İNM 103: İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ 22.10.2013 MEKANİK ANABİLİM DALI Dr. Dilek OKUYUCU Mekanik Nedir? Mekanik: Kuvvetlerin etkisi altında cisimlerin davranışını inceleyen bilim dalıdır. FİZİK Mekanik Mekanik Nedir? Mekanik: Kuvvetlerin etkisi altında cisimlerin davranışını inceleyen bilim dalıdır. 1
Mekanik Anabilim Dalı Fizik Bölümü. Mekanik Anabilim Dalı İnşaat Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Mekanik Nedir? Cisimlerin DENGE ve HAREKETİNİ inceleyen bilim dalıdır. Mekanik Nedir? 2
Mekanik Bilimi Alt Araştırma Alanları İnşaat Mühendisliği Klasik Mekanik Biliminin Alt Dalları 1. Katı Cisimler Mekaniği Akışkan özellik taşımayan katı cisimlerin mekanik davranışlarını inceleyen bilim dalıdır. - inşaat mühendisliğinde - uçak, gemi, mikro elektronik yapıların tasarımlarında - makine mühendisliği uygulamaları - biyomekanik temelli problemler - implantve protez sistemlerinin analiz ve tasarımlarında 3
1.1. Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği Her türlü etki altında şekil değiştirebilen cisimleri göz önüne alan ve cismin mekanik özelliklerine bağlı olarak, Mukavemet, Elastisite, Plastisite, Viskoelastisite v.b. çeşitli adlar altında incelemeler yapan bilim dalıdır. MUKAVEMET 1.1. Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği 1.1. Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği 4
2.1. Rijit Cisimler Mekaniği Rijit cisimler mekaniği, cisimlerin üzerlerine etkiyen dış tesirler ile şekillerini değiştirmediğini kabul eder yani her türlü etki altında şekil değiştirmeyen cisimleri göz önüne alır. STATİK DİNAMİK 2.1.1. Statik Durancisimlerin dengesini inceleyen bilim dalıdır. gerçek yapı statik çözüm için idealize edilmiş yapı 2.1.1. Statik Durancisimlerin dengesini inceleyen bilim dalıdır. 5
2.1.1. Statik Durancisimlerin dengesini inceleyen bilim dalıdır. 2.1.1. Dinamik Hareket halindekicisimlerin dengesini inceleyen bilim dalıdır. Statik ve Mukavemet Arasındaki İlişki F=500 ton STATİK 5 m x 4 m -betonarme MUKAVEMET 6
2. Akışkanlar Mekaniği Akma özelliği olan sıvı ve gazlar gibi maddelerin mekanik davranışını inceleyen bilim dalıdır. 2. Akışkanlar Mekaniği AKIŞKANLAR MEKANİĞİ HİDROMEKANİK HİDROLOJİ VE SU KAYNAKLARI MÜHENDİSLİĞİ 2. Sıvı ve Gaz Statiği Durgun halde bulunan sıvı ve gaz türü akışkanların mekanik davranışlarını inceleyen bilim dalıdır. 7
2. Sıvı ve Gaz Statiği 2. Sıvı ve Gaz Dinamiği Hareket halinde bulunan sıvı ve gaz türü akışkanların mekanik davranışlarını inceleyen bilim dalıdır. 2. Sıvı ve Gaz Dinamiği Hareket halinde bulunan sıvı ve gaz türü akışkanların mekanik davranışlarını inceleyen bilim dalıdır. 8
Eski çağlarda, mekaniğin pratik uygulaması mevcutsa da kaideleri hakkında pek az şey bilinmekteydi. Kaldıraç, eğik düzlem, tekerler ve muhtemelen palanga sisteminin faydaları, eski Mısırlılar ve Babilliler tarafından bilinmekteydi ki; piramitlerin yapımında bu tür basit makinaların kullanılmış olduğu tezi güçlü bir biçimde savunulmaktadır. Eski Yunanlılar, ilk defa hareketi teorik olarak incelemişlerse de, teorilerini gözlemleriyle gerçekleştirmeğe çalışmışlardır. Arşimet (M.Ö. 287-212), balistik, hidrostatik, ağırlık merkezi gibi temel mekanik kavramları kullanması ve bunlardan pratik faydalar sağlaması bakımından bir istisna teşkil eder. On ikinci asrın sonlarına doğru Dicle ve Fırat nehirleri arasındaki Cezire (Cizre) bölgesinde yaşayan El-Cezeri otomatik aletler yapmıştır! El-Cezeri; haberleşme, kontrol, denge kurma ve ayarlama ilmi olan sibernetiğin ilk kurucusu ve robotik bilimininbabası olarak kabul edilmektedir. İnsanlarda ve makinalarda bilgi alış-verişi, bunların kontrolü ve denge durumu sibernetiğin esas konusudur. Bu ilmin gelişmesiyle elektronik beyinler ve otomasyon denilen sistemler ortaya çıktı. Bu bakımdan yaptığı mekanik makinalarla bu ilmin temeli El-Cezeri tarafından atılmıştır. 9
