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Die Mechanik beschreibt die Bewegung von Körpern (Kinematik) und die wirkenden Kräfte (Dynamik), wobei zwischen Translation und Rotation unterschieden wird.
Die Mechanik ist das Teilgebiet der Physik, das sich mit der Bewegung von Körpern und den dabei wirkenden Kräften befasst. In der Medizin ist dies die Grundlage, um etwa den Blutfluss oder die Biomechanik des Bewegungsapparates zu verstehen.
Die einfachste Form der Bewegung ist die Translation (Fortbewegung). Hierbei bewegen sich alle Punkte eines Körpers auf parallelen Bahnen. Stell dir einen Schlitten vor, der einen Hang hinuntergleitet: Jeder Teil des Schlittens legt denselben Weg in derselben Zeit zurück.
Im Gegensatz dazu steht die Rotation (Drehbewegung). Hier bewegen sich die Punkte eines Körpers auf Kreisbahnen um eine gemeinsame Achse. Ein Beispiel ist das Kniegelenk bei einer Beugung, wobei der Unterschenkel um die Gelenkachse rotiert.
Um Bewegung zu beschreiben, benötigen wir die Zeit (t, gemessen in Sekunden) und den Weg (s, gemessen in Metern). Die Geschwindigkeit (v) gibt an, wie schnell sich der Ort eines Körpers ändert (v = Δs / Δt). Sie ist eine gerichtete Größe, ein sogenannter Vektor.
Ändert sich die Geschwindigkeit eines Körpers, sprechen wir von Beschleunigung (a). Sie ist definiert als die Geschwindigkeitsänderung pro Zeitspanne (a = Δv / Δt). Auch die Beschleunigung ist ein Vektor und hat die Einheit m/s².
Die Masse (m, Einheit: Kilogramm) ist eine fundamentale Eigenschaft der Materie. Sie ist ein Maß für die Trägheit, also den Widerstand eines Körpers gegen eine Änderung seines Bewegungszustandes. Je massereicher ein Körper ist, desto mehr Kraft wird benötigt, um ihn zu bewegen.
Die Kraft (F, Einheit: Newton) ist die Ursache für eine Beschleunigung oder Verformung. Das zweite Newton’sche Gesetz besagt: F = m * a. Eine Kraft von einem Newton (1 N) beschleunigt eine Masse von 1 kg um 1 m/s².
Der Impuls (p) beschreibt den 'Wuchtzustand' eines bewegten Körpers und berechnet sich aus Masse mal Geschwindigkeit (p = m * v). Er ist eine Erhaltungsgröße, was bedeutet, dass er in einem abgeschlossenen System ohne äußere Einflüsse konstant bleibt.
In der Mechanik unterscheiden wir zwischen Skalaren (Größen mit nur einem Wert, z.B. Masse oder Zeit) und Vektoren (Größen mit Betrag und Richtung, z.B. Kraft oder Geschwindigkeit).
Ein Spezialfall ist die gleichförmige Bewegung, bei der die Geschwindigkeit konstant bleibt (a = 0). Bei der gleichmäßig beschleunigten Bewegung hingegen bleibt die Beschleunigung konstant, während die Geschwindigkeit linear zu- oder abnimmt.
