الإحصائيات هو علم طرق قياس قوة التفاعل بين الأجسام. هذه القوى مسؤولة عن الحفاظ على التوازن أو تحريك الأجسام أو تغيير شكلها. في الحياة اليومية ، يمكنك رؤية العديد من الأمثلة المختلفة كل يوم. تعتبر تغييرات الحركة والشكل ضرورية لوظيفة كل من الكائنات الطبيعية والاصطناعية.
مفهوم الإحصائيات
تم وضع أسس الإحصائيات منذ أكثر من 2200 عام ، عندما كان عالم الرياضيات اليوناني القديم أرخميدس وعلماء آخرون في ذلك الوقت يدرسون خصائص التضخيم ويبتكرون آليات بسيطة مثل الرافعة والمحور. الإحصائيات هي فرع من الميكانيكا التي تتعامل مع القوى التي تعمل على الأجسام في حالة السكون في حالة التوازن.
هذا هو فرع الفيزياء الذي يجعل من الممكن الإجراءات التحليلية والرسوم البيانية اللازمة لتحديد ووصف هذه القوى غير المعروفة. يلعب قسم "الإحصائيات" (الفيزياء) دورًا مهمًا في العديد من فروع الهندسة الميكانيكية ،الهندسة المدنية والطيران والهندسة الحيوية ، والتي تتعامل مع التأثيرات المختلفة للقوى. عندما يكون الجسم في حالة راحة أو يتحرك بسرعة موحدة ، فإننا نتحدث عن هذا المجال من الفيزياء. الإحصائيات هي دراسة توازن الجسم
أثبتت أساليب ونتائج هذا الفرع من العلم أنها مفيدة بشكل خاص في تصميم المباني والجسور والسدود ، وكذلك الرافعات والأجهزة الميكانيكية المماثلة الأخرى. لتكون قادرًا على حساب أبعاد هذه الهياكل والمعدات ، يجب على المهندسين المعماريين والمهندسين أولاً تحديد القوى التي تعمل على أجزائهم المترابطة.
بديهيات الإحصائيات
الإحصائيات هي فرع من فروع الفيزياء التي تدرس الظروف التي تظل فيها الأنظمة الميكانيكية والأنظمة الأخرى في حالة معينة لا تتغير بمرور الوقت. يعتمد هذا القسم من الفيزياء على خمس بديهيات أساسية:
1. يكون الجسم الصلب في حالة توازن ثابت إذا أثرت عليه قوتان من نفس الشدة ، وتقعان على نفس خط العمل ويتم توجيههما في اتجاهين متعاكسين على نفس الخط. 2. سيبقى الجسم الصلب في حالة ثابتة حتى يتأثر بالقوى الخارجية أو نظام القوى
3. ناتج قوتين تعملان في نفس النقطة المادية يساوي المجموع المتجه للقوتين. هذه البديهية تخضع لمبدأ جمع المتجهات
4. يتفاعل جسمان متفاعلان مع بعضهما البعض بقوتين متساويتين في الشدة في اتجاهين متعاكسين على طول نفس خط العمل. هذهتسمى البديهية أيضًا مبدأ الفعل ورد الفعل
5. إذا كان الجسم المشوه في حالة توازن ثابت ، فلن ينزعج إذا بقي الجسم المادي في حالة صلبة. هذه البديهية تسمى أيضًا مبدأ التصلب.
ميكانيكا وأقسامها
الفيزياء باليونانية (physikos - "طبيعي" و "physis" - "طبيعة") تعني حرفياً العلم الذي يتعامل مع الطبيعة. يغطي جميع قوانين وخصائص المادة المعروفة ، وكذلك القوى المؤثرة عليها ، بما في ذلك الجاذبية والحرارة والضوء والمغناطيسية والكهرباء والقوى الأخرى التي يمكن أن تغير الخصائص الأساسية للأشياء. يعد الميكانيكا أحد فروع العلم ، والذي يتضمن أقسامًا فرعية مهمة مثل الإحصائيات والديناميكيات ، بالإضافة إلى علم الحركة.
