | زخم أو كمية الحركة | دفع القوة | عزم | عطالة | عزم العطالة | عزم زاوي | تصادم | سقوط حر | ثقالة | قذف

قوانين الحفظ

بقاء الكتلة | بقاء القيمة | بقاء الطاقة | تكافؤ المادة والطاقة | مبرهنة نويثر | معادلة الاستمرار | لاتباين أو صمود


تاريخعدل

العصور القديمةعدل

كانت النظرية الرئيسية للميكانيكا في العصور القديمة هي ميكانيكا أرسطو[6] وطورها لاحقًا هيبارخوس.[7]

في العصور الوسطىعدل

 
مخطوطة الآلة العربية، تاريخ غير معروف (القرن السادس عشر إلى التاسع عشر)
 
لعبة موسيقية من تأليف الجزري في القرن الثاني عشر
 
جهاز مياه الجزري في القرن الثاني عشر

في العصور الوسطى، تم انتقاد نظريات أرسطو وتعديلها من قبل عدد من الشخصيات، بدءًا من جون فيلوبونوس في القرن السادس. كانت المشكلة المركزية هي مشكلة حركة المقذوفات، والتي ناقشها هيبارخوس وفيلوبونوس.

نشر الفيلسوف الإسلامي ابن سينا نظريته عن الحركة في كتاب الشفاء (سنة 1020)، قال فيه أن الرامي يمنح الزخم للقذيفة، واعتبره قانونًا ثابتًا، حيث تتطلب قوى خارجية مثل مقاومة الهواء لتبديدها.[8][9][10] ميز ابن سينا بين «القوة» و «الميل»، وجادل بأن الشيء يكتسب الميل عندما يكون في معارضة لحركته الطبيعية. لذلك توصل إلى أن استمرار الحركة يرجع إلى الميل الذي ينتقل إلى الكائن، وأن هذا الكائن سيكون في حالة حركة مستمرة حتى ينتهي الميل. كما ادعى أيضًا أن قذيفة ما في فراغ لن تتوقف ما لم يتم التحكم بها. يتوافق هذا المفهوم للحركة مع قانون نيوتن الأول للحركة؛ القصور الذاتي، والذي ينص على أن الجسم المتحرك سيبقى في حالة حركة ما لم يتم التدخل عليه بواسطة قوة خارجية.[11] هذه الفكرة، المخالفة لوجهة النظر الأرسطية، وصفت لاحقًا بأنها «قوة دافعة» من قبل جان بوريدان، الذي تأثر بكتاب الشفاء لابن سينا.[12]

فيما يتعلق بمسألة الجسد الخاضع لقوة (موحدة) ثابتة، ذكر الباحث اليهودي العربي هبة الله أبو البركات البغدادي (ولد في ناثانيل، عراقي، من بغداد) في القرن الثاني عشر أن القوة المستمرة تضفي تسارعًا مستمرًا. وفقًا لشلومو باينز، كانت نظرية البغدادي للحركة «أقدم نفي لقانون أرسطو الديناميكي الأساسي [أي أن القوة الثابتة تنتج حركة موحدة]، وبالتالي فهو توقع بطريقة غامضة للقانون الأساسي للميكانيكا الكلاسيكية. [أي أن القوة المطبقة باستمرار تنتج تسارعًا]».[13]وفي نفس القرن اقترح ابن باجة أنه لكل قوة هناك دائمًا قوة رد فعل. في حين أنه لم يحدد اإن كانت هذه القوى متساوية، إلا أنها لا تزال نسخة مبكرة من قانون الحركة الثالث لنيوتن الذي ينص على أنه لكل فعل رد فعل مساوٍ ومعاكس.[14]

في القرن الرابع عشر، تأثر في وقت سابق بالكُتّاب القدماء مثل ابن سينا[12]والبغدادي[7]؛ الكاهن الفرنسي جان بوريدان والذي طور نظرية الزخم، والتي تطورت فيما بعد إلى نظريات أخرى حديثة من القصور الذاتي، السرعة، التسارع، والزخم. تم تطوير هذا العمل وغيره من الأعمال في إنجلترا في القرن الرابع عشر بواسطة حاسبات أكسفورد مثل توماس برادواردن، الذي درس وصاغ قوانين مختلفة بشأن الأجسام الساقطة. وينص المفهوم على أن الخصائص الرئيسية للجسم هي حركة متسارعة بشكل موحد (كما في الأجسام الساقطة).[7]

العصر الحديث المبكرعدل

 
أول تصوير أوروبي لمضخة مكبس سنة 1450.[15]

من أهم الشخصيات المركزية في العصر الحديث المبكر اثنين وهم غاليليو غاليلي وإسحاق نيوتن. بيان جاليليو الأخير عن ميكانيكياته، لا سيما عن سقوط الأجسام، هو كتابه «الخطابات والإيضاحات الرياضية المتعلقة بعِلمين جديدين» بالإيطالية "Discorsi dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze" (سنة 1638). وقدمت تظرية نيوتن «المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية» باللاتينية "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica"؛ حسابًا رياضيًا مفصلاً للميكانيكا باستخدام الرياضيات المطورة حديثًا لحساب التفاضل والتكامل وتوفير قوانين نيوتن للحركة.

