მექანიკის დარგებია: კინემატიკა, დინამიკა და სტატიკა.

კინემატიკა – (ბერძნ. κινέω – მოძრაობა). მექანიკის დარგი, რომელიც იკვლევს სხეულთა მოძრაობის გეომეტრიულ თვისებებს მათი მასის და მათზე მოქმედი ძალების გათვალისწინების გარეშე. აქ განიხილება კლასიკური მექანიკის კინემატიკა. თუ სხეულები მოძრაობენ სიჩქარეებით, რომლებიც სინათლის სიჩქარესთან ახლოსაა, მათ მოძრაობას რელატივისტური მექანიკა აღწერს, ხოლო მიკროობიექტების მოძრაობას კვანტური მექანიკა სწავლობს.

კვლევის ობიექტის მიხედვით კინემატიკა იყოფა ორ ნაწილად: 1) წერტილისა და მყარი სხეულის კინემატიკა; 2)დეფორმირებადი ნაწილაკის და დეფორმირებადი უწყვეტი გარემოს კინემატიკა. წერტილისა და მყარი სხეულის კინემატიკის ძირითად ამოცანას წარმოადგენს მოცემული ათვლის სისტემის მიმართ წერტილების ან სხეულების მოძრაობის აღწერა მათემატიკური განტოლებების, გრაფიკების და ცხრილების საშუალებით და მათი მოძრაობის კინემატიკური მახასიათებლების განსაზღვრა. მოცემული ათვლის სისტემის მიმართ წერტილის ან სხეულის მდებარეობას ერთმანეთისაგან დამოუკიდებელი q1,q2,...,qn პარამეტრების, ანუ კოორდინატების ერთობლიობა განსაზღვრავს, რომელთა რაოდენობა თავისუფლების ხარისხთა რიცხვს ემთხვევა. ეს რიცხვი წერტილის შემთხვევაში არ აღემატება 3–ს, ხოლო მყარი სხეულის შემთხვევაში არ აღემატება 6-ს. იმისათვის, რომ მოცემული ათვლის სისტემის მიმართ სხეულის მოძრაობა აღვწეროთ, უნდა ვიცოდეთ დროის ნებისმიერ მომენტში სხეულის მდებარეობა ამ სისტემის მიმართ. მათემატიკურად ეს იმას ნიშნავს, რომ qi კოორდინატების t დროზე დამოკიდებულება უნდა ვიცოდეთ. q1 = f(t),q2 = f(t),...,qn = f(t) (*) განტოლებებს, რომლებიც მოცემული ათვლის სისტემის მიმართ წერტილის ან სხეულის მოძრაობის კანონს განსაზღვრავენ, კინემატიკური მოძრაობის განტოლებები ეწოდება. სისტემაში შემავალი თითოეული f ფუნქცია ცალსახა და ორჯერ დიფერენცირებადი უნდა იყოს. პირველი მოთხოვნა იმ ფაქტის კონსტანტაციაა, რომ დროის ერთსა და იმავე მომენტში სხეული მხოლოდ ერთ წერტილში შეიძლება იმყოფებოდეს. მეორე მოთხოვნა ედება იმის გამო, რომ მოძრაობის კინემატიკური მახასიათებლები დროის მიხედვით პირველი და მეორე რიგის წარმოებულებს წარმოადგენენ.

თავისუფალი წერტილის მოძრაობა აღიწერება (*) ტიპის სამი განტოლებით. მოძრაობის კინემატიკური მახასიათებლებია სიჩქარე და აჩქარება. მყარი სხეულის მოძრაობის უმარტივესი სახეებია გადატანითი მოძრაობა და ბრუნვითი მოძრაობა. გადატანითი მოძრაობის დროს სხეულის ყველა წერტილი ერთნაირად მოძრაობს, ამიტომ საკმარისია მოცემული სხეულის მხოლოდ ერთი წერტილის – ე. წ. პოლუსის – მოძრაობის განხილვა. უძრავი ბრუნვის ღერძის გარშემო ბრუნვის დროს სხეულს ერთი თავისუფლების ხარისხი გააჩნია და მისი მდებარეობა მობრუნების φ კუთხით ხასიათდება. ამ მოძრაობის კანონია φ = f(t). მოძრაობის კინემატიკური მახასიათებლებია კუთხური სიჩქარე ω და კუთხური აჩქარება ε.

