Che cos'è la meccanica classica?
La meccanica classica è una branca della matematica che descrive il movimento di un oggetto come risultato della sua massa e delle forze che agiscono su di esso. Gli effetti furono descritti per la prima volta da Sir Isaac Newton nel corso del 17 ° secolo. Newton ha basato il suo lavoro su scienziati precedenti, tra cui Galileo Galilei, Johannes Kepler e Christiaan Huygens. Tutte le teorie della meccanica classica sono basate o derivate dalle teorie di Newton, motivo per cui la meccanica classica viene spesso definita meccanica newtoniana.
Newton introdusse le sue tre leggi di movimento nella sua opera più famosa, Principia Mathematica . Queste leggi descrivono come le forze influenzano il movimento di un corpo. La prima legge afferma che un corpo rimarrà a riposo o si muoverà a velocità costante quando le forze che agiscono su di esso sono tutte uguali. La seconda legge collega l'accelerazione di un corpo alle forze che agiscono su di esso, e il terzo afferma che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria.
Il comportamento di gas e liquidi, l'oscillazione di molle e pendoli sono stati tutti descritti usando la meccanica classica. Lo stesso Newton usò le sue leggi per definire il concetto di gravità e il moto dei pianeti attorno al sole. A loro volta, queste teorie hanno portato a cose come la rivoluzione industriale europea del 19 ° secolo e lo sviluppo della tecnologia satellitare e dei viaggi nello spazio durante il 20 ° secolo.
Vi sono, tuttavia, limiti alle soluzioni di meccanica classica. I sistemi che presentano estremi di massa, velocità o distanza si discostano dalle leggi di Newton. Il modello newtoniano, ad esempio, non è in grado di spiegare perché gli elettroni esibiscano proprietà simili a onde e particelle, perché nulla possa viaggiare alla velocità della luce o perché la forza di gravità tra galassie distanti sembra agire istantaneamente.
Sono emersi due nuovi rami della fisica: la meccanica quantistica e la relatività. La meccanica quantistica, introdotta da Edwin Schroedinger, Max Planck e Werner Heisenberg, interpreta i movimenti di oggetti molto piccoli, come atomi ed elettroni. Gli oggetti grandi e distanti, così come gli oggetti che viaggiano vicino alla velocità della luce, sono descritti da relativamente, che è stato sviluppato da Albert Einstein.
Nonostante questi limiti, la meccanica newtoniana presenta numerosi vantaggi rispetto alla meccanica quantistica e relativamente. Entrambi i campi più recenti richiedono conoscenze di matematica avanzata. Allo stesso modo, le scienze quantistiche e relativistiche possono sembrare controintuitive perché descrivono comportamenti che non possono essere osservati o sperimentati.
Il principio di incertezza di Heisenberg, ad esempio, afferma che è impossibile conoscere sia la velocità che la posizione del corpo. Un tale principio è contrario all'esperienza quotidiana. La matematica della meccanica newtoniana è molto meno impegnativa e viene utilizzata per descrivere i movimenti dei corpi nella vita di tutti i giorni.