Mechanikadział opisujący ruch i odkształcenie ciał materialnych lub ich części na skutek ich wzajemnych oddziaływań oraz badający stan równowagi między nimi.
Kinematykadział mechaniki zajmujący się matematycznym opisem układów mechanicznych oraz badaniem geometrycznych właściwości tego ruchu. Kinematyka abstrahuje od działających sił i bezwładności ciał.Podstawowe pojęcia kinematyki to: przestrzeń,cza,współrzędne,tor ruchu,prędkość, przyspieszenie,prędkość kątowa,przyspieszenie kątoweRuchw fizyce to zmiana położenia ciała odbywająca się w czasie, postrzegana przez obserwatora zwanego układem odniesienia. Parametry opisujące ruch:przemieszczenie - zmiana położenia względem przyjętego układu odniesienia,tor - linia, po której porusza się ciało: ,w ruchu prostoliniowym torem jest linia prosta ,w ruchu krzywoliniowym torem jest linia krzywa ,droga - długość odcinka toru ,czas - różnica, między chwilą końcową a początkową ruchu Klasyfikacja ruchówPodział ze względu na toru ruchu:,prostoliniowy,po okręgu - najprostszy przypadek ruchu krzywoliniowego ,po elipsie - ruch w polu sił centralnych ,po paraboli - ruch w polu jednorodnym Klasyfikacja ruchówPodział ze względu na wartości prędkości:jednostajny - prędkość nie zmienia się ,zmienny - prędkość zmienia się ,jednostajnie zmienny - zmiany prędkości są jednakowe w jednakowych przedziałach czasu,przyspieszony - prędkość zwiększa się ,opóźniony - prędkość maleje ,niejednostajnie zmienny Dynamikadział mechaniki zajmujący się ruchem ciał materialnych w zależności od działających na te ciała siłStatyka - dział dynamiki zajmujący się przypadkami, gdy działające na ciało siły równoważą sięKinetyka - dział dynamiki zajmujący się poruszającymi się pod działaniem sił ciałami materialnymiPodstawowe prawa rządzące ruchem sformułował I. Newton ZasadyDynamikiPunktuMaterialnego
(zasady Newtona) IJeśli na ciało nie działa żadna siła lub siły działające na ciało równoważą się (czyli siła wypadkowa ma wartość zero), ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.IIJeśli siły działające na ciało nie równoważą się (czyli siła wypadkowa jest różna od zera), to ciało porusza się ruchem zmiennym z przyspieszeniem wprost proporcjonalnym do siły wypadkowej, a współczynnikiem proporcjonalności jest odwrotność masy ciała.IIIJeśli ciało A działa na ciało B siłą F (akcja), to ciało B działa na ciało A siłą (reakcja) o takiej samej wartości i kierunku, lecz o przeciwnym zwrocie.Rodzaje sił mechanicznych działających w sporcie (1)bezwładn- prostoliniowa, odśrodkowagrawitacji Ziemi, Księżycatarcia statycznego, kinetycznegooporu ośrodka płynów: cieczy, gazuRodzaje sił mechanicznych działających w sporcie (2)naprężeń ciał stałych sprężystości statycznej, kinetycznejparcia / ciśnienia wyporu Rodzaje sił mechanicznych działających w sporcie ruchu powietrza wiatr, unoszenieruchu wodyfal, prądów, pływuciągu / siła nośna rozproszenia / eksplozji Rodzaje sił mechanicznych działających w sporcie odrzutu zewnętrzny efekt działania sił mięśniowych własnych, trenera, partnerów, przeciwnikówdziałanie silników spalinowych, elektrycznychDynamika - podstawowe wielkości,ruch postępowy,masa,siła,pęd,ruch obrotowy,moment bezwładności,moment siły,moment pędu, Dynamika - podstawowe wielkościenergia kinetyczna w ruchu postępowym,energia