הנדסה מכנית

הנדסה מכנית היא ענף הנדסי המבוסס על מקצועות הפיזיקה והמתמטיקה. הנדסה זו עוסקת במחקר מדעי, תכנון, פיתוח, ייצור ותפעול של מערכות מכניות, כדוגמת מנועים, כלי רכב, מערכות בקרה ואוטומציה, רובוטים, מערכות מיזוג אוויר, ומערכות להפקת אנרגיה ולניצולה.

הנדסה מכנית כוללת בתוכה מגוון תחומים, ביניהם: תכן מכני, מכניקת המוצקים, בחירת חומרים ואפיונם, תכונות מכניות של חומרים, תורת האלסטיות ופלסטיות, תורת המבנים, סטטיקה, דינמיקה, מכניקת שבר, התעייפות וחקר כשל, מערכות רכב, תרמודינמיקה, אווירודינמיקה, אנרגיה ירוקה, והנדסת סביבה, מכטרוניקה-רובוטיקה ובקרה.

חוזק חומרים - תחום הנדסי הבוחן את התנהגותם של גופים מוצקים בהשפעת עומס חיצוני. חוזק חומרים מהווה ענף בהנדסה מכנית, המשמש לצורך תכנון מבנים וחלקי מכונות שיוכלו לתפקד בהתאם לאילוצים סביבתיים שונים. ענף זה נעזר בשיטות מתמטיות ועקרונות פיזיקליים על מנת לנתח את הכוחות הפועלים על הגוף תוך התחשבות בתכונות החומר.

סטטיקה - תחום בפיזיקה החוקר את הכוחות והמומנטים הפועלים על גופים קשיחים הנמצאים במנוחה או בשיווי משקל מכני, תוך התבססות על שלושת חוקי התנועה של ניוטון. החוק הראשון טוען שגוף ישאף תהתמיד בתנועתו (להישאר במנוחה או בתנועה במהירות קבועה), כל עוד לא פועלים עליו כוחות חיצונים. החוק השני עוסק בגוף הנע בתאוצה, וטוען כי תאוצתו של הגוף תלויה במסתו ובכוחות הפועלים עליו. החוק השלישי עוסק בפעולה ותגובה. כאשר גוף מפעיל כוח על גוף אחר, קיים כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו שהגוף האחר מפעיל על הגוף הראשון.

זרימה (מכניקת זורמים) - ענף מדעי-הנדסי החוקר את בהתנהגות של נוזלים וגזים. תחום זה עוסק בקבלת מידע על תנועתם של זורמים, תכונותיהם והכוחות הפועלים עליהם. העיסוק במכניקת זורמים החל כבר בעת העתיקה, לדוגמה, המלומד היווני ארכימדס בדק את התנהגותם של נוזלים ופיתח מכונה הקרוייה "בורג ארכימדס" שמטרתה לשאוב מים ממקווה מים נמוך. מאחר ולנוזלים אין צורה קבועה, ולגזים אין נחפ וצורה קבועים, ההתיחסות לנוזלים וגזים היא שונה מאשר ההתייחסות לגוף מוצק (קשיח), שבו הצורה והנפח נשמרים. לכן מכניקת זורמים מתבססת על חוקי ההידרוסטטיקה (נוזלים הנמצאים במנוחה), הידרודינמיקה (נוזלים בתנועה, חוק הכלים השלובים, חוק פסקל, ומשוואות ברנולי. למכניקת הזורמים חשיבות בתחומים שונים כגון הנדסת אווירונאוטיקה, הנדסה כימית, הנדסת סביבה, הנדסה ביו-רפואית, הנדסת מיזוג אויר, והנדסת תחבורה.  

הידעת? מטוטלת מתמטית או מטוטלת פשוטה היא מטלוטלת שמורכבת מגוף קטן ממדים התלוי על חוט מתוח שמסתו זעירה וניתנת להזנחה. כאשר מוציאים את המטוטלת ממצב שיווי-משקל, היא תחל לנוע בתנודות הרמוניות במישור (תנועה דו-ממדית). הנחת היסוד היא כי במצב זה האנרגיה של המערכת נשמרת ואין עיבוד חום לסביבה עקב חיכוך והתנגדות האויר. זמן מחזור התנודות של המטוטלת המתמטית אינו תלוי במסת המשקולת ובזוית (משרעת) התנודות. תכונה זו מאפשרת מדידת מרווחי זמן. בעבר, לפני המצאת השעון הדיגיטלי, בני-האדם השתמשו בשעון מכני, שהונע על-ידי מטוטלת והתבסס על עיקרון זה. בקירוב ניתן להתייחס למטוטלת המתמטית כאל אוסצילטור הרמוני המהווה מודל לתיאור תופעות פיזיקליות רבות.