El-Cezeri nin 1206 yılında yazdığı Olağanüstü Mekanik Araçların Bilgisi Hakkında Kitap On altıncı yüzyılda Müslüman bilim adamlarının eserlerini inceleyen Galileo Galilei (1564-1642), Tycho Brahe(1546-1601) Johannes Kepler (1571-1630) onlardan büyük ölçüde faydalanarak, gök mekaniğinde günümüze kadar gelen temel kuralları koymuşlardır. Galileo, düşen cisimleri ve sarkacı inceleyen, kontrollü deney yapan bir bilim adamıdır. Simon Stevin(1548-1620) kuvvetlerinbileşke prensibinigeliştirmiştir. Bütün bu gelişmelerden sonra Sir Isaac Newton(1642-1727); Hareketin Üç Kanunu nu ortaya koymuştur. 10
1643 1727 yılları arasında İngiltere de yaşamış ünlğ İngiliz bilim adamıdır. 1687 de yayınlanan kitabı Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, klasik mekaniğin temelini yaratmıştır ve tarihte en önemli bilimsel kitaplardan biridir. Newton evrensel kütle çekimini ve hareketin üç kanununu ortaya koymuş ve sonraki üç yüzyıl boyunca bu bakış açısı bilim dünyasına egemen olmuştur. Newton dünyadaki nesnelerin hareketleri ile gökyüzündeki nesnelerin aynı doğal yasalar ile yönetildiklerini kendi kütle çekim kanunu ile Kepler in gezegen hareketleri kanunu arasındaki tutarlılıklar ile göstermiştir. Newton ilk yansıtmalı teleskobu geliştirmiş, beyaz ışığın bir prizmaya tutulduğunda farklı renklerden bir tayf yaratması gözlemi sonucu bir renk kuramı oluşturmuştur. 11
Newton Hareket Kanunları 1. Kanun: Hareketli bir cisim dışarıdan bir kuvvete maruz kalmazsa doğrusal hareketini sürdürür. Newton Hareket Kanunları 2. Kanun: Kütlesi m olan bir cisme uygulanan F kuvveti ile a ivmesi arasında F=ma bağıntısı vardır. Newton Hareket Kanunları 3.Kanun:Heretkiyekarşıonaeşitbirtepkivardır. 12
Newton Hareket Kanunları Newton un Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica da ortaya attığı hareket yasaları, evrenin bir düzen içinde ve deterministik olduğu sonucuna varmış ve sonrasında felsefeyiönemli ölçüde etkilemiştir. Öyle ki; Kopernik, Kepler ve Galile nin ileri sürmüş olduğu fikirlerle zaten epeyce sarsılmış olan Aristo felsefesi, Newton un bu çalışması ile tamamen yıkılmıştır. Newton un yenilikçi yaklaşımının temelinde gözlemi, deneyi ve matematiği birleştirmiş olması yatmaktadır. Determinizm, belirlenimlilik, belirlenircilik, gerekircilik: Evrenin veya evrendeki olayların ya da bir bilimsel disiplinin alanına giren tüm nesne ve olayların önceden belirlenmiş olduğu, onların öyle olmalarını zorunlu kılan birtakım yasa veya güçlerin etkisiyle meydana geldiklerini ileri süren öğretiye verilen addır. Kısacası, her olayın maddi veya manevi birtakımnedenlerinzorunlu sonucu olduğunu kabul eden felsefigörüştür. Albert Einstein Einstein: klasik mekaniğin(newton Mekaniği) açıklayamadığı atom altı düzeydeki fiziksel olayları açıklamak üzere kuantum mekaniğini ortaya atan fotoelektrik ve radyoaktivite olgularını keşfeden büyük kuantum fizikçisi Albert Einstein 13
14