Statikk

Vår fremste oppgave som ingeniører er å utvikle innretninger og konstruksjoner som har de funksjonene og tekniske egenskapene som skal til for å løse et eller annet praktisk problem. Det viktigste med våre konstruksjoner er at de har de tekniske egenskapene som gjør at konstruksjonen fungerer, dvs. at problemet løses. Det stilles en lang rekke krav til et teknisk produkt; noen krav er direkte knyttet til produktets funksjon mens andre krav kan være knyttet til sikkerhet, brukervennlighet, design osv. En konstruksjon skal ha mange egenskaper og i mekanikk tar vi for oss de forholdene som har med den fysiske utformingen og gjøre. Den store utfordringen for en ingeniør er å forutse hvordan en teknisk innretning vil fungere før den er bygget? Og her kommer teoretisk kunnskaper kombinert med praktisk erfaring til stor nytte, og dette er kjernen i mekanikkfaget.

Mekanikk er læren om krefter og virkningen av disse. Noen krefter er kjente og noen krefter er ukjente, og vi skal bruke mye tid på å lære hvordan vi bestemmer alle krefter som virker på en konstruksjon. Når alle krefter er kartlagt og bestemt så går vi videre og undersøker hvordan kreftene påvirker konstruksjonen. Mekanikk er inndelt i statikk som tar for seg legemer i ro og dynamikk som tar for seg legemer i bevegelse. Her skal vi begrense vi oss til statikk, dvs. vi ser kun på legemer som er i ro. Mekanikk er et fag som bygger på naturvitenskapelige prinsipper, men mye av det vi lærer kan anvendes direkte i det praktiske ingeniørarbeidet. Vi tar for oss generelle og abstrakte problemer for å illustrere visse prinsipper eller vi tar for oss konkrete og praktiske problem. Mekanikk er et grunnleggende ingeniørfag som danner grunnlag for en rekke andre fag.

Emnet er todelt og består av statikk og fasthetslære. Den typiske problemstillingen i statikk er å bestemme alle krefter som virker på en konstruksjon. I statikk behandles konstruksjonen som et stivt legeme som er upåvirket av de ytre kreftene. I fasthetslæren ser vi på hva som skjer inni konstruksjonen som følge av de ytre kreftene. Vi ser på belastningene i materialet og hvordan konstruksjonen deformeres. De sentrale begrepene i fasthetslære er spenning og tøyning og vi kommer inn på materialegenskaper. En typisk oppgave i mekanikk vil være å først bestemme alle kreftene som virker på en konstruksjon (statikk) og deretter kontrollerer vi om konstruksjonen er sterk nok til å tåle denne belastningen (fasthetslære).

Hvordan lærer man mekanikk? Faget bygger på noen ganske få fysiske prinsipper for hvordan krefter påvirker legemer. Men det viser seg å være nokså vanskelig å få ordentlig tak på disse prinsippene og den gode forståelsen for mekanikk får man først og fremst gjennom selv å regne mange oppgaver som belyser ulike problemstillinger. Målet er at man blir så fortrolig med prinsippene at man etter hvert selv kan anvende disse på nye og ukjente situasjoner. Mekanikk er et typisk regnefag, men vi bruker bare enkel matematikk knyttet til trigonometri og likningsløsning.

Mekanikk handler om virkelige konstruksjoner, og det betyr at problemene som skal løses kan bli svært store og uoversiktlige med mindre vi vet hvilke forenklinger vi kan tillate oss og hvilke antakelser som er rimelige å gjøre. Mekanikk bygger i stor grad på erfaring og det vil alltid være en fordel om man kjenner igjen en problemstilling. Den generelle framgangsmåten i mekanikk er som følger; kartlegg hvilken informasjon som er kjent og hva som er ukjent. Prøv å forstå konstruksjonen. Lag en strategi for problemløsingen, hvilke likninger må settes opp? Prøv å forutse løsningen, bruk din intuisjon og sunn fornuft, ikke stol på dine beregninger. La matematikken løse likningene, men vurder alltid om svaret virker fornuftig.