Co to jest mechanika klasyczna?

Klasyczna mechanika jest gałęzią matematyki, która opisuje ruch obiektu w wyniku jego masy i działających na nim sił.Efekty zostały po raz pierwszy opisane przez Sir Izaaka Newtona w XVII wieku.Newton oparł swoją pracę na wcześniejszych naukowcach, w tym Galileo Galilei, Johannes Kepler i Christiaan Huygens.Wszystkie teorie w mechanice klasycznej oparte są na teoriach Newtons lub pochodzą z teorii Newtons, dlatego mechanika klasyczna jest często określana jako mechanika newtonowska.

Newton wprowadził swoje trzy prawa ruchu w swojej najsłynniejszej pracy, Principia Mathematica .Przepisy te opisują, w jaki sposób siły wpływają na ruch ciała.Pierwsze prawo stwierdza, że ciało pozostanie w spoczynku lub porusza się ze stałą prędkością, gdy siły działające na nią są równe.Drugie prawo wiąże przyspieszenie ciała do działających na niego sił, a trzeci stwierdza, że dla każdego działania istnieje równa i przeciwna reakcja.

Zachowanie gazów i cieczy, oscylacja sprężyn i wahadłów została opisana przy użyciu mechaniki klasycznej.Sam Newton wykorzystał swoje prawa, aby zdefiniować pojęcie grawitacji i ruch planet wokół Słońca.Z kolei teorie te doprowadziły do takich rzeczy, jak europejska rewolucja przemysłowa XIX wieku oraz rozwój technologii satelitarnej i podróży kosmicznych w XX wieku.

Istnieją jednak ograniczenia klasycznych rozwiązań mechanicznych.Systemy zawierające skrajności masy, prędkości lub odległości odbiegają od przepisów Newtons.Na przykład model Newtonian nie może wyjaśnić, dlaczego elektrony wykazują właściwości podobne do fali i cząstek, dlaczego nic nie może podróżować z prędkością światła lub dlaczego siła grawitacji między odległymi galaktykami wydaje się działać natychmiast. Pojawiły się dwie nowe gałęzie fizyki: mechanika kwantowa i względność.Mechanika kwantowa, pionierem Edwina Schroedingera, Maxa Plancka i Wernera Heisenberga, interpretuje ruchy bardzo małych obiektów, takich jak atomy i elektrony.Duże i odległe obiekty, a także obiekty poruszające się z prędkością światła są opisywane przez Albert Einstein. Pomimo tych ograniczeń mechanika newtonowska ma kilka zalet w stosunku do mechaniki kwantowej i względnie.Oba nowsze dziedziny wymagają wiedzy na temat zaawansowanej matematyki.Podobnie nauki kwantowe i relatywistyczne mogą wydawać się sprzeczne z intuicją, ponieważ opisują zachowania, których nie można zaobserwować ani doświadczyć. Na przykład zasada niepewności Heisenberga stwierdza, że nie można znać zarówno prędkości, jak i lokalizacji ciała.Taka zasada jest sprzeczna z codziennym doświadczeniem.Matematyka mechaniki newtonowskiej jest znacznie mniej trudna i jest używana do opisania ruchów ciał w życiu codziennym.