ხოლო ნიუტონმა ma ნამრავლი ერთი ახალი სიდიდით F გამოსახა, რომელსაც ძალა უწოდა. განზომილების ერთეული კი ნიუტონი დაერქვა. ასე გაჩნდა ნიუტონის მეორე კანონი.

ნიუტონის კანონები — დინამიკის სამი ძირითადი კანონი, სხეულზე ძალის მოქმედებისა და მის მოძრაობის შესახებ. კანონები ჩამოაყალიბა ფიზიკოსმა ისააკ ნიუტონმა თავის ნაშრომში „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica“, რომელიც გამოქვეყნდა 1687 წლის 5 ივლისს.

ნიუტონის პირველი კანონი

არსებობს ათვლის ისეთი სისტემები, რომელთა მიმართაც სხეული,მოძრაობს წრფივად და თანაბრად და ინარჩუნებს მუდმივ სიჩქარეს, თუ მასზე სხვა სხეულებს ზემოქმედება კომპენსირებულია.

თვით ამ მოვლენას, როდესაც სხეული მოძრაობის სიჩქარეს ინარჩუნებს, მასზე გარეშე ზემოქმედებათა კომპენსირებისას, ინერციას უწოდებენ.

ათვლის ინერციული სისტემა — ათვლის სისტემა, რომლის მიმართ სხეული, გარეშე ზემოქმედებათა კომპენსირებისას, წრფივად და თანაბრად მოძრაობს ან უძრავია.

ნიუტონის მეორე კანონი

სხეულზე მოქმედი ძალა ტოლია სხეულის მასისა და ამ ძალის მიერ მინიჭებული აჩქარების ნამრავლისა.

მეორე კანონის ფორმულები გამოისახება შემდეგნაერად:

სადაც არის სხეულის აჩქარება, — სხეულზე მოქმედი ძალა და — სხეულის მასა.

სხეულები ერთმანეთზე მოქმედებენ ძალებით, რომლებიც მიმართულია ერთი და იმავე წრფის გასწვრივ, მოდულით ტოლია, ხოლო მიმართულებით — საპირისპირო.

კეპლერის კანონები არ აღმოჩენილა ცარიელ ნიადაგზე. კეპლერს ხელთ ჰქონდა გამოჩენილი დანიელი ასტრონომის, თავისი მასწავლებლის ტინო ბრაგეს (1546-1601) მრავალწლიანი დაკვირვებების შედეგები, ბრაგეს დაკვირვებები შეეხებოდა პლანეტების მოძრაობას მზის ირგვლივ, ეს იყო მზა მასალა და კეპლერს შეეძლო ამ მონაცემების დამუშავება, სისტემაში მოყვანა და აღმოაჩინა კიდეც კანონები, რომლებიც აღწერს პლანეტების მოძრაობას მზის ირგვლივ ეს კანონები კეპლერის კანონების სახელითაა ცნობილი:
- ყოველი პლანეტა მიმოიქცევა მზის ირგვლივ ელიფსურ ორბიტაზე რომლის ერთ-ერთ ფოკუსში მზე იმყოფება;
- მზისა და პლანეტის შემაერთებელი მონაკვეთი დროის ტოლ შუალედებში ტოლი ფართობის ფიგურებს შემოწერს;
- სხვადასხვა პლანეტის ორბიტაზე შემოვლის პერიოდების კვადრატების შეფარდება მზემდე საშუალო მანძილების კუბებთან მუდმივი სიდიდეა.

