Klasična Mehanika

Druga podoblast je kvantna mehanika.

Klasična mehanika se koristi za opisivanje kretanja makroskopskih objekata, od projektila do dijelova mašina, kao i astronomskih objekata, kao što su svemirski brodovi, planete, zvijezde i galaksije. Ona daje vrlo precizne rezultate u tim domenima, i jedna je od najstarijih i najvećih oblasti u nauci, inženjerstvu i tehnologiji. Pored toga, postoje brojne srodne posebne oblasti koje se bave gasovima, tečnostima i čvrstim tijelima, i tako dalje. Pored toga, klasična mehanika je proširena teorijom posebne relativnosti za objekte velikih brzina, objekte koji se približavaju brzini svjetlosti. Opšta teorija relativnosti se koristi za opisivanje gravitacije na dubljem nivou, i na kraju, kvantna mehanika se bavi čestično-talasnom dualnošću atoma i molekula.

Termin klasična mehanika je nastao početkom 20. stoljeća za opisivanje sistema matematičke fizike počevši od Isaaca Newtona i drugih filozofa iz 17. stoljeća, proširivši ranije astronomske teorije Johannesa Keplera, koji je dalje bio zasnovan na preciznim zapažanjima Tycha Brahea i proučavanjem kretanje zemaljskih tijela od strane Galilea Galileja, ali prije razvoja kvantne fizike i teorije relativnosti. Stoga, neki izvori isključuju "relativističku fiziku" iz te kategorije. Međutim, veliki broj savremenih izvora ipak uključuje Einsteinovu mehaniku, koja po njihovom mišljenju predstavlja klasičnu mehaniku u svom razvijenijem i preciznijem obliku.

Početna faza razvoja klasične mehanike često se naziva Newtonova mehanika, i povezana je sa fizičkim konceptima koje je postavio i matematičkim metodama razvio sam Newton, paralelno sa Leibnizom i drugima. Više apstraktne i opšte metode uključuju Lagrangeova mehanika i Hamiltonova mehanika. Veći dio sadržaja klasične mehanike stvoren je u 18. i 19. stoljeću i obuhvata znatno više (posebno u svojoj upotrebi analitičke matematike) od Newtonovih radova.

 

U nastavku su predstavljeni osnovni koncepti klasične mehanike. Radi jednostavnosti, često su objekti stvarnog svijeta modelirani kao materijalne tačke (objekti sa zanemarljivom veličinom). Kretanje materijalne tačke karakteriše mali broj parametara: njena pozicija, masa i sile koje djeluju na nju. Svaki od ovih parametara je zasebno razmatran.

U stvarnosti, vrsta predmeta koje klasična mehanika može da opiše uvijek imaju veličnu različitu od nule. (Fizika veoma malih čestica, kao što je elektron, je preciznije opisana kvantnom mehanikom.) Objekti sa veličinom različitom od nule imaju komplikovanije ponašanje od hipotetičkih materijalnih tačaka, zbog dodatnih stepena slobode, npr. lopta može da se okreće dok se kreće. Međutim, rezultati za materijalnu tačku se mogu koristiti za proučavanje takvih objekata posmatrajući ih kao kompozitne objekate, sačinjene od velikog broja kolektivno djelujućih materijalnih tačaka. Centar mase kompozitnog objekta se ponaša poput materijalne tačke.

Klasična mahanika koristi pojmove zdravog razuma o tome kako materija i sile postoje i formiraju interakcije. Ona podrazumijeva da materija i energija imaju konačne, poznate osobine kao što su mjesto u prostoru i brzina. Nerelativistička mehanika isto tako podrazumijeva da sile djeluju momentalno (pogledajete takođe Djelovanje na rastojanju).

Klasična mehanika je tradicionalno podijeljena u tri glavne grane:

• Statika, proučava ravnotežu i njenu povezanost sa silama
• Dinamika, proučava kretanje i njegovu povezanost sa silama
• Kinematika, bavi se implikacijama posmatranog kretanja bez uzimanja u obzir okolnosti koje ga prouzrokuju

Druga podjela je bazirana na osnovu izbora matematičkog formulisanja:

• Newtonova mehanika
• Lagrangeova mehanika
• Hamiltonova mehanika

Alternativno, podjela se može vršiti prema regiji primjene:

• Nebeska mehanika, povezana sa zvijezdama, planetama i ostalim nebeskim tijelima
• Mehanika kontinuuma, za materijale modelirane kao kontinuum, npr. čvrsta tvar i fluidi (tečnosti i gasovi).
• Relativistička mehanika (uključujući posebnu i opštu teoriju relativnosti), za tijela čija je brzina približna brzini svjetlosti.
• Statička mehanika, pruža okvir za povezivanje mikroskopskih svojstava pojedinačnih atoma i molekula sa makroskopskim ili obimnim termodinamičkim osobinama materijala.

• Newtonovi zakoni kretanja
• Posebna teorija relativnosti
• Kvantna mehanika

• Crowell, Benjamin. Light and Matter
• Fitzpatrick, Richard. Classical Mechanics
• Hoiland, Paul (2004). Preferred Frames of Reference & Relativity
• Horbatsch, Marko, "Classical Mechanics Course Notes".
• Rosu, Haret C., "Classical Mechanics". Physics Education. 1999. [arxiv.org : physics/9909035]
• Shapiro, Joel A. (2003). Classical Mechanics
• Sussman, Gerald Jay & Wisdom, Jack & Mayer,Meinhard E. (2001). Structure and Interpretation of Classical Mechanics
• Tong, David. Classical Dynamics
• Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL)
• MIT OpenCourseWare 8.01: Classical Mechanics
• Alejandro A. Torassa, On Classical Mechanics