kinetyczna w ruchu obrotowym,energia potencjalna,praca,mocZasada zachowania pęduJeżeli na jakiś układ ciał nie działają siły (oddziaływania) zewnętrzne, wtedy układ ten ma stały pęd. jeżeli F = 0, to p = const Zmienić pęd układu może tylko siła działająca z zewnątrz układu.m1V1=m2V2 przykłady 1)statek zderza się z krą lodową i grzęźnie w niej - pęd statku i kry po zderzeniu jest taki sam jak pęd statku przed zderzeniem.2)kula uderza w deskę i przebija ją na wylot, zmniejszając przy tym swoją prędkość - kula oddaje część swojego pędu desce.Zasada zachowania energiiJedna z podstawowych zasad fizyki mówiąca, że w każdym izolowanym układzie fizycznym całkowita suma energii jest stała (nie zmienia się w czasie)Prawo zachowania energii mechanicznej Zasada, która mówi, że podczas ruchu ciała bez sił niezachowawczych (tj. oporu, tarcia, lepkości itp.) jego całkowita energia mechaniczna, (czyli suma energii kinetycznej i potencjalnej) się nie zmienia.EM=EK+EPZgodnie z zasadą zachowania energii, praca wykonana nad danym układem bez maszyny prostej oraz z użyciem dowolnego zbioru maszyn prostych jest zawsze taka sama. Korzyść polega na tym, że możemy np. użyć mniejszej siły, ale wówczas musimy pokonać dłuższą drogę.Przykładem może być drążek użyty jako dźwignia prosta, którą podnosimy ciężki przedmiot działając mniejszą siłą niż ciężar danego przedmiotu, ale rękoma pokonujemy drogę odpowiednio większą od tej, którą pokona podnoszony ciężar.Maszyny prostePodstawowymi maszynami prostymi jest dźwignia i równia pochyła, pozostałe maszyny są rozwinięciem lub szczególnym przypadkiem wyżej wymienionych.Podstawowe maszyny proste to:obrotowe dźwignia kołowrót przekładnia (zębate, cierne, pasowe, łańcuchowe, śrubowe) blok (krążek) / wielokrążek przesuwne równia pochyła klin śruba Wyznaczanie ogólnego środka ciężkości ciała człowieka metodą dźwigni jednostronnejRóżnice położenia OSC mogą wynikać z: płci,wieku,budowy ciała,grupy zawodowej lub sportowej
Biomech - bada właściwości mechaniczne tkanek, narządów, układów oraz ruch mechaniczny żywych organizmów - jego przyczyny i skutki. Przyczynami ruchu są siły: zewnętrzne (zwłaszcza ciężkości) i wewnętrzne (zwłaszcza mięśniowe). Skutkiem jest zmiana położenia ciała własnego lub ciał obcych. b. inżynieryjna - modele i układy człowiek-maszyna b. medyczna - anatomia, fizjologia, ortopediab. ogólna - metodologia, struktury funkcjonalne, sterowanie układów biologicznych, zbieranie danych, b. sportu i ruchów podstawowych Biocybernetyka - cybernetyka biologiczna, nauka zajmująca się badaniem zasad i mechanizmów celowej samoregulacji żywych organizmów oraz wzajemnego oddziaływania organizmów i otaczającego środowiska. Samoregulacja - opiera się ona na tzw. sprzężeniu zwrotnym (biofeedback). Biofeedback - biologiczne sprzężenie zwrotne polega na dostarczaniu człowiekowi informacji zwrotnej („feedback”) o zmianach jego stanu fizjologicznego. Zmiany fizjologiczne organizmu monitorowane są przez odpowiednie urządzenie.Algorytm - w matematyce oraz informatyce to skończony, uporządkowany ciąg jasno zdefiniowanych czynności, koniecznych do wykonania pewnego zadania. Jest to przepis postępowania oparty na schemacie blokowym. Umiejętność posługiwania się powyższym umożliwia tzw. modelowanie matematyczne lub inaczej abstrakcyjne