מכניקת המוצק
מכניקת המוצק הוא תחום בהנדסה העוסק בשינויים במצבו של מוצק כתוצאה מכוחות המופעלים עליו. התחום כולל ענפים כמו דינמיקה, תורת חוזק החומרים ותורת הרטט (תנודות), ומהווה את אחד מהיסודות של ההנדסה המכנית.
יסודות
אבני הבניין הבסיסית של מכניקת המוצק היא כוחות והזזות. כוחות אלה מתחלקים לשני סוגים עיקריים:
- כוחות גוף- שהם כוחות הפועלים על כל נקודה בגוף בצורה שווה ומתוארים על ידי וקטור. דוגמה אופיינית לכך היא כוח הגרביטציה.
- כוחות שטח - מתוארים על ידי טנסור.
ההזזות יכולות להיגרם כתוצאה מכוחות שמופעלים על הגוף, או כתוצאה של התפשטות או התכווצות הגוף כפועל יוצא של טמפרטורה.
מכניקת המוצקים מנסה להגדיר את יחסי הגומלין בין ההזזות והכוחות כפונקציה של תנאי השטח והחומר הקיימים בבעיה.
לפי החוק השני של ניוטון, ההזזות והכוחות מתקשרים זה לזה על ידי המשוואה הדיפרנציאלית: כאשר u היא ההזזה m היא מסת הגוף ו-F הוא הכוח.
דינמיקה עוסקת בתנועת הגופים כאשר ההנחה הבסיסית היא שהגוף אינו משנה את צורתו בזמן הפעלת הכוחות עליו. ואילו תורת התנודות עוסקת בהשפעתן של תנועות מחזוריות על מצבו של הגוף.
מאמצים ועיבורים
כאשר עוסקים בתורת החוזק הכוח מומר לעומס או מאמץ המסומנים כ . ובמקום להיות וקטור הוא הופך להיות לטנסור. גם ההזזות מומרות למעוותים (או עיבורים). בעיקרון המעוותים הם שינויים בצורת הגוף יחסית למצבו הראשוני. המעוותים גם הם בדומה לעומסים הינם מבנים מתמטיים של טנסורים.
במקרה זה החוק המקשר בין המעוותים לעומסים נקרא החוק הקונסטיטוטיבי או בשמו הנפוץ יותר : חוק הוק. הגדרה בסיסית למעוות הינה: . כאשר L הינו האורך הסופי, L0 האורך ההתחלתי.
