Mechanika: Porovnání verzí

'''Mechanika''' je obor [[Fyzikafyzika|fyziky]], který se zabývá [[mechanický pohyb|mechanickým pohybem]], tedy přemísťováním [[Těleso (fyzika)těleso|těles]] v  [[fázový prostor|prostoru]] a [[čas]]e a změnami [[velikost]]í a [[tvar tělesa|tvarů]]ů těles]].

Mezi nejčastěji používané [[veličina|veličiny]] v  mechanice patří [[poloha]], [[rychlost]], [[zrychlení]], [[síla]], [[energie]] a [[hybnost]].

Mechanika patří k [[historie| nejstarším]] oborům fyziky a od počátku byla úzce spojena s  [[technika|technickými aplikacemi]], např. s  tvorbou [[mechanický stroj|mechanických strojů]].

Mechanika je založena na principech tvořících obecnější teorii (např. [[speciální teorie relativity]], [[kvantová fyzika|kvantová teorie]], [[teorie chaosu]]).

Ve vztahu k  příčinám studovaného pohybu lze mechaniku rozdělit na

* '''[[kinematika|kinematiku]]''' - Kinematika popisuje [[Mechanický pohyb|pohyb]] těles bez ohledu na příčiny pohybu. Zabývá se studiem pohybu těles jen z &nbsp;[[geometrie|geometrického]] a časového hlediska.<ref name="Kadlčák18">[[Jaroslav Kadlčák]], Jiří Kytýr, Statika stavebních konstrukcí I., VUTIUM, Brno 1998, ISBN 80-214-1204-6, str. 17,18</ref>

* '''[[dynamika|dynamiku]]''' - Dynamika se zabývá příčinami pohybu. Studuje souvislosti mezi pohybem a [[síla|silami]], které pohyb způsobují. Speciálním případem dynamiky je [[statika]], která se zabývá vyšetřováním [[rovnováhaSíla#Rovnováha sil|rovnováhy sil]].<ref name="Kadlčák18"/>

Fyzikální přístup ke studiu reality umožňuje provádět zjednodušení při zachování dostatečné přesnosti výsledku (např. nahrazení [[planeta|planety]] pohybující se v &nbsp;[[Gravitační polegravitace|gravitačním poli]] [[hmotný bod|hmotným bodem]] může být v &nbsp;mnoha případech postačující). Tento přístup umožňuje rozdělit mechaniku na

* '''[[mechanika kontinua|mechaniku kontinua]]''', která zkoumá látku bez zřetele k její diskrétní struktuře. Tento přístup je výhodný např. při studiu [[deformace|deformací]] těles, tedy při zkoumání změn velikosti a tvaru těles. Tento přístup se používá také v &nbsp;[[reologie|reologii]] při vytváření [[reologický model|reologických modelů]].

* '''[[mechanika tuhého tělesa|mechaniku tuhého tělesa]]''' - Vazby v soustavě hmotných bodů jsou dokonale tuhé. [[tuhé těleso|Tuhá tělesa]] nejsou [[deformace|deformovatelná]] (nelze tedy změnit jejich tvar nebo [[objem]]), což znamená, že nepopisují přesně žádné reálné těleso (všechna reálná tělesa jsou totiž deformovatelná). Model tuhého tělesa je však možné využít k &nbsp;popisu [[Otáčeníotáčení|rotace]] tělesa a vyšetřování problémů spojených s konečnými rozměry reálných těles. Model tuhého tělesa je obvykle dobře použitelný při popisu [[pevnépevná skupenstvílátka|pevného skupenství]] látky.

* '''[[mechanika pružného tělesa|mechaniku pružného tělesa]]''' - Vazby v soustavě hmotných bodů nejsou dokonale tuhé, avšak jsou dostatečně tuhé, aby nedocházelo k [[tečení]]. Model [[pružnéTěleso#Reálná tělesotělesa|pružného tělesa]] lze využít ke studiu [[pružnost]]i a [[pevnost (fyzika)|pevnosti]] těles.

* '''[[relativistickáteorie mechanikarelativity|relativistickou mechaniku]]''' - je založena na [[teorie relativity|teorii relativity]], tedy na [[einsteinůvEinsteinův postulát|Einsteinových postulátech]]. Zabývá se rychle se pohybujícími (rychlost pohybu je srovnatelná s [[rychlost světla|rychlostí světla]]) makroskopickými tělesy.

* '''[[kvantová mechanika|kvantovou mechaniku]]''' - je založena na principech [[kvantová teoriefyzika|kvantové teorie]]. Zabývá se mikroskopickými tělesy. Obvykle bývá dále rozdělována na relativistickou a nerelativistickou v &nbsp;závislosti na tom,zda se zabývá pomalu nebo rychle se pohybujícími částicemi.

