Η μηχανική, δηλαδή «η τέχνη των μηχανών», αποτελεί έναν ευρύ κλάδο της φυσικής που ασχολείται με τη συμπεριφορά των φυσικών σωμάτων, δηλαδή όταν αυτά αλληλεπιδρούν με δυνάμεις μεταξύ τους, τα αποτελέσματα της άσκησης των δυνάμεων αυτών, δηλαδή με την κίνηση.

Η μηχανική ήταν ο πρώτος κλάδος της φυσικής. Αποτελεί μία μεγάλη πηγή γνώσης για τον φυσικό κόσμο.

Όταν σε ένα σώμα ασκείται δύναμη, τότε μπορεί να προκληθεί:

• Αλλαγή στην  κινητική κατάσταση του σώματος  
• Αλλαγή στο σχήμα του που μπορεί να είναι ή μόνιμη ή προσωρινή

ΔΥΝΑΜΕΙΣ

Το μέγεθος των δυνάμεων μπορεί να μετρηθεί με δυναμόμετρο σε μονάδες Νιούτον (Newton) το οποίο συμβολίζεται: 1 Ν.

Πώς συμβολίζονται οι δυνάμεις;

Τις δυνάμεις τις συμβολίζουμε με βέλη, τα οποία σχεδιάζουμε με κατεύθυνση προς εκεί όπου ασκείται η δύναμη.

Δυνάμεις μεταξύ των δύο σωμάτων ασκούνται:

•     με επαφή
•     από απόσταση

Το βάρος, οι ηλεκτρικές δυνάμεις και οι μαγνητικές δυνάμεις μπορεί να ασκούνται με επαφή αλλά και από απόσταση.

Τριβή:

Είναι η δύναμη η οποία αντιστέκεται στην κίνηση ενός σώματος πάνω σε ένα άλλο με το οποίο έρχεται σε επαφή.

Aκόμα και οι πιο επίπεδες επιφάνειες των στερεών σωμάτων, ακόμη και αυτές που με το μεγεθυντικό φακό φαίνονται τελείως λείες, μικροσκοπικά δεν είναι τέλειες.

Όσο πιο πολύ χρόνο είναι σε επαφή δύο σώματα τόσο πιο έντονα είναι τα αποτελέσματα της τριβής.

• Η τριβή που αναπτύσσεται ανάμεσα σε δύο ακίνητα σώματα λέγεται στατική τριβή. Η στατική τριβή σταματά όταν τα σώματα αρχίζουν να κινούνται.
• Ενώ αυτή που αναπτύσσεται ανάμεσα σε δύο σώματα που γλιστρούν το ένα σε σχέση με το άλλο λέγεται τριβή ολίσθησης.

Από τι εξαρτάται η τριβή;

Η τριβή εξαρτάται από το είδος των επιφανειών (λείες επιφάνειες -> μικρότερη τριβή, τραχιές επιφάνειες -> μεγαλύτερη τριβή) κι από το βάρος (μεγαλύτερο βάρος συνεπάγεται μεγαλύτερη τριβή).

Η τριβή δεν εξαρτάται από το μέγεθος της επιφάνειας των επιφανειών που τρίβονται και από την ταχύτητα.

Τριβή επιθυμητή ή ανεπιθύμητη

Πίεση

Ονομάζουμε τη δύναμη που ασκείται  στην επιφάνεια ενός σώματος.

 Μονάδα μέτρησης της πίεσης είναι το 1 N/m² ( Νιούτον ανά τετραγωνικό μέτρο), που ονομάζεται και 1 Pa (Πασκάλ). Τη μετράμε με ειδικά όργανα , τα μανόμετρα.

Παράγοντες που εξαρτάται η πίεση:

• Η δύναμη που ασκείται σε μία επιφάνεια.
• από το εμβαδόν της επιφάνειας πάνω στην οποία ασκείται η δύναμη (όσο μεγαλύτερο το εμβαδόν της επιφάνειας πάνω στην οποία ασκείται η δύναμη, τόσο μικρότερη η πίεση που δέχεται).

Υδροστατική πίεση

Υδροστατική πίεση ονομάζεται η πίεση που ασκεί ένα ρευστό το οποίο βρίσκεται σε ισορροπία με αντικείμενο ή επιφάνεια που βρίσκεται μέσα σ’ αυτό. Η πίεση αυτή οφείλεται στην εξωτερική δύναμη της βαρύτητας και μόνο, δηλαδή στο βάρος του ρευστού που βρίσκεται υπεράνω του αντικειμένου ή της επιφάνειας.

Με απλά λόγια: Κάθε υγρό όταν ηρεμεί ασκεί στο εσωτερικό του πίεση, εξαιτίας του βάρους του κι αυτό ονομάζεται υδροστατική πίεση. Αν ένα σώμα βρίσκεται βυθισμένο στον πάτο ενός υγρού, τότε αυτό το σώμα δέχεται πίεση από παντού.

