Jatkuvan aineen mekaniikka
Wikipedia
Jatkuvan aineen mekaniikka eli kontinuumimekaniikka on mekaniikan haara, joka tutkii jatkuvan aineen teoriaa. Jatkuvan aineen mekaniikka sisältää sekä kiinteiden aineiden että fluidien (nesteet ja kaasut) tutkimusta.
Jatkuva aine eli kontinuumi on käsitteenä fysikaalinen approksimaatio, joka yksinkertaistaa tutkittavia ongelmia. Todellisuudessa aine koostuu atomeista, joten sillä on jonkinlainen mikrorakenne. Jatkuvan aineen teoriassa aine jaetaan pieniin osiin, jotka voidaan kutistaa infinitesimaalisen pieniksi antamalla osasten ulottuvuuksien lähestyä nollaa. Tässä ei oteta huomioon aineen mikrorakennetta. Näin saadaan muodostettua differentiaaliyhtälöitä, joita voidaan käyttää erilaisten ongelmien ratkaisuun. Lukemattomien pikkuruisten osasien sijaan voidaan tutkia jatkuvia kenttiä.
Jatkuvan aineen approksimaatio antaa hyvin tarkkoja arvioita, kunhan ei tarkastella liian pieniä (molekyylien suuruusluokkaa olevia) ilmiöitä. Kiinteiden aineiden ja fluidien fysikaaliset lait eivät riipu käytetystä havaintokoordinaatistosta. Siksi jatkuvan aineen mekaniikassa käytetään tensoreita, jotka ovat koordinaatistosta riippumattomia matemaattisia objekteja.
Jatkuvan aineen mekaniikka voidaan jakaa osa-alueisiin (useita vaihtoehtoisia suomennoksia)
- kiinteiden aineiden mekaniikka, lujuusoppi, solidimekaniikka (solid mechanics)
- virtausmekaniikka, virtausoppi, fluidimekaniikka (fluid mechanics), jonka osa-alueita ovat:
- virtausdynamiikka, fluididynamiikka, hydrodynamiikka (fluid dynamics)
- "fluidistatiikka" (fluid statics), yleisimmin hydrostatiikka
- reologia, sijoittuu kiinteiden aineiden ja fluidien tutkimuksen välimaastoon
Jatkuvan aineen mekaniikka |
Lujuusoppi eli kiinteiden aineiden mekaniikka: tutkii jatkuvasti jakautuneita kiinteitä aineita | Elastisuus: aineet, jotka palaavat alkuperäiseen muotoonsa | |
Plastisuus: aineet, jotka muuttavat muotoaan pysyvästi | Reologia: niiden aineiden tutkimus, joilla on sekä kiinteiden aineiden että fluidien ominaisuuksia | ||
Virtausmekaniikka | Ei-newtonilaiset fluidit | ||
Newtonilaiset fluidit |