Jatkuvan aineen mekaniikka

Jatkuvan aineen mekaniikka eli kontinuumimekaniikka on mekaniikan haara, joka tutkii jatkuvan aineen teoriaa. Jatkuvan aineen mekaniikka sisältää sekä kiinteiden aineiden että fluidien (nesteet ja kaasut) tutkimusta.

Kiinteiden aineiden ja fluidien fysikaaliset lait eivät riipu käytetystä havaintokoordinaatistosta. Siksi jatkuvan aineen mekaniikassa käytetään tensoreita, jotka ovat koordinaatistosta riippumattomia matemaattisia objekteja.

Jatkuva aine

Jatkuva aine eli kontinuumi on fysikaalinen approksimaatio, joka yksinkertaistaa tutkittavia ongelmia. Jatkuvan aineen teoriassa aineen mikrorakennetta, eli sitä, että aine koostuu atomeista, joilla on ulottuvuus, ei oteta huomioon. Sen sijaan aine jaetaan osiin, jotka voidaan kutistaa infinitesimaalisen pieniksi antamalla osasten ulottuvuuksien lähestyä nollaa. Näin voidaan muodostaa differentiaaliyhtälöitä, joita voidaan käyttää ainetta käsittelevien ongelmien ratkaisuun. Lukemattomien pikkuruisten osasten sijasta tutkitaan siis jatkuvia kenttiä. Jatkuvan aineen approksimaatio antaa hyvin tarkkoja arvioita, kunhan ei tarkastella liian pieniä (molekyylien suuruusluokkaa olevia) ilmiöitä.

Jatkuvan aineen mekaniikan osa-alueita

Jatkuvan aineen mekaniikka

Virtausmekaniikka		Solidimekaniikka
Newtonilaiset fluidit	Ei-newtonilaiset fluidit	Plastisuus	Elastisuus
	Reologia

Jatkuvan aineen mekaniikan osa-alueilla on useita vaihtoehtoisia suomennoksia:

• kiinteiden aineiden mekaniikka, lujuusoppi, solidimekaniikka (engl. solid mechanics): tutkii jatkuvasti jakautuneita kiinteitä aineita
• virtausmekaniikka, virtausoppi, fluidimekaniikka (engl. fluid mechanics), jonka osa-alueita ovat:
  • virtausdynamiikka, fluididynamiikka, hydrodynamiikka (engl. fluid dynamics)
  • "fluidistatiikka" (engl. fluid statics), yleisimmin hydrostatiikka
• reologia, sijoittuu kiinteiden aineiden ja fluidien tutkimuksen välimaastoon

Aiheesta muualla

• Eloranta, E.: Geofysiikan kenttäteoria STUK-A198. 2003.