الميكانيكا هي فرع من الفيزياء يدرس القوى أو الأشياء أو الأجسام الموجودة في حالة الراحة أو الحركة. إنها واحدة من أكبر الكيانات في مجال العلوم والتكنولوجيا. تشمل المهام في الإحصاء دراسة حالة الهيئات تحت تأثير القوى المختلفة. علم الحركة هو فرع من فروع الفيزياء (ميكانيكا) يدرس حركة الأشياء ، بغض النظر عن القوى التي تسبب الحركة.
ميكانيكا نظرية: احصائيات
علم الميكانيكا هو علم فيزيائي يعتبر سلوك الأجسام تحت تأثير القوى. هناك ثلاث فئات من الميكانيكا: جسم صلب تمامًا ، وأجسام مشوهة ، وسائلة. الجسم الصلب هو الجسم الذي لا يتشوه بفعل تأثيرهالقوات. تشتمل الميكانيكا النظرية (الإحصائيات - جزء من ميكانيكا الجسم الصلب تمامًا) أيضًا على الديناميكيات ، والتي بدورها تنقسم إلى علم الحركة وعلم الحركة.
ميكانيكا الجسم المشوه تتعامل مع توزيع القوى داخل الجسم والتشوهات الناتجة. تسبب هذه القوى الداخلية ضغوطًا معينة في الجسم ، والتي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى تغيير في المادة نفسها. يتم دراسة هذه القضايا في دورات قوة المواد
ميكانيكا الموائع هي فرع من الميكانيكا التي تتعامل مع توزيع القوى داخل السوائل أو الغازات. تستخدم السوائل على نطاق واسع في الهندسة. يمكن تصنيفها على أنها غير قابلة للضغط أو قابلة للضغط. تشمل التطبيقات الهيدروليكا والفضاء وغيرها الكثير.
مفهوم الديناميات
ديناميكيات تتعامل مع القوة والحركة. الطريقة الوحيدة لتغيير حركة الجسم هي استخدام القوة. إلى جانب القوة ، تدرس الديناميكيات مفاهيم فيزيائية أخرى ، من بينها ما يلي: الطاقة ، والزخم ، والتصادم ، ومركز الثقل ، وعزم الدوران ، وعزم القصور الذاتي.
الثابت والديناميكي هما حالتان متعارضتان تمامًا. الديناميكيات هي دراسة الأجسام غير المتوازنة ، ويحدث التسارع. الخواص الحركية هي دراسة القوى التي تسبب الحركة ، أو القوى الناتجة عن الحركة. على عكس مفهوم مثل الإحصائيات ، فإن علم الحركة هو عقيدة حركة الجسم ، والتي لا تأخذ في الاعتبار حقيقة أنكيف تتم الحركة. يشار إليه أحيانًا باسم "هندسة الحركة".
الحركية
غالبًا ما يتم تطبيق المبادئ الحركية لتحليل تحديد الموقع والسرعة والتسارع في أجزاء مختلفة من المعدات أثناء تشغيلها. تأخذ علم الحركة في الاعتبار حركة النقطة والجسم ونظام الأجسام دون مراعاة أسباب الحركة. يتم وصف الحركة بواسطة متجه للكميات مثل الإزاحة والسرعة والتسارع جنبًا إلى جنب مع إشارة إلى الإطار المرجعي. يتم حل المشكلات المختلفة في علم الحركة باستخدام معادلة الحركة.
الميكانيكا - الإحصائيات: الكميات الأساسية
يمتد تاريخ الميكانيكا لأكثر من قرن. تم تطوير المبادئ الأساسية للإحصاء منذ زمن طويل. كانت هناك حاجة إلى جميع أنواع الرافعات والطائرات المائلة وغيرها من المبادئ خلال الحضارات المبكرة لبناء ، على سبيل المثال ، هياكل ضخمة مثل الأهرامات.