 
مقطع مرئي لمهد نيوتن الذي تطرق عنه في كتابه "Principia Mathematica"
 
طاحونة هواء في أيرلندا في القرن الثامن عشر

هناك بعض الخلاف حول أولوية الأفكار المختلفة: إن مبادئ نيوتن هي بالتأكيد العمل الأساسي وقد كان لها تأثير هائل، والرياضيات المنهجية الواردة فيه لم ولن يتم ذكرها سابقًا لأن حساب التفاضل والتكامل لم يتم تطويره بعد. ومع ذلك، فإن العديد من الأفكار، لا سيما فيما يتعلق بالقصور الذاتي (الزخم) والأجسام المتساقطة قد تم تطويرها وذكرها من قبل باحثين سابقين.

العصر الحديثعدل

أهم تطويرين رئيسية في العصر الحديث للميكانيكا هي النسبية العامة وميكانيكا الكم، لألبرت أينشتاين، والتي تم تطويرهم في القرن عشرين، وجزء منهت اعتمد على الأفكار السابقة للميكانيكا في مطلع القرن التاسع عشر. بدأ التطور في ميكانيكا الاستمرارية الحديثة، لا سيما في مجالات المرونة، واللدونة، وديناميكيات السوائل، والديناميكا الكهربية والديناميكا الحرارية للمواد المشوهة، في النصف الثاني من القرن العشرين.

الفروععدل

المراجععدل

  1. ^ معاجم لبنان ناشرون نسخة محفوظة 18 أغسطس 2017 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ علم الحيل، موقع وزارة الأوقاف المصرية. [https://web.archive.org/web/20200621023046/http://islamport.com/w/amm/Web/433/133.htm?zoom_highlight=����� نسخة محفوظة] 21 يونيو 2020 على موقع واي باك مشين.
  3. ^ Dugas, Rene. A History of Classical Mechanics. New York, NY: Dover Publications Inc, 1988, pg 19.
  4. ^ Rana, N.C., and Joag, P.S. Classical Mechanics. West Petal Nagar, New Delhi. Tata McGraw-Hill, 1991, pg 6.
  5. ^ Renn, J., Damerow, P., and McLaughlin, P. Aristotle, Archimedes, Euclid, and the Origin of Mechanics: The Perspective of Historical Epistemology. Berlin: Max Planck Institute for the History of Science, 2010, pg 1-2.
  6. ^ René. (1988)، A history of mechanics (ط. Dover ed)، New York: Dover Publications، ISBN 0-486-65632-2، OCLC 17840827، مؤرشف من الأصل في 18 أبريل 2016. {{استشهاد بكتاب}}: |edition= has extra text (مساعدة)
  7. أ ب ت Pseudo-Avicenna, Liber celi et mundi : a critical edition، Leiden: Brill، 2003، ISBN 90-04-13228-7، OCLC 52047224، مؤرشف من الأصل في 24 مارس 2022.
  8. ^ Espinoza, Fernando (01 فبراير 2005)، "An analysis of the historical development of ideas about motion and its implications for teaching"، Physics Education، 40 (2): 139–146، doi:10.1088/0031-9120/40/2/002، ISSN 0031-9120، مؤرشف من الأصل في 20 أكتوبر 2021.
  9. ^ Seyyed Hossein (1996)، The Islamic intellectual tradition in Persia، Richmond, Surrey [England]: Curzon Press، ISBN 0-7007-0314-4، OCLC 35446689، مؤرشف من الأصل في 25 مارس 2022.
  10. ^ Sayili, Aydin (1987-06)، "Ibn S?n? and Buridan on the Motion of the Projectile"، Annals of the New York Academy of Sciences (باللغة الإنجليزية)، 500 (1 From Deferent): 477–482، doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb37219.x، ISSN 0077-8923، مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2021. {{استشهاد بدورية محكمة}}: تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  11. ^ Espinoza, Fernando. "An Analysis of the Historical Development of Ideas About Motion and its Implications for Teaching". Physics Education. Vol. 40(2).
  12. أ ب Sayili, Aydin. "Ibn Sina and Buridan on the Motion the Projectile". Annals of the New York Academy of Sciences vol. 500(1). p.477-482.
  13. ^ "Dictionary of Scientific Biography"، Wikipedia (باللغة الإنجليزية)، 27 أكتوبر 2021، مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2022.
  14. ^ Franco, Abel B.. "Avempace, Projectile Motion, and Impetus Theory". Journal of the History of Ideas. Vol. 64(4): 543.
  15. ^ Hill, Donald Routledge (1996)، A History of Engineering in Classical and Medieval Times، London: Routledge، ص. 143، ISBN 0-415-15291-7، مؤرشف من الأصل في 15 أبريل 2021.