A engenharia mecânica é didaticamente dividida em áreas que frequentemente se entrelaçam nos diversos ramos de atuação. Destas áreas, aquelas mais próximas à física são chamadas ciências mecânicas e servem de base teórica às áreas de direta aplicação de engenharia.[3] As ciências mecânicas pouco abordam aspectos tecnológicos e práticos: tratam de conceitos básicos bem estabelecidos e que muito dificilmente se tornam ultrapassados.
A mecânica de corpos rígidos engloba áreas fundamentais da física, podendo ser separada em estática e dinâmica. Suas abordagens mais conhecidas são: clássica, de Lagrange e a dinâmica dos corpos rígidos.[4] Ainda que a mecânica do corpo rígido inclua teorias fundamentais de dinâmica, teorias mais sofisticadas a respeito fogem ao tipo de abordagem, que geralmente trata de corpos inflexíveis e é pouco viável para análise de sistemas complexos.
A dinâmica, não só no campo da mecânica, estuda a forma como elementos se comportam e interagem entre si, ao longo do tempo. Considera-se um sistema se o estado ou condição em que o mesmo se encontra não depende apenas das forças ou condições momentâneas a que é submetido, mas também depende do estado anterior em que se encontrava.[6] Este tipo de sistema físico geralmente acarreta em modelos matemáticos de equações diferenciais.[7] A análise envolvida pode atingir alto grau de complexidade demandando soluções algébricas sofisticadas ou até se restringindo a simulações numéricas (através de modelos computacionais).
Na mecânica, a dinâmica é empregada em diversos tipos de tecnologia, como suspensão de automóvel, motores, projetos de navios e estruturas offshore, aeronaves, projeto de próteses ósseas etc.
Os sistemas de controle são dispositivos que tem como objetivo modificar o comportamento de sistemas dinâmicos. Por trás do projeto de controle, envolvem-se as teorias de dinâmica associadas a lógicas de controle e diversos outros conhecimentos, como: projeto mecânico, elementos de máquinas, pneumática e hidráulica, etc.
Os primeiros sistemas de controle foram criados para limitar a velocidade de máquinas a vapor, no século XVIII. Estes sistemas eram puramente mecânicos. Hoje, são mais comuns dispositivos que envolvam partes eletrônicas e eletromecânicas, contendo sensores, atuadores e controladores digitais, como é o caso dos sistemas de injeção eletrônica dos veículos automotores e o piloto automático de navios, aeronaves e mísseis.
Mecânica de Corpos Deformáveis ou Mecânica dos Sólidos
A mecânica dos sólidos é fundamental no desenvolvimento de estruturas e elementos de máquinas, tais como engrenagens, árvores (eixos), mancais etc.[9] Permite estudar as variações de tensões e deformações ao longo do sólido (ou peça), essenciais para o seu dimensionamento. Para corpos de geometria e carregamento (forças externas) complexos, bem como aqueles constituídos de materiais não isotrópicos, é necessário utilizar técnicas numéricas assistidas por computador, a fim de determinar os campos de tensão ou deformação, como por exemplo:[10]