K &nbsp;prvnímu využívání principů patřících do mechaniky, docházelo již za dob [[Člověk#Systematika rodu|předchůdců]] současného člověka. Bylo to využívání jednoduchých kamenných, kostěných, dřevěných a později také kovových nástrojů, které usnadňovaly každodenní život a přinášely výhodu v &nbsp;boji o přežití. Snadno si lze představit, že se pravěký člověk naučil používat páku k &nbsp;manipulaci s &nbsp;břemeny, využíval vlastnosti pohybu těles při šikmém vrhu, uměl házet oštěpem, později střílet z &nbsp;luku, a znal také chování primitivních plavidel na vodě. Nejstarší nalezené kosterní pozůstatky a kamenné nástroje příslušníka rodu Homo, pocházejí z &nbsp;doby před cca dvěma &nbsp;miliony &nbsp;let.<ref>[[Ivan Štoll]], Dějiny fyziky, Prometheus s.r.o., Praha 2011, dotisk 1. vydání, ISBN 978-80-7196-375-2, str. 23</ref>

Velký pokrok techniky nastal s &nbsp;rozvojem zemědělství, díky jehož trvalejším přebytkům a možnosti tvoření zásob byl umožněn rozvoj řemesel.<ref name="První civilizace"/><ref name="Sokol">Jan Sokol, Moc, peníze a právo; Esej o společnosti a jejích institucích; Vydavatelství a nakladatelství Aleš Čeněk, s.r.o., Plzeň 2007; ISBN 978-80-7380-066-6, str.58</ref> Závlahové zemědělství je spojeno se vznikem prvních civilizací v &nbsp;okolí velkých řek, [[Eufrat]]u a [[Tigris|Tigridu]], [[Nil]]u, [[Indus|Indu]] a [[Žlutá řeka|Žluté řeky]]. Počátky neolitického zemědělství v &nbsp;[[Mezopotámie|Mezopotámii]] a v &nbsp;[[Starověký Egypt|Egyptě]] spadají do doby někdy kolem 8 &nbsp;000 &nbsp;př.n.l.<ref name="První civilizace">[[Ivan Štoll]], Dějiny fyziky, Prometheus s.r.o., Praha 2011, dotisk 1. vydání, ISBN 978-80-7196-375-2, str. 29-48</ref>

[[Soubor:Ur chariot.jpg|vlevo|náhled|Již [[SumerovéSumer]]ové využívali princip kola.]]

[[SumerovéSumer]]ové a [[Babylonie|Babyloňané]] vyvinuli vyspělou techniku, při své stavební činnosti využívali vlastnosti [[Jednoduchý stroj|jednoduchých strojů]] a měřili délky, obsahy, objemy a čas a také vážili. Sumerům pak náleží jedna z největších vymožeností lidstva - vynález [[Kolo|kola]], které je vlastně jednou z aplikací páky.<ref name="První civilizace"/>

[[Starověký Egypt|Egyptská]] kultura se vyvíjela souběžně se sumersko-babylonskou a částečně pod jejím vlivem. Dochovala se zobrazení rovnoramenných vah a závaží v &nbsp;podobě prstenců z &nbsp;drahých kovů. Egypťané projektovali, vytyčovali a stavěli velkolepé stavby, [[Egyptské pyramidy|pyramidy]] a chrámy. Na rozdíl od Babyloňanů nezanechali rozsáhlé knihovny ani systematické záznamy o astronomických úkazech. Přesto víme, že prováděli velmi přesná astronomická pozorování, mimo jiné také pomocí přístroje zvaného ''merchet'', jakéhosi [[vizír]]u.<ref name="První civilizace"/>

[[Čína|Čínská]] civilizace patří k &nbsp;nejstarším na světě, ve 3. tisíciletí př.n.l. vstoupila do doby bronzové. O tisíc let později se rozvíjí pěstování rýže, výroba hedvábí, kolová doprava, vzniká písmo, literatura a věda - matematika, astronomie. Z hlediska přírodovědy patří mezi nejdůležitější spisy ''Kniha proměn'', která se pokouší vystihnout jednotu světa, jeho proměny a hybné síly, vznik a zánik věcí, vztahy nebe a země a místo člověka v přírodě.<ref name="První civilizace"/>