ბუნებაში არსებობს ენერგიის შენარჩუნების კანონი ან ენერგიის მუდმივობის კანონი, რომელიც მდგომარეობს შემდეგში: ენერგია უკვალოდ არ იკარგება არამედ ერთი სახის ენერგიიდან გარდაიქმნება სხვა სახის ენერგიად. ყველა მოძრავ სხეულს გააჩნია კინეტიკური ენერგია. დედამიწის ზედაპირიდან რაღაც სიმაღლეზე ატანილ სხეულს პოტენციური ენარგია. დედამიწის ზედაპირიდან რაღაც სიმაღლეზე ავიტანოთ ბურთი და გაუშვათ ხელი. ვარდნისას ბურთს გააჩნია ორივე ენერგია, პოტენციურიც და კინეტიკურიც. მაგალითად, როგორც მოძრავ თვითმფრინავს. რამდენითაც შემცირდება ბურთის პოტენციური ენერგია, იმდენით გაიზრდება მისი კინეტიკური ენერგია.ამ სისტემისათვის ენერგია არის რაღაც მუდმივი სიდიდე, რომელიც ერთი სახის ენერგიიდან გარდაიქმნება მეორე სახის ენერგიად, ჯამი კი მუდმივი სიდიდე იქნება, ყოველი ცალკეული მომენტისათვის. Eპ+Eკ=const.თითქოს ბუნებაში ირღვევა ენერგიის მუდმივობის კანონი, მაგრამ ეს ასე არ არის. დადამიწაზე არსებობს ხახუნის, ჰაერის წინააღმდეგობის ძალები, რომლებსაც თავისი წვლილი შეაქვთ ენერგიის დაკარგვაში.

კინეტიკური ენერგია არის დამატებითი ენერგია, რომელსაც ობიექტი (სხეული) იძენს მისი მოძრაობის გამო. სიდიდეს, რომელიც ტოლია სხეულის მასისა და სიჩქარის კვადრატის ნახევრისა, ეწოდება კინეტიკური ენერგია. იგი აღინიშნება ფორმულით E=mv²/2. M მასის უძრავ სხეულს, რომ მიენიჭოს V სიჩქარე, საჭიროა რაღაც ენერგია. გარკვეული სიჩქარით მოძრავი სხეულის კინეტიკური ენერგია ტოლია იმ მუშაობისა, რომელიც უნდა შესრულდეს, რომ უძრავ სხეულს ესმიენიჭოს ეს სიჩქარე. ბურთის გასაგორებლად აუცილებელია ბიძგი, ე.ი. მას უნდა გადაეცეს კინეტიკური ენერგია. ეს ენერგია მით მეტია, რაც მეტი იქნება ბურთის სიჩქარე. ყველა მოძრავ სხეულს გააჩნია კინეტიკური ენერგია. რაც მეტია სხეულის სიჩქარე მით მეტია მისი კინეტიკური ენერგია.

ბერკეტი მცირე ძალის მეშვეობით დიდი ძალის გასაწონასწორებული უმარტივესი მექანიზმი. ბერკეტი მყარი სხეულია, რომელიც ბრუნავს ღერძის გარშემო, ამ ღერძის მართობ სიბრტყეში მდებარე ძალების მოქმედებით. ბერკეტის წონასწორობის პირობა ზოგადად ის არის, რომ ამ სირტყესთან ბრუნვის ღერძის გადაკვეთის წერტილის მიმართ ძალთა მომენტების ალგებრული ჯამი ნულის ტოლია. თუ ბერკეტზე მოქმედებს ორი ძალა (მამოძრავებელი P და წინააღმდეგობის Q), მაშინ ბერკეტის წონასწორობის პირობაა: Pa=Qb, სადაც a და b - ბერკეტის მხრებია. მაშასადამე, მამოძრავებელი ძალა იმდენჯერ ნაკლები იქნება წინააღმდეგობის ძალაზე, რამდენჯერაც a მხარი მეტია b მხარზე; მაგრამ ამვე დროს რამდენჯერაც a მხარი მეტია b მხარზე, იმდენჯერ A წერტილის გადაადგილება მეტია B წერტილის გადაადგილებაზე. ე. ი. რამდენჯერაც ვიგებთ ძალაში, იმდენჯერ ვაგებთ გადაადგილებაში (მექანიკის „ოქროს წესი“).

