Mekaniikka

Mekaniikka on fysiikan osa-alue, joka tutkii liikkeen ilmiöitä sekä niihin vaikuttavia voimia ja vuorovaikutuksia. Se kattaa sekä makroskooppiset että mikroskooppiset ilmiöt ja muodostaa perustan monille tieteellisille ja teknisille sovelluksille. Mekaniikkaa jaetaan useisiin osa-alueisiin, kuten klassiseen mekaniikkaan, relativistiseen mekaniikkaan ja kvanttimekaniikkaan. Lisäksi continuum-mekaniikka ja virtausmekaniikka käsittelevät aineen liikettä ja deformaatioita suurissa mittakaavoissa sekä eri tiloissa.

Klassinen mekaniikka tutkii liikkeitä makroskooppisilla mittakaavoilla. Keskeisiä osa-alueita ovat kinematiikka, joka kuvaa liikettä ilman siihen liittyviä voimia, sekä dynamiikka, joka tutkii liikettä voimien kautta. Newtonin lait muodostavat tämän alueen peruskehyksen, ja Lagrangen sekä Hamiltonin muotoilut tarjoavat vaihtoehtoisia tapoja ratkaista liikkeen yhtälöitä. Ongelmanratkaisussa käytetään sekä analyyttisiä että numeerisia menetelmiä.

Kontinuumimekaniikka ja sen alat, kuten elastomekaniikka, plastisuus ja rheologia, käsittelevät aineiden deformaatioita ja virtausta. Fluidimekaniikka keskittyy nesteiden liikkeeseen. Biomekaniikka soveltaa mekaniikan periaatteita biologisiin järjestelmiin. Mekaniikka on olennaista teknisessä suunnittelussa, rakenteiden turvallisuudessa, materiaalitutkimuksessa sekä robotiikan ja biomekaniikan sovelluksissa.

Historia: mekaniikan juuret ovat antiikin ajoilta, mutta moderni mekaniikka kehittyi 17.–19. vuosisadoilla Newtonin, Eulerin ja Lagrangen töiden myötä. 20. vuosisadalla kvanttimekaniikka ja relativistinen mekaniikka laajensivat käsitettä. Nykyään mekaniikka on keskeinen osa sekä tieteen että teknologian kehitystä, ja siihen liittyvät teoreettiset sekä soveltavat menetelmät yhdistyvät laskennalliseen mallintamiseen ja kokeelliseen tutkimukseen.