O que é mecânica clássica?
A mecânica clássica é um ramo da matemática que descreve o movimento de um objeto como resultado de sua massa e das forças que atuam sobre ele. Os efeitos foram descritos pela primeira vez por Sir Isaac Newton durante o século XVII. Newton baseou seu trabalho em cientistas anteriores, incluindo Galileo Galilei, Johannes Kepler e Christiaan Huygens. Todas as teorias da mecânica clássica são baseadas ou derivadas das teorias de Newton, e é por isso que a mecânica clássica é frequentemente referida como mecânica newtoniana.
Newton introduziu suas três leis do movimento em sua obra mais famosa, Principia Mathematica . Essas leis descrevem como as forças afetam o movimento de um corpo. A primeira lei afirma que um corpo permanecerá em repouso ou se moverá em velocidade constante quando as forças que atuam sobre ele forem iguais. A segunda lei relaciona a aceleração de um corpo às forças que atuam sobre ele, e a terceira afirma que, para qualquer ação, há uma reação igual e oposta.
O comportamento de gases e líquidos, a oscilação de molas e pêndulos foram todos descritos usando a mecânica clássica. O próprio Newton usou suas leis para definir o conceito de gravidade e o movimento dos planetas ao redor do sol. Por sua vez, essas teorias levaram a coisas como a Revolução Industrial Europeia do século XIX e o desenvolvimento da tecnologia de satélites e viagens espaciais durante o século XX.
Existem, no entanto, limitações às soluções de mecânica clássica. Os sistemas que apresentam extremos de massa, velocidade ou distância divergem das leis de Newton. O modelo newtoniano, por exemplo, não pode explicar por que os elétrons exibem propriedades semelhantes a ondas e partículas, por que nada pode viajar na velocidade da luz ou por que a força da gravidade entre galáxias distantes parece agir instantaneamente.
Surgiram dois novos ramos da física: mecânica quântica e relatividade. A mecânica quântica, pioneira em Edwin Schroedinger, Max Planck e Werner Heisenberg, interpreta os movimentos de objetos muito pequenos, como átomos e elétrons. Objetos grandes e distantes, bem como objetos que viajam próximo à velocidade da luz, são descritos por relativamente, desenvolvido por Albert Einstein.
Apesar dessas limitações, a mecânica newtoniana tem várias vantagens sobre a mecânica quântica e, relativamente. Ambos os campos mais novos requerem conhecimento de matemática avançada. Da mesma forma, as ciências quânticas e relativísticas podem parecer contra-intuitivas, porque descrevem comportamentos que não podem ser observados ou experimentados.
O Princípio da Incerteza de Heisenberg, por exemplo, afirma que é impossível conhecer a velocidade e a localização do corpo. Tal princípio é contrário à experiência cotidiana. A matemática da mecânica newtoniana é muito menos desafiadora e é usada para descrever os movimentos dos corpos na vida cotidiana.