ბერკეტის წონასწორობის პირობა, როცა მასზე სიმძიმის ძალა მოქმედებს, მოგვცა არქიმედემ (ძვ. წ. III საუკუნე); წონასწორობის ზოგადი პირობა ძალთა მომენტების საშუალებით ფრანგმა მათემატიკოსმა პ. ვარინიონმა მიიღო (1687). ბერკეტს, როგორც უმარტივეს იარაღს, უხსოვარი დროიდან იყენებენ. ამჟამადაც ტექნიკაში იგი მრავალი მექანიზმისა და მანქანის შემადგენელი ნაწილია.

ჰიდროდინამიკაში ტურბულენტობა ან ტურბულენტური დინება არის სითხის მოძრაობის რეჟიმი, რომელიც ხასიათდება დინების ქაოსური ცვლილებით. ეს გულისხმობს დინების მახასიათებელი წნევისა და სიჩქარის სწრაფ და შემთხვევით ცვლილებას სივრცესა და დროში. დინებას, რომელიც არ არის ტურბულენტური ლამინარული ეწოდება. მიუხედავდ იმისა, რომ არ არსებობს ზუსტად დადგენილი კავშირი რეინოლდსის რიცხვსა და დინების ტურბულიზაციას შორის, დინებები, რომლებიც რეინილდსის რიცხვის დიდი მნიშვნელობებით ხასიათდებიან როგორც წესი ტურბულენტურია, ხოლო ის დინებები, რომლებიც რეინოლდსის რიცხვის დაბალი მნიშვნელობები აქვთ, ლამინარულ რეჟიმში არიან. მილში სითხის მოძრაობისთვის, თუ რეინოლდსის რიცხვი 4000-ზე მეტია, მაშინ დინება როგორც წესი ტურბულენტურია, ხოლო თუ რეინოლდსის რიცხვი 2000-ზე ნაკლებია, მაშინ ნაკადი ლამინარულია. საშუალედო მნიშვნელობებს (2100 < Re < 4000) კი გარდამავალი არე ეწოდება.

ჰიდროდინამიკა ფიზიკის დარგია, რომელიც სწავლობს სითხისა და გაზების დინების დინამიკას. უწყვეტი გარემოს ფიზიკის სხვა დარგების მსგავსად ჰიდროდინამიკული მიდგომა პირველ რიგში გულისხმობს რეალური გარემოდან, რომელიც სხვადასხვა მოლეკულებისა და ატომებისგან შედგება, გადასვლას აბსტრაქტული უწყვეტი გარემოს მიახლოებაზე, რომლისთვისაც ხდება მოძრაობის განტოლებების ჩაწერა. ჰიდროდინამიკის დარგს, რომელიც აირების მოძრაობას შეისწავლის აეროდინამიკა ქვია.

ლამინარული დინება არის სითხის ან აირის მოძრაობა რომლის დროსაც ნივთიერება მოწესრიგებულად მოძრაობს პარალელურ შრეებად. ჰიდროდინამიკაში ლამინარული დინება არის სითხის მოძრაობის რეჟიმი, რომელსაც მისი საპირისპირო ტურბულენტური რეჟიმისგან იც ხასიათდება იმპულსის ძლიეირ დიფუზიით და სუსტი კონვექციით.

უგანზომილებო პარამეტრი, რეინოლდსის რიცხვი არის ძირითადი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს, იქნება სითხის დინება ლამინარული თუ ტურბულენტური. მრგვალ მილში სითხის დინების შემთხვევაში თუ რეინოლდსის რიცხვი 2300-ზე ნაკლებია, დინება როგორც წესი ლამინარულია, თუმცა, რეინოლდსის რიცხვის ის მნიშვნელობა, რომლის დროსაც ხდევა დინების ლამინარული რეჟიმიდან ტურბულენტურ რეჟიმზე გადასვლა დამოკიდებულია დინების გეომეტრიის დეტალებზე.

სიმკვრივე არის რაიმე ნივთიერების/სხეულის თვისება, რომელიც განიმარტება, როგორც მისი მასა მოსული მოცულობის ერთეულზე. როგორც წესი სიმკვრივე აღინიშნება ბერძნული ρ ასოთი.

მათემატიკურად: სადაც: (გამოითქმის რო) არის სიმკვრივე, არის მასა, არის მოცულობა.