الكميات الأساسية في الميكانيكا هي الطول والوقت والكتلة والقوة. الثلاثة الأولى تسمى مطلقة ، مستقلة عن بعضها البعض. القوة ليست قيمة مطلقة لأنها مرتبطة بالكتلة والتغيرات في السرعة.
الطول
الطول هو قيمة تستخدم لوصف موضع نقطة في الفراغ بالنسبة لنقطة أخرى. هذه المسافة تسمى الوحدة القياسية للطول. الوحدة القياسية المقبولة عمومًا لقياس الطول هي المتر. هذا المعيارتم تطويره وتحسينه على مر السنين. في البداية ، كان جزء واحد من عشرة ملايين من ربع سطح الأرض ، والذي كان من الصعب جدًا إجراء القياسات به. في 20 أكتوبر 1983 ، تم تعريف العداد على أنه طول المسار الذي يسلكه الضوء في فراغ في 1 / 299.792.458 من الثانية.
الوقت
الوقت هو فاصل زمني معين بين حدثين. الثانية هي وحدة الوقت القياسية المقبولة عمومًا. تم تعريف الثانية في الأصل على أنها 1/86.4 من متوسط فترة دوران الأرض على محورها. في عام 1956 ، تم تحسين تعريف الثانية إلى 1 / 31.556 من الوقت الذي تستغرقه الأرض لإكمال ثورة واحدة حول الشمس.
كتلة
الكتلة هي خاصية للمادة. يمكن اعتباره كمية المادة الموجودة في الجسم. تحدد هذه الفئة تأثير الجاذبية على الجسم ومقاومة التغيير في الحركة. هذه المقاومة للتغيير في الحركة تسمى القصور الذاتي ، والتي تنتج عن كتلة الجسم. وحدة الكتلة المقبولة عمومًا هي الكيلوغرام.
القوة
القوة وحدة مشتقة ، لكنها وحدة مهمة جدًا في دراسة الميكانيكا. غالبًا ما يتم تعريفه على أنه عمل جسم على آخر ، وقد يكون أو لا يكون نتيجة اتصال مباشر بين الهيئات. تعتبر قوى الجاذبية والقوى الكهرومغناطيسية أمثلة على نتيجة مثل هذا التأثير. هناك نوعان من مبادئ التأثير ، للقوى التي تميل إلى تغيير حركات النظام والتي تميل إلىتشوهات. الوحدة الأساسية للقوة هي نيوتن في نظام SI والجنيه في نظام اللغة الإنجليزية.
معادلات التوازن
ثابت يعني أن الأشياء المعنية صلبة تمامًا. يجب أن يكون مجموع جميع القوى المؤثرة على الجسم أثناء الراحة مساويًا للصفر ، أي أن القوى المعنية توازن بعضها البعض ويجب ألا يكون هناك ميل للقوى القادرة على قلب الجسم حول أي محور. هذه الشروط مستقلة عن بعضها البعض ، ويشكل تعبيرها في الشكل الرياضي ما يسمى بمعادلات التوازن.
هناك ثلاث معادلات توازن ، وبالتالي لا يمكن حساب سوى ثلاث قوى غير معروفة. إذا كان هناك أكثر من ثلاث قوى غير معروفة ، فهذا يعني أن هناك مكونات في الهيكل أو الماكينة أكثر مما هو مطلوب لدعم أحمال معينة ، أو أن هناك قيودًا أكثر من اللازم لمنع الجسم من الحركة.
تسمى هذه المكونات أو القيود غير الضرورية فائضة عن الحاجة (على سبيل المثال ، الجدول الذي يحتوي على أربعة أرجل به واحد زائد) ، ونظام القوى غير محدد بشكل ثابت. عدد المعادلات المتاحة في الإحصائيات محدود ، لأن أي جسم صلب يبقى صلبًا تحت أي ظرف من الظروف ، بغض النظر عن الشكل والحجم.
