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 są oparte na teoriach Newtona lub pochodzące z teorii Newtona, dlatego mechanika klasyczna jest często określana jako mechanika Newtona.
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 THOscylacja 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 praw Newtona. 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 EDWin Schroedinger, Max Planck i Werner Heisenberg, interpretuje ruchy bardzo małych obiektów, takich jak atomy i elektrony. Duże i odległe obiekty, a także obiekty poruszające się z blisko prędkości światła są opisywane przez Albert Einstein.
Pomimo tych ograniczeń mechanika newtonowska ma kilka zalet w stosunku do mechaniki kwantowej i stosunkowo. 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 poznać 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.