Qu'est-ce que la mécanique classique?
La mécanique classique est une branche des mathématiques qui décrit le mouvement d'un objet en raison de sa masse et des forces qui agissent sur lui. Les effets ont été décrits pour la première fois par Sir Isaac Newton au XVIIe siècle. Newton a basé ses travaux sur des scientifiques antérieurs, notamment Galileo Galilei, Johannes Kepler et Christiaan Huygens. Toutes les théories de la mécanique classique sont basées sur les théories de Newton ou sont dérivées de celles-ci. C'est pourquoi la mécanique classique est souvent appelée «mécanique newtonienne».
Newton a introduit ses trois lois du mouvement dans son œuvre la plus célèbre, Principia Mathematica . Ces lois décrivent comment les forces affectent le mouvement d'un corps. La première loi stipule qu'un corps reste au repos ou se déplace à une vitesse constante lorsque les forces qui agissent sur lui sont égales. La deuxième loi relie l'accélération d'un corps aux forces qui agissent sur lui, et la troisième affirme que pour toute action, il y a une réaction égale et opposée.
Le comportement des gaz et des liquides, l'oscillation des ressorts et des pendules ont tous été décrits en utilisant la mécanique classique. Newton lui-même a utilisé ses lois pour définir le concept de gravité et le mouvement des planètes autour du soleil. À leur tour, ces théories ont mené à des phénomènes tels que la révolution industrielle européenne du XIXe siècle et le développement de la technologie des satellites et des voyages dans l’espace au cours du XXe siècle.
Il existe cependant des limites aux solutions de la mécanique classique. Les systèmes présentant des extrêmes de masse, de vitesse ou de distance s'écartent tous des lois de Newton. Le modèle newtonien, par exemple, ne peut pas expliquer pourquoi les électrons présentent des propriétés à la fois ondulatoires et particulaires, pourquoi rien ne peut voyager à la vitesse de la lumière ou pourquoi la force de gravité entre des galaxies lointaines semble agir instantanément.
Deux nouvelles branches de la physique ont émergé: la mécanique quantique et la relativité. La mécanique quantique, initiée par Edwin Schroedinger, Max Planck et Werner Heisenberg, interprète les mouvements de très petits objets, tels que des atomes et des électrons. Des objets volumineux et distants, ainsi que des objets se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière, sont décrits par relative, développé par Albert Einstein.
Malgré ces limitations, la mécanique newtonienne présente plusieurs avantages par rapport à la mécanique quantique et relativement. Les deux nouveaux domaines exigent des connaissances en mathématiques avancées. De même, les sciences quantiques et relativistes peuvent sembler contre-intuitives car elles décrivent des comportements qui ne peuvent être observés ou expérimentés.
Le principe d'incertitude de Heisenberg, par exemple, stipule qu'il est impossible de connaître à la fois la vitesse et l'emplacement du corps. Un tel principe est contraire à l'expérience quotidienne. Les mathématiques de la mécanique newtonienne sont beaucoup moins difficiles et sont utilisées pour décrire les mouvements des corps dans la vie quotidienne.