مکانیک چیست؟
سطح : فوق مقدماتی! – مقدماتی – متوسط - پیشرفته
گویش : عامیانه – کتابی - علمی
توضیح : ممکن است با خواندن این مقاله به شخصیت علمی شما توهین شود. منتظر بمانید تا نوشته های بعد را تایپ کنم!
—————————————
هیچ حرکتی بی دلیل نیست. (جمله ی حکیمانه ای از خودم)
بارها شده که صبحانه ای مفصل خورده ایم. یک لیوان شیرعسل به همراه کیکی خوشمزه! مطمئنا اگر این معجون را خورده باشید حتما بعد آن یک بادی هم از گلو خارج کرده اید! این فرآیند مهیج کاملا بی ربط به مکانیک است اما کمی صبر کنید…
فکر کنید پس ازخوردن این صبحانه یکهو به این فکر افتاده اید که کل مواد در جهان را به چند گروه تقسیم کنید. سفت و نرم؟ نه نمیشود. جای آب کجاست؟ سفت و نرم و شل؟ بهتر شد اما هنوز هم باید فکر کرد. سفت و نرم و شل و شکننده! اوه وضع داره خراب میشه. اینجوری شاید بیست نوع مجموعه بشه تشکیل داد. بهتر نیست بگیم شکننده ها برن تو زیر مجموعه ی سفت ها!؟ اصلا اگه یه ماده ای مثه باد گلویی که ول کردیم باشه چی؟ یه گاز؟ اون کجا میره؟ خب فکر میکنیم. مواد جامد مثل همون کیک، مثل دیوار مثل توپ که قابل لمس و از لحاظ شکلی ثابت هستند همچنین سفت و شکننده هم میتونن باشن. خیلی خوب شد. مایعات هم مثل شیر ، آب و نوشابه بدون گاز! دارید میخندید!؟ همه اینا رو میدنید!؟ خب بی خیال این مطلب بشین چون بقیه اش از این هم واضح تره!
جالبه که دانشمندان قبل ما برای سهولت بررسی علمی ، مواد را به سه دست تقسیم کرده اند. جامد، مایع ، گاز. البته در برخی موارد مرز مشخصی برای یک ماده نمیتوان متصور شد. مثل همان عسل داخل شیر صبحانه مان که اگر تقلبی باشد و مثل آب شل باشد جز دسته مایعات است اما اگر سفت و همراه موم و اصل باشد میشود جامد. خلاصه اینکه دسته بندی فوق محصول تفکر بشر است و نمیتوانیم یکی از این سه نام را روی همه ی مواد جهان بگذاریم. فکرش را بکنید که یخی برداشته ایم و گرمایش میدهیم. واضح است ابتدا جامد بوده سپس مایع شده و سپس تبدیل به گاز میشود. اما این فرایند معروف، یک پروسه ی فیزیکی پیوسته دارد و گذاشتن مرز برای یک محیط پیوسته بی معنیست.
بگذریم! حال اینها چه ربطی به مکانیک دارد؟ حتما عسل را درون شیر هم میزنید نه؟ کیک هم میجوید؟ خب همه ی اینکارها مکانیکیست. در حقیقت مکانیک با مواد کار دارد. مکانیک حتی میتواند بگوید این لیوان شیر به این گندگی! را یک کودک نمیتواند حمل کند چون زورش را ندارد! و صد البته شما میتوانید چون زورش را دارید. اصطلاع عامیانه زور در علم اشتباها! نیرو نام گرفته و واژه ای متفاوت از انرژیست.
مکانیک از دید علم شاخه ای از فیزیک است که در مورد رفتار مواد در معرض نیرو ، جابجایی یا تغییر شکل صحبت میکند. مکانیک علم حرکت است. حرکت مگس در هوا ، انسان روی زمین یا سیاره دور خورشید را توضیح میدهد. مکانیک حتی تاثیر حرکت روی محیط را هم بررسی میکند. مثل حرکت هوا درون اتاق، حرکت دود در آسمان و حرکت باد گلو در جلوی دوستتان!
برگردیم به سه گروه ماده ی خودمان. به نظر شما جامد و مایع و گاز چه شباهت هایی با هم دارند؟ مطمئنا مایع و گاز از لحاظ ولو بودن (همان پخش) مولکول ها بیشتر شبیه هم هستند تا یک ماده ی جامد. پس چه بهتر گروه های سه گانه ی مان را دو گانه کنیم. جامد و سیال. این همان دو خط اصلی علم مکانیک است. بخشی از این علم به جامدات میپردازد و بخشی به سیالات که بخش دوم کمی پیچیده تر از بخش اول است چون بسیاری از سیالات قابل لمس و آزمایش نیستند و باید از نتایج ریاضی برای پیش بینی رفتارشان استفاده کرد. مثلا اگر یک کیک را گاز بزند به راحتی میتوان فهمید چه بلایی سر کیک آمده از کجا و با چه زاویه ای بریده شده و … ولی اگر کسی آروغ بزند عمرا کسی بتواند رد آروغش را تعقیب کند!( البته اگر شخص دود سیگار درون دهنش باشد و سپس آروغ بزند کمی این حرکت بو! قابل تشخیص میشود که نوعی از این روش در سیالات برای شناسایی حرکت سیال کاربرد زیادی دارد)
علم مکانیک تاکنون دانشمندان زیادی به خود دیده و به ما هم ربطی ندارد که چه کسی چه کرده اما بهتر است برای اینکه جلوی دیگران ضایع نشویم بدانیم گالیله، کپلر و نیوتن و اینشتین چکار کرده اند. البته زیاد برای فهمیدن کارهای آخرین دانشمند نامبرده تلاش نکنید چون هنوز که هنوزه بر سر فهم نظرات او بحث است.