na papierze lub w komputerze. Informatyka - dziedzina nauki i techniki zajmująca się przetwarzaniem informacji - w tym technologiami przetwarzania informacji oraz technologiami wytwarzania systemów przetwarzających informacje. Metrologia. Nauka o pomiarach wielkości fizycznych. Obejmuje wzorce jednostek fizycznych oraz metody i sprzęt pomiarowy.Metrologia dostarcza informacji o świecie, które z kolei służą do charakterystyki własności ciał, zjawisk czy procesów. Wielkość fizycznaMierzalna cecha ciała lub zjawiska. Wartość wielkości fizycznej uzyskujemy poprzez określenie liczby jej jednostek.Jednostka fizycznaWartość wielkości fizycznej, przyjęta umownie w celu dokonywania pomiarów. Jej podstawowym wymiarem jest wartość 1,0. W układach jednostek miar wyróżnia się następujące rodzaje jednostek miar:jednostki podstawowe - zdefiniowane przez opis doświadczenia umożliwiającego wybór określonej wartości tej wielkości, np. metr w układzie SI. jednostki pochodne - jednostki zdefiniowane przez odniesienie do jednostek podstawowych, np. jednostka siły niuton (N) ma wymiar kg*m/s². jednostki wielokrotne i jednostki podwielokrotne (ułamkowe) - pomocnicze jednostki tej samej wielkości, stosowane w celu łatwiejszego wyrażania określonych przedziałów, np. jednostka długości kilometr (km), 1 km = 1000 m. Tworzone są zazwyczaj przez dodanie przedrostka do jednostki podstawowej dla danej wielkości. Zestawienia jednostek różnych wielkości, ale powiązanych z sobą, to układy jednostek. Najważniejszym układem jest obecnie obowiązujący w większości państw świata układ jednostek fizycznych o nazwie układ SI: 7 jednostek podstawowych: metr - m - podstawowa jednostka długości, to odległość, jaką pokonuje światło w próżni w czasie 1/299 792 458 skilogram - kg masy sekunda - s - podstawowa jednostka czasuamper - A - natężenia prądu elektrycznegokelwin - K - temperaturymol - mol - liczności materii kandela - cd - światłości, natężenia światła 2 jednostki uzupełniające: radian - rad - jednostka miary kąta płaskiego steradian - sr - jednostka miary kąta bryłowegoAnglosaskie jednostki długości:1 cal = 2,54 cm (12 linii)1 stopa = 30,48 cm (12 cali)1 yard = 91,44 (3 stopy)1 mila = 1609,3 m (1760 jardów) (mila rzymska 1481,5 m)Przyrządy pomiaroweCzas - chronometr, klepsydra, stoper, zegar, zegar atomowy, zegar słonecznyPrędkość - prędkościomierz, wariometrDługość/odległość - liniał krawędziowy, mikromierz, suwmiarka, dalmierzWysokość - altymetr = wysokościomierzGłębokość - batometrPole powierzchni - planimetrKąt - kątomierz, goniometr, kątownikSiła - dynamometr = siłomierzMasa - wagaBłędy pomiaroweBłąd bezwzględnye=xi-xpXi - wartość zmierzonaXp - wartość poprawiona (wartość zmierzona przy pomocy najdokładniejszego przyrządu lub wielkość średnia pomiaru).Błąd względny (procent popełnionego błędu) Źródła niepewnościBłąd systematyczny:metodywzorcowaniaBłąd przypadkowyparalaksy histerezy (spowodowany np. tarciem, albo luzami części ruchomych)niestałościdyskretyzacji (przechodzenie z funkcji ciągłej w nieciągłą)interpolacji (przechodzenie z funkcji nieciągłej w ciągłą)Metody pomiaroweSposób odczytu wynikubezwzględne: równania matematyczne (np. V=s/t)porównawczewychyłoweróżnicowezeroweSposób prowadzenia pomiarumechaniczneelektromechaniczne i elektryczneoptycznemodelowe