Η υδροστατική πίεση εξαρτάται από :

• το βάθος (μεγαλύτερο βάθος ισοδυναμεί με μεγαλύτερη υδροστατική πίεση)
• την πυκνότητα του υγρού (μεγαλώνει όσο μεγαλώνει και η πυκνότητα του υγρού)
• την επιτάχυνση της βαρύτητας ( θα αναλυθεί στο βιβλίο της β΄γυμνασίου)
  
  Δεν εξαρτάται από :
• το σχήμα του δοχείου που είναι βυθισμένο το αντικείμενο
• το μέγεθος του αντικειμένου που είναι βυθισμένο

Γιατί οι δεξαμενές νερού χτίζονται σε ψηλά σημεία;

Οι δεξαμενές νερού χτίζονται σε ψηλά σημεία γιατί η υδροστατική πίεση κάνει το νερό να κινείται προς τα κάτω, προς το χαμηλότερο σημείο. Ας το εξηγήσουμε αυτό μερικά βήματα πιο απλά:

1. Υδροστατική πίεση: Σκέψου ότι το νερό είναι βαρύ και το βάρος του πιέζει τα πράγματα κάτω του. Όταν έχουμε πολύ νερό μαζεμένο σε μια δεξαμενή, το βάρος του νερού πιέζει προς τα κάτω.
2. Ψηλά σημεία: Αν χτίσουμε μια δεξαμενή ψηλά, τότε το νερό στο εσωτερικό της θα είναι ψηλότερα από το έδαφος και από άλλα μέρη. Αυτό σημαίνει ότι θα υπάρχει μια περισσότερη υδροστατική πίεση κάτω από τη δεξαμενή.
3. Πίεση προς τα κάτω: Επειδή υπάρχει περισσότερη υδροστατική πίεση κάτω από τη δεξαμενή, το νερό θα τρέχει εύκολα προς τα κάτω, προς τις σωληνώσεις και τα σπίτια μας.

Συνοψίζοντας, όταν χτίζουμε δεξαμενές νερού σε ψηλά σημεία, το νερό έχει περισσότερη πίεση και μπορεί να φτάσει πιο εύκολα στα σπίτια μας όταν το χρειαζόμαστε.

Συγκοινωνούντα δοχεία

Στα συγκοινωνούντα δοχεία η ελεύθερη επιφάνεια του υγρού που ισορροπεί βρίσκεται στο ίδιο οριζόντιο επίπεδο. Συνοψίζοντας, η θεωρία των συγκοινονούντων δοχείων λέει ότι όταν έχουμε συνδεδεμένα δοχεία με υγρό, η υδροστατική πίεση θα ισορροπήσει το υγρό στο ίδιο ύψος σε όλα τα δοχεία. Αυτό είναι σημαντικό για την κατανομή του ύδατος ή άλλων υγρών σε πολλά δοχεία και συστήματα, όπου η ισορροπία της πίεσης είναι σημαντική για τη λειτουργία τους.

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΠΙΕΣΗ

Πίνεις το χυμό που περιέχεται στο χάρτινο κουτί. Όταν πίνεις την πορτοκαλάδα ή τραβάς τον αέρα από το κουτί, παρατηρείς ότι το κουτί τσαλακώνεται (εικόνα 4.13). Πού οφείλεται η δύναμη που συνθλίβει το κουτί; Πού οφείλεται η δύναμη που συγκρατεί μια βεντούζα κολλημένη στον τοίχο ;

Ο λόγος είναι η ατμοσφαιρική πίεση. Πιο συγκεκριμένα, η γη περιβάλλεται από ατμόσφαιρα. Η ατμόσφαιρα αποτελείται από ένα μείγμα αερίων που ονομάζεται ατμοσφαιρικός αέρας. Ο αέρας είναι διαφανής. Η ατμοσφαιρική πίεση είναι η δύναμη που ασκείται από τον αέρα γύρω μας στο φυσικό περιβάλλον. Σκέψου την ατμοσφαιρική πίεση σαν το βάρος του αέρα που πιέζει τα πάντα προς τα κάτω. Όσο πιο ψηλά πηγαίνεις από την επιφάνεια της γης, τόσο λιγότερη ατμοσφαιρική πίεση υπάρχει επειδή υπάρχει λιγότερος αέρας πάνω σου.

Για παράδειγμα, όταν ανεβαίνεις σε ψηλά βουνά, η ατμοσφαιρική πίεση είναι χαμηλότερη και αισθάνεσαι πως ο αέρας είναι πιο “αραιός” επειδή έχει λιγότερη πίεση. Αντίθετα, στο επίπεδο της θάλασσας, όπου είμαστε συνήθως, η ατμοσφαιρική πίεση είναι υψηλότερη, και ο αέρας φαίνεται πιο πυκνός επειδή ο αέρας πιέζει τα πράγματα προς τα κάτω με μεγαλύτερη δύναμη.

Η ατμοσφαιρική πίεση οφείλεται στο βάρος του αέρα. Η τιμή της ατμοσφαιρικής πίεσης εξαρτάται από το ύψος από την επιφάνεια της θάλασσας

Η ατμοσφαιρική πίεση είναι σημαντική για τον καιρό και το κλίμα, καθώς επηρεάζει την κίνηση του αέρα και τον τρόπο που διαμορφώνονται οι καιρικές συνθήκες.