სპექტრი (ლათ. spectrum, ლათ. specter — აჩრდილი) ფიზიკაში — ფიზიკური ერთეულის (ენერგიის, სიხშირის, მასის) განაწილება და აგრეთვე ასეთი განაწილების გრაფიკული წარმოსახვა. საერთოთ იგულისხმება ელექტრომაგნიტური სპექტრი - ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სიხშირეთა სპექტრი. ტერმინი მეცნიერებაში 1671-1672 წლებში შემოიღო ნიუტონმა რომ აეღნიშნა მრავალფერიანი ზოლი, რომელიც ცისარტყელას წააგავდა, რომელიც მზის სხივის სამკუთხედი პრიზმის გასვლის შემდეგ წარმოიშვება.

ოპტიკური მიკროსკოპისგან განსხვავებით ელექტრონულ მიკროსკოპში იყენებენ ელექტრონების ნაკადს და მაგნიტურ ან ელექტრონულ ლინზებს.

ზოგიერთი ელექტრონული მიკროსკოპი უზრუნველყოფს გამოსახულების 2 მილიონჯერ გადიდებას, ამავე დროს უნდა გავიხსენოთ რომ საუკეთესო ოპტიკური მიკროსკოპები მხოლოდ 2000-ჯერ ადიდებენ. როგორც ელექტრონულ, ასევე ოპტიკურ მიკროსკოპებს შეუძლიათ განსზაღვრონ ტალღის სიგრძის დამოკიდებულება.

ელექტრონულ მიკროსკოპებში გამოიყენება ელექტრონული ან მაგნიტური ლინკეზები იმისთვის, რომ მოხდეს ელექტრონების მართვა და გავადდეს ობიექტის რომელიმე კონკრეტული ადგილი.

თეორიულ თუ პრაქტიკული ფიზიკის წარმატებებს უნდა ვუმადლოდეთ ელექტრონისა და მისი თვისებების აღმოჩენას. ეს დაკავშირებულია ელექტრონული ოპტიკის შექმნის საფუძვლებთან. ჰიპოთეზა ელექტრონის ტალღოვანი ბუნების შესახებ ჯერ კიდევ 1942 წელს წარმოიშვა ლუი დე ბროლის მიერ, ხოლო ექსპერიმენტით დამტკიცებული იქნა 1927 წელს კ.დევისონის(აშშ), ლ.ჯერმერის(აშშ), და ჯ.ტომსონის(ინგლისი) მიერ.

ელექტრონული ლინზის წინასიტყვაობად მიიჩნევა 1930-იან წლებში ელ. მიკროსკოპის გამოგონება და შექმნა, რომელიც ააგეს ტალღური ოპტიკის კანონებით, მაგრამ იყენებდნენ ელექტრული და მაგნიტური წყაროების ფოკუსირებისათვის.

1931-ში რ. რუდენბერგმა მიიღო ტრანსიმიური ელექტრონული მიკროსკოპის სქემა, რომელიც იმავე წელს მ. კნოლმა და ე.რუსკამ ააგო, მაგნიტური ლინზების გამოყენებით. (ე. რუსკა ამ ნამუშევრისთვის გახდა 1968 წელს ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკის დარგში).

რასტრული ელექტრონული მიკროსკოპი გამოგონებული იქნა 1952 წელს ჩარლზ ოტლის მიერ, მაგრამ მხოლოდ მთელი რიგი ტექნიკური მიღწევების შემდეგ განიხილეს მე-XX საუკუნის 60-იან წლებში. ამ გამოგონებამ დიდი გამოხმაურება ჰპოვა მეცნიერებასა და ტექნიკაში.

1979 წელს ციურიხში გერდომ ბინიგომისა და ჰაირნიხ რორერმა გამოიგონეს დამასკანირებელი გვირაბისებური ელექტრონული მიკროსკოპი. ეს მიკროსკოპი აგებულებით მარტივია, მაგრამ იგი განსაზღვრავს ატომის შეთავსებას ზედაპირთან. თავიანთი ქმნილებისთვის ბონინგემმა და რორერმა (ე. რუსკასთან ერთად) მიიღეს ნობელიის პრემია ფიზიკის დარგში.