Příchod [[Řekové|Řeků]] z &nbsp;původních sídel kdesi v &nbsp;eurasijských stepích se odehrál někdy začátkem 2. tisíciletí př.n.l. a souvisel s velkým stěhováním nejstarších indoevropských národů. Někdy v &nbsp;8.st.př.n.l., po několika "[[Temné období|temných stoletích]]" vzniká [[Homér]]ova [[Ilias|Iliada]] a [[Odysseia|Odyssea]], jimiž začíná evropská literatura a v &nbsp;7.&nbsp;st.př.n.l. se naplno začíná rozvíjet kultura, filosofie a věda, základ evropského racionálního myšlení a technické civilizace, to vše během několika století, kterým se říká "řecký zázrak". Oproti ostatním dávným civilizacím, které prošly tisíciletým vývojem [[Matematikamatematika|matematiky]], [[astronomie]] a [[Přírodnípřírodní vědy|přírodních věd]], se Řekové začali pokoušet o rozumové, [[Logikalogika|logické]] vysvětlování jevů, hledání a vyjadřování přírodních zákonů, formulování matematických vět a jejich dokazování. Znalost [[geometrie]] umožnila Řekům rozvinout dvě oblasti fyziky - [[Statikastatika|statiku]], tedy část mechaniky zabývající se rovnováhou a [[Katoptrikakatoptrika|katoptriku]], část optiky zabývající se lomem světla a popisem zrcadel. Poprvé oddělili [[náboženství]] a [[Mytologiemytologie|mytologii]] od [[filosofie]] a vytvořili první [[Racionalitaracionalita|racionální]] modely světa.<ref name="Řecko">[[Ivan Štoll]], Dějiny fyziky, Prometheus s.r.o., Praha 2011, dotisk 1. vydání, ISBN 978-80-7196-375-2, str. 51-92</ref>

[[Iónie|IonskáIónská]] přírodní filosofie se zrodila v &nbsp;[[Malá Asie|maloasijském]] [[Milét]]u. Tamní filosofická škola hledala jednotnou podstatu světa v podobě nějaké univerzální pralátky (arché), podobně jako moderní fyzika hledá jednotný základ všech druhů sil. Za prvního z ionských filosofů a vůbec prvního evropského vědce, astronoma, matematika a fyzika považujeme [[Thalés z Milétu|Thaleta z Milétu]] (asi 625-547 př.n.l.). Za pralátku považoval Thales všepronikající a všudypřítomnou vodu. Jeho přítel a žák [[Anaximandros]] s ním v tomto nesouhlasil a za pralátku a prapočátek všeho považoval cosi neurčeného, neomezeného, co nazýval [[apeiron]], princip všeho vznikání a zanikání, které trochu připomíná čínské [[tao]]. Dnes bychom si jí mohli představit třeba jako určitou obdobu [[energie]].<ref name="Řecko"/> Na rozdíl od Tháleta považoval Zemi za válec, který se nachází ve středu světa a volně se v něm vznáší, není ničím poután a na svém místě se udržuje jen tím, že je od všech konců stejně vzdálen. Země nemůže padat "dolů", protože ve světovém prostoru není určeno, kde je "nahoře" a kde "dole". To je geniální myšlenka, Anaximandros zde poprvé použil fyzikální princip symetrie.<ref name="Řecko"/> Dalšími z milétských byli [[Anaximenés]], který považoval za pralátku vzduch (pneuma), [[HerakleitosHérakleitos]], který za pralátku považoval oheň a [[AnaxagorasAnaxagorás]] (500-428 př.n.l.), který je počítán k posledním představitelům ionské filosofie. Pro iónské Řeky byly samozřejmou součástí života [[Loukoťové kolo|kola s loukotěmi]], stavba [[Plachetniceplachetnice|plachetnic]], lodí poháněných [[Veslo|vesly]], používání [[Váhy|vah]], [[olovnice]], [[Vodováhavodováha|vodováhy]], [[úhloměr]]u, [[Kružítkokružítko|kružítka]], [[Kleště|kleští]], kovářského [[měch]]u, [[Pákapáka|páky]], [[klín]]u, [[Kladkakladka|kladky]], [[sifon]]u, [[Vodnívodní hodiny|vodních hodin]].<ref name="Iónové">Ivo Kraus, Fyzika od Tháleta k Newtonovi: kapitoly z dějin fyziky, Academia, Praha 2007, 1. vydání, Edice Galileo, ISBN 978-80-200-1540-2, str. 13</ref>

K dalším, kteří významně zasáhli do dějin matematiky a fyziky a ovlivnili mnohé následovníky, byli [[Pythagoreismus|pythagoreici]], vlastně příslušníci jakési sekty pod vedením [[Pythagoras|Pythagora]] (asi 580-500 př.n.l.). Poprvé uvedli Zemi do pohybu, i když tato myšlenka se prosadila až koncem novověku a astronomicky byla prokázána s konečnou platností až v 18. století. Do jejich řad bývají počítáni [[EmpedoklesEmpedoklés]], [[Filolaos]], [[Eudoxos z Knidu|Eudoxos]], [[Hérakleitos]] a za zakladatele řecké mechaniky je považován [[Archytas|Archytas z Tarentu]] (428-365 př.n.l.). Matematické metody používal i k praktickým fyzikálním aplikacím a k řešení technických problémů. Zabýval se teorií kladky, kola na hřídeli a šroubu, konstruoval mechanizmy poháněné stlačeným vzduchem.<ref name="Řecko"/>

