Winkler Prins

Anthony Winkler Prins (1870)

Gepubliceerd op 09-08-2018

Mechanica

betekenis & definitie

Mechanica (De) is de leer van de wetten van evenwigt en beweging der ligchamen. Men verdeelt haar alzoo in de statica of de leer van het evenwigt, en in de dynamica of de leer van de beweging. De zuiver wiskundige bewegingsleer draagt ook den naam van kinematiek of phoronomie.

De wetenschappelijke mechanica rust op slechts weinige en eenvoudige, op ervaring gegronde beginselen, die het eerst duidelijk werden verkondigd door Newton in zijne: „Philosophiae naturalis principia mathematica”. Hierin vindt men de volgende 3 wetten: 1. De wet der traagheid, namelijk dat ieder ligchaam volhoudt in zijn toestand van rust of gelijkvormige beweging, zoolang het niet door krachten van buiten tot verandering gedwongen wordt. — 2. De verandering der beweging is evenredig aan de op het ligchaam werkende kracht en heeft plaats in de rigting van de regte lijn, volgens welke die kracht werkt; van deze wet is het bekende parallelogram van krachten het gevolg. — 3. De wet van de gelijkheid van werking en tegenwerking, namelijk bij elke werking vindt men steeds eene gelijke en tegenovergestelde tegenwerking, of de werkingen van twee ligchamen op elkander zijn altijd gelijk en tegenovergesteld in rigting. Bij deze 3 beginselen van Newton komt nog een vierde, namelijk het behoud van arbeidsvermogen, hetwelk door Newton reeds is vermoed, maar eerst in den jongsten tijd na de ontdekking der aequivalentie van arbeid en warmte met volkomene duidelijkheid erkend.

Aanvankelijk voorzag de mechanica slechts in de behoeften van het dagelijksch leven. De grootsche bouwgewrochten der Oudheid geven getuigenis, dat men reeds in die dagen eene uitgebreide kennis bezat der practische mechanica. De grondslagen der theoretische mechanica zijn eerst gelegd bij de Grieken, en wel door Archimédes (212 vóór Chr.). Hij ontdekte de wetten van den hefboom en van de uitstrooming der vloeistoffen, en opperde het eerst het denkbeeld van het zwaartepunt. Tot zijne practische uitvindingen behooren de katrol, de schroef zonder end (naar hem genoemd) en de areometer. Onder de Alexandrijnsche geleerden hebben zich vooral Ctesibius en zijn leerling Heron verdienstelijk gemaakt jegens de mechanica. Laatstgenoemde bragt alle mechanische werkingen terug tot de theorie van den hefboom, vervaardigde onderscheidene werktuigen, uit hefboomen en tandraderen zamengesteld, en verbond zijn naam aan verschillende, ook thans nog bekende toestellen, zooals de Heronsbal en de Heronsfontein. In latere dagen hebben zich Isidorm van Milete, Anthemius en Heron de Jongere door de uitvinding van oorlogswerktuigen onderscheiden. In de middeneeuwen geraakte de wetenschap der mechanica in vergetelheid; noch bij de Arabieren, noch bij de Westersche volken ontdekt men in dien tijd sporen van hare beoefening.

Zelfs in de 16de eeuw was de ontwikkeling der theoretische mechanica van weinig belang. Men meende, dat in beweging gebragte ligchamen door de achter hen toe snellende lucht werden voortgestuwd, — men beuzelde van bewegingen, die uit haren aard kringvormig waren, — men verdeelde in het algemeen de beweging in natuurlijke en kunstmatige, — en men verviel tot de zonderlingste dwalingen. Intusschen werd de statica door Guido Ubaldi en den markies del Monte met goed gevolg beoefend en aan het beginsel van den hefboom onderworpen, terwijl Tartalea eenige juiste stellingen verkondigde van de leer der geworpene ligchamen. Simon Stevin ontdekte de wet van het evenwigt op het hellend vlak en was de uitvinder van de vernuffige methode, om de grootte der krachten uit te drukken door regte lijnen, in de rigting dier krachten getrokken, zoodat hij daardoor kwam tot de stelling van het evenwigt tusschen 3 krachten (parallelogram van krachten). Een schitterend tijdperk voor de mechanica neemt een aanvang met Galiléi, die door de ontdekking der wetten van den val der ligchamen den grondslag legde voor de hoogere of analytische mechanica. Hij ontwikkelde eenige stellingen van deze, namelijk die van j de parabolische baan der geworpen ligchamen, — die van de slingerbeweging, — en die van den tegenstand van vaste ligchamen. In de eerste helft der 17de eeuw werd de hoogere mechanica beoefend door Torricelli, Baliani en Borelli in Italië, alsmede door Roberval en Descartes in Frankrijk. De Nederlander Christiaan Huygens was de eerste, die den slinger bezigde, om aan de uurwerken een gelijkmatigen gang te bezorgen; hij ontdekte de merkwaardige eigenschappen der cycloïde, verbeterde en verrijkte de theorie van de botsing der ligchamen en vond de wetten der centraalbeweging.

Eindelijk voltooide Newton door zijne ontdekkingen het gebouw der hoogere mechanica. Hij behandelde de leer der kromlijnige centraalbeweging zoo algemeen mogelijk en was de eerste, die eene volledige theorie ontwierp van bewegingen in weerstand biedende middenstoffen. Hij stelde het verschil vast tusschen de eigenlijke mechanica en de leer der werktuigen, — een verschil, dat na hem steeds met kracht gehandhaafd is. Van dien tijd af ontving de mechanica door middel der hoogere wiskunde gedurig aanzienlijker uitbreiding. Men gaf vraagstukken op, aan wier oplossing de wiskundigen hunne methode konden toetsen, zooals die der isochronische lijn, der kettinglijn, der lijn van den kortsten val enz., waaraan Huygens, Leibniz, de gebroeders Bernoulli, L'Hôpital, Fatio de Duillier, Saurin enz. hunne krachten beproefden.

De leer der hoogere mechanica werd door Hermann synthetisch, door Euler analytisch ontwikkeld, en d'Alembert onderzocht de grondslagen dezer wetenschap. Lagrange bouw; de in zijne: „Mécanique analytique” de geheele statica en dynamica op dezelfde grondstelling, en Laplace paste in zijne: „Mécanique céleste” de wetten der beweging toe op het planetenstelsel. De analytische mechanica werd voorts met uitstekend gevolg beoefend door Poisson en Poinsot, door Hamilton, Green en Maxwell, door Gauss, Jacoli en Kirchhoff. Ook de toegepaste mechanica ontving na Newton eene nieuwe gedaante, namelijk in Engeland door Hook en Desaguliers, in Frankrijk door Hautefeuille, Varignon, de la Hire, Amontons, Parent en Camus, en in Duitschland door Eytelwein, Redtenbacher en Reuleaux, — namen, waaraan wij nog vele andere zouden kunnen toevoegen.

< >