ლაზერული (ინგლ. laser, შემ. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — «სინათლის გაძლიერება იძულებული გამოსხივების მეშვეობით», «ოპრიკური კვანტური გენერატორი»), - მოწყობილობა, რომელიც გარდაქმნის ტუმბვის ენერგიას კოგერენტალურ, მონოქრომატიკულ, პოლარულ და გამოსხივების მიმართულ ნაკადს. ლაზერის სამუშაოს საფუძვლად ითვლება ინდუცირებული გამოსხივების კვანტურ მექანიკური მოვლენა. ფიზიკური საფუძველზე ლაზერული ოპერაცია კვანტური მექანიკა ფენომენი სტიმულირება (ინდუცირებული) გამოსხივება. არსებობს ლაზერთა ნაირსახეობის დიდი რაოდენობა, რომლებიც იყენებდნენ ნივთიერების აგრეგატულ მდგომარეობებს. ლაზერების უნიკალურმა შესაძლებლობებმა მისცეს საშუალება გამოყენებული იქნას მეცნიერებისა და ტექნიკის მრავალ სფეროში.

ფიზიკაში ელექტრული ველი არის ელექტრომაგნიტური ველის ერთ-ერთი შემადგენელი - მატერიის განსაკუთრებული ფორმა, რომელიც არსებობს დამუხტული სხეულების მახლობლად. ელექტრული ველი ასევე წარმოიქმნება დროში ცვლადი მაგნიტური ველის მიერ. ელექტრული ველი უხილავია, მაგრამ მისი დამზერა შესაძლებელია მისი მოქმედებით დამუხტულ სხეულებზე.

ელექტრული ველის რაოდენობრივი აღწერისთვის განსაზღვრავენ ელექტრული ველის დაძაბულობას. სივრცის მოცემულ წერტილში მისი მნიშვნელოვბა ტოლია ამ წერტილში მოთავსებულ საცდელ მუხტზე მოქმედი ძალის ფარდობისა ამ მუხტის q სიდიდეზე:

კლასიკურ ფიზიკაში მაქსველის განტოლებები აღწერს ელექტრული ველის, მაგნიტური ველის, მუხტებისა და დენების ბმულ ევოლუციას.

ლორენცის ძალა აღწერს თუ რა ძალით მოქმედებს ელექტრომაგნიტური ველი რაიმე მუხტზე.

ელექტროტექნიკა, მეცნიერებისა და ტექნიკის დარგი, რომელიც შეისწავლის ელექტროენერგიის გამომუშავებისა და პრაქტიკული გამოყენების საკითხებს. ელექტროტექნიკის ფართოდ გავრცელება იმით აიხსნება, რომ ელექტროენერგიას აქვს რამდენიმე უპირატესობა ენერგიის სხვა სახეობებთან შედარებით. კერძოდ, იგი იძლევა დიდი სიმძლავრის ელექტროენერგიის კონცენტრირებული გამომუშავების შესაძლებლობას; ადვილად გადაიცემა მოხმარების ადგილზე; მარტივი გასანაწილებელია ელექტრულ ქსელებში; იოლად გარდაიქმნბა სხვა სახის ენერგიად და სხვა.

მაგნიტურ ველს აჩენს დროში ცვლადი ელექტრული ველი, ნაწილაკების საკუთარი მაგნიტური მომენტი ან ელექტრული დენი.

მაგნიტური ველი ვლინდება მისი ზემოქმედებით მოძრავ დამუხტულ სხეულებზე, დენებზე ან სხეულებისა და ნაწილაკების მაგნიტურ მომენტზე. ძალას, რომლითაც ელექტრომაგნიტური ველი მოქმედებს დამუხტულ ნაწილაკზე ლორენცის ძალა ეწოდება. ამ ძალის მაგნიტუ ველთან ასოცირებულ ნაწილს კი ლორენცის ძალის მაგნიტური ნაწილი. ძალა, რომლითაც მაგნიტური ველი მოქმედებს მასში მოძრავ მუხტზე მიმართულია მუხტის სიჩქარისა () და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორის პერპენდიკულარულად.