بگذریم! گفتیم که مکانیک حرکت را درجهان توصیف میکند. از دید مکانیک هیچ حرکتی در جهان بی دلیل نیست. مثلا حرکت ما درون قطار نیروییست که پاهای ما به زمین وارد میکند و بدن را به جلو میکشد یا حرکت خود قطار به دلیل مصرف سوخت و سازو کار مکانیکی تبدیل سوخت به حرکت چرخ هاست.(قطار الکتریکی مکانیزم دیگری دارد). همچنین حرکت زمین بر اساس جاذبه ی متقابل است. البته همان گالیله ی خدا بیامرز با جمع کردن اطلاعات دانشمندان زمان خود خواست به همه ثابت کند که نظر کلیسا در مورد مرکزیت زمین و چرخش همه ی اجرام به دور ما نادرست است. ما الان میدانیم که حکم این اثبات را باید در علم مکانیک جست.
مکانیک حرکات همه ی موجودات زنده و غیر زنده در جهان را تحلیل میکند که از نتایج آن در اختراعات بشری استفاده می شود. هزاران اختراع بشر از دوچرخه و اتومبیل گرفته تا سیستم های خنک کننده و گرما دهنده مدیون علم مکانیک است. به عنوان مثال پاسخ سوالات زیر را در علم مکانیک باید جستجو کرد :
چگونه اتومبیل حرکت میکند؟
چکونه هواپیما از آسمان به زمین نمی افتد؟!
چگونه پنکه هوا را در تهران بیشتر از شمال خنک میکند؟
چگونه درب اتاق به آن سنگینی با یک انگشت باز و بسته میشود؟(البته اگر انگشتتان را نزدیک لولا روی در نگذارید چون زور بیشتری میخواهد!)
چگونه یک یخچال برق میخورد و سرما میدهد؟
چگونه کشتی در آب فرو نمی رود؟
اما نیرو و حرکت چیست که علم مکانیک بر آن پایه بنا شده؟ نیرو همین زوریست که من به دکمه کیبورد وارد میکنم و حرکت هم یک مفهموم عینیست که جهان و زندگی بر آن پایه بنا شده است. مکانیک مدرن حرکت هر ماده در جهان را یا بر اساس جاذبه و فعل و انفعال الکترو مغناطیسی میداند یا کنش و واکنش بین مواد و یا فعل و انفعال مغناطیسی که توضیح این موارد مربوط به علم فیزیک است و ما فقط به همان نتیجه ی کار یعنی حرکت کار داریم!
مکانیک هم مثل هر چیزی قدیم و جدید دارد که در علم به آن کلاسیک و مدرن میگویند که البته هنوز زور مدرن به کلاسیک نرسیده تا آن را از صحنه ی روزگار حذف کند.(با اینکه مکانیک مدرن پتانسیل اینکار را دارد) . مرحوم نیوتن در حقیقت آنچه را که میدید تحلیل کرد و آنچه را که نمیدید ندید گرفت! مکانیک مدرن وقتی بوجود آمد که محدودیت های مکانیک کلاسیک نمایان شد. البته برای ما که روی زمین زندگی میکنیم و تقریبا همه چیزمان عادیست( که این عادی توضیح بسیار دارد) همین مکانیک کلاسیک هم از سرمان زیاد است. مکانیک مدرن در حقیقت حرکات عجیب غریب و سرعت های عجیب غریب تر را توصیف میکند که مکانیک کلاسیک با آن دید ماکروسکوپی قادر به پاسخگویی به آنها نیست.
جالب است بدانیم تا همین ۴۰۰ سال پیش دیدگاه دانشمندان در مورد حرکت با دیدگاه فعلی کاملا متفاوت بود. مثلا از نظر دانشمندان یونانی مثل ارسطو ( که بیشتر فیلسوف بودند تا دانشمند) دلیل اینکه توپ پس از رها شدن به سمت زمین می آید محل ذاتی توپ روی زمین است!( شکافتن یک موضوع فلسفی که امروزه بسیاری فلسفه را حتی علم هم حساب نمیکنند کمی مشکل است. آن زمان به علت نقصان علم، توضیح این مسائل بسیار شیرین بود و به به و چه چه همه را در می آورد.) معنی امروزی این فلسفه بافی این است ” چون توپ دوست دارد به زمین بیاید پس می آید!” خورشید و اجرام آسمانی هم به این دلیل دور زمین میگشتند(البته آن زمان!) چون ذات آنها همین است و این یک پدیده ی فرابشری بود!
باز هم بگذریم! بدانید که مهمترین علوم مرتبط با مکانیک (یا حتی زیر مجموعه ی مکانیک) عمران، هوافضا، مواد و بیومکانیک میباشد. پس بهتر است دانشجویان این رشته ها زیاد خودشان را برای ما نگیرند!!
از اینکه می بینم دوست عزیزم مرتضی یک کار نو و با برنامه مشخص شروع کرده خیلی خوشحالم . امیدوارم که این راه با همکاری همه دوستان به بهترین وجه ادامه پیدا کنه .
امیدوارم کاری که مرتضی شروع کرده ادامه داشته باشه و این سایت تبدیل به یک سایت پربیننده بشه. به مرتضی خسته نباشید میگم و از همه علاقمندان به دنیای اینترنت و علم مکانیک دعوت میکنم که مرتضی را برای تداوم کاری که آغاز کرده کمک کنند.