Řekové si nedovedli teoreticky poradit s nejzajímavějšími vlastnostmi přírody, kterou představují pohyb, změna, vznik a zánik věcí. Těmito otázkami se zabývali [[eleaté]] na území jižní Itálie. Nejznámějším z eleatů byl [[ZenonZenón z Eleje|Zenón]] (490-430 př.n.l.), spojovaný s takzvanými [[aporie]]mi, rozpornými myšlenkovými důkazy, podle nichž pohyb a změna nemohou existovat. Teprve objev matematické analýzy v 17. století ukázal, i když ne dokonale, jak popsat mechanický pohyb a jak zacházet s nekonečně malými a nekonečně velkými veličinami.<ref name="Řecko"/>

[[Leukippos z Milétu]] (asi 490-420 př.n.l.) řešil eleatské problémy nekonečné dělitelnosti tak, že při dělení dojdeme až k malým částečkám, které už dělit nelze a nazval je nedělitelnými, tedy [[atom]]y. Obdobně předpokládal, že i prostor má nedělitelné části - amery. Vznikl tak [[atomismus]], který po Leukiposovi rozvíjel [[DemokritosDémokritos]] (asi 460-370 př.n.l.), jehož atomy jsou v neustálém pohybu, který probíhá podle nutnosti, nic není ponecháno náhodě. Jde tedy o strohý mechanický [[determinismus]], podobně jako později u [[Newton]]a.<ref name="Řecko"/>

[[Aristotelés|Aristoteles]], jako pravděpodobně největší z antických filosofů, který ovlivnil evropské myšlení na více než dvě tisíciletí, položil základy formální logiky jako způsobu vědeckého uvažování. Prováděl pozorování a nevyhýbal se ani experimentování. Pokusil se o vysvětlení zákonitostí pohybu jak pozemských, tak nebeských těles a může být v podstatě považován za prvního fyzika, i když převážně spekulativního. V Athénách založil kolem roku 335 př.n.l. vlastní školu [[Lyceum#Lykeion|Lykeion]] (odtud dnešní Lyceumlyceum), ke které náležela velká knihovna. Jeho dílo je nesmírně rozsáhlé a je jedno z největších, jaké kdy jednotlivec vytvořil. V mnoha svých závěrech se mýlil, není však jeho vinou, že jeho učení bylo ve [[středověk]]u [[dogma]]tizováno a tím bohužel zčásti brzdilo vědecký pokrok.<ref name="Aristoteles">Ivan Štoll, Dějiny fyziky, Prometheus s.r.o., Praha 2011, dotisk 1. vydání, ISBN 978-80-7196-375-2, str. 67-74</ref>

Z přelomu 4. a 3. st. př.n.l. se dochovala první známá kniha o mechanice, spis nazvaný ''Mechanické problémy''.<ref name="Múseion"/> Za autora byl považován [[Aristoteles]]Aristotelés, podle novějších výzkumů ale pochází z doby o něco pozdější, a napsal ho pravděpodobně někdo z jeho žáků z [[Peripatos|peripatetické]] školy, pravděpodobně právě [[Archytas|Archytas z Tarentu]]. Někdy se autor uvádí jako "Pseudoaristoteles".

V Řeckých Syracusách působil za vlády [[Hieron II.|Hierona II.]] ve 3.st.př.n.l. největší z matematiků, fyziků a techniků starověku - [[ArchimedesArchimédés]]. Udržoval pravidelnou korespondenci s matematiky v Múseionu. Ve svém díle ''O metodě'', které bylo objeveno až počátkem 20. století, využívá mechaniku a fyzikální představy k intuitivnímu zjištění výsledku a až poté přechází k přesnému důkazu. Zanechal 13 traktátů, věnovaných konkrétním problémům matematiky a fyziky. Pracoval na důkladné teorii mechanické rovnováhy založené na pojmech [[těžiště]] a [[moment síly|statický moment]], které také definoval. Na toto téma se zachoval jeho traktát ''O rovnováze neboli těžištích rovinných obrazců''. Pod [[Eukleidés|Eukleidovým]] vlivem se snažil o [[axiom]]atizaci [[Statikastatika|statiky]].<ref name="Souček">{{Citace monografie