Mecanica classica
La mecanica classica es un domeni de la fisica qu'es basada sus lei teorias d'Isaac Newton.
Istòria
De l'Antiquitat a l'Edat Mejana
Tre l'Antiquitat, divèrseis intellectuaus (filosòfs, engenhaires...) prepausèron d'idèas per descriure lo foncionament de fenomèns naturaus. Pasmens, maugrat un nombre important de teorias variadas, se fau subretot destriar lo trabalh d'Aristòtel car sa pensada e sei desvolopaments venguèron la nòrma en Euròpa e en Orient Mejan fins a la Renaissença.
A respèct de la màger part dei proposicions concurrentas, la mecanica aristoteliciana èra basada sus l'idèa — concèpte fòrça novator durant l'Antiquitat — que de lèis abstrachas devián regir lo foncionament de la natura. De mai, èra basada sus la logica e sus l'observacion. Ansin, Aristòtel e sei disciples acomencèron d'estudiar lo movement deis objèctes. Destrièron lei nocions de « movement naturau » (qu'es responsable dau retorn deis objèctes a son ponch de partença) e de « movement fòrçat » (qu'es responsable dei movements impulsats d'un objècte a un autre). Amb aquò, establiguèron lo fach qu'un movement non naturau s'arrestava quand lei fòrças a l'origina dau desplaçament disapareisson. Puei, postulèron l'existéncia d'un vuege ipotetic ont un objècte deviá demorar immobil ò tombar amb una velocitat infinida, çò qu'èra una teoria relativament pròcha de la nocion contemporanèa d'inercia. Lo movement èra alora explicat per la creacion d'un vuege en avans de l'objècte que son rempliment per l'èr permetiá de crear un vent entretenent lo movement.
Après la mòrt de son fondator, lo trabalh d'Aristòtel conoguèt mai d'un aprigondiment per explicar de movements pus complèxs coma aqueu d'una sageta tirada per un arc. La mecanica aristoteliciana foguèt adoptada per Platon qu'estudièt lei movements circulars. Pasmens, lei successors de Platon èran pas d'acòrdi ambé certaneis aspècts de la teoria d'Aristòtel e au sègle VI, apareguèron lei premierei versions de la teoria deis impetus. Predominanta fins a la Renaissença, aquela teoria remplacèt lo vuege ipotetic d'Aristòtel per l'existéncia d'una fòrça dicha impetus que permetiá de mantenir un movement fins a son agotament. L'intensitat de l'impetus despendiá de l'accion iniciala a l'origina dau movement.
Lo Periòde Modèrne
Au començament dau sègle XVII, la descubèrta dau telescòpi permetèt a Galileo Galilei (1564-1642) de realizar d'observacions astronomicas (Jupitèr e sei lunas, la Luna... etc.) que confirmèron lo modèl eliocentric prepausat per Nicolau Copernic (1473-1543). Galilei estudièt tanben la tombada deis objèctes. Seis experiéncias li permetèron d'establir la premiera teoria modèrna de l'acceleracion e la rotacion unifòrma de la Tèrra.
A partir d'aquelei trabalhs, Isaac Newton (1643-1727) capitèt d'unificar lei tres lèis principalas dau movement (la lèi de l'inercia, la segonda lèi de Newton e la lèi de l'accion e de la reaccion) e de leis utilizar per resòuvre plusors problemas importants de la mecanica dau periòde. Puei, de lèis similaras foguèron establidas per d'autrei domenis de la fisica, çò que permetèt la formacion progressiva de la mecanica classica.
Aquela evolucion contunièt fins au començament dau sègle XIX e lo perfeccionament continú deis otís matematics (mecanica lagrangiana, mecanica hamiltoniana... etc.) permetèt d'aplicar la mecanica classica a la màger part dei fenomèns estudiats per lei fisicians. Pasmens, a la fin dau sègle, mau capitèt d'explicar certanei fenomèns observats dins de sistèmas infinidament pichons (problema dau còrs negre... etc.) ò dins de sistèmas infinidament grands (electromagnetisme, movement de Mercuri a l'entorn dau Soleu...). Aquelei limits entraïnèron lo desvolopament de la mecanica quantica e de la relativitat generala que s'aplican respectivament ai problemas regardant l'infinidament pichon e ais objèctes amb una velocitat pròcha de la velocitat de la lutz.
Lo ròtle actuau de la mecanica classica
Uei, la mecanica classica fa partida de la mecanica quantica e es plus una teoria independenta. Pasmens, es totjorn utilizada per depintar lo movement d'objèctes non infinidament pichons e amb una velocitat pas pròcha de la velocitat de la lutz. Ansin, es encara fòrça utilizada per la màger part dei scientifics e deis engenhaires.
Descripcion de la teoria
Principis de basa
La mecanica classica estudia principalament lo desplaçament d'objèctes pontuaus a partir d'un nombre reduch de paramètres que son sa posicion dins l'espaci, sa massa e lei fòrças que li son aplicadas. En mai, dos principis governan lo desplaçament d'un objècte. Lo premier es la conservacion de l'energia. Lo segond es lo principi de localitat que dona que leis objèctes son unicament influenciats per leis objèctes situats a proximitat. Per depintar lo movement d'objèctes non pontuaus, fau ajustar d'autrei paramètres coma sa rotacion.
Grandors e nocions principalas
La posicion e sei derivadas
Sistèma de referenciau
Per situar un ponch dins l'espaci, la mecanica classica utiliza un ensems de sistèmas de referenciau dichs referenciaus inerciaus. Dins aqueu tipe de referenciau, l'acceleracion d'un objècte somés a ges de fòrça ò a de fòrças se compensant es nulla. Aquò permet una expression relativament simpla dei lèis depintant lo movement.
De referenciaus non inerciaus existisson tanben. Son en acceleracion a respèct d'un referenciau inerciau. Aquò permet donc de representar leis efècts d'aquela acceleracion coma una fòrça d'inercia e de gardar l'aspèct relativament simple dei calculs menats dins lei referenciaus inerciaus.
La velocitat
La velocitat correspond au taus de cambiament de posicion a respèct dau temps. Es definida coma una grandor vectoriala qu'es la derivada de la posicion en foncion dau temps. En mecanica classica, diferentei velocitats pòdon s'addicionar ò se sostraire. De mai, son expression despend dau referenciau chausit e pòu donc variar en foncion de l'observator (que prend generalament un referenciau qu'arrenja sei calculs). Per exemple, s'una veitura rodelant vèrs l'èst a 70 km/h lòng d'una rota drecha passa un camion rodelant dins la meteissa direccion a 50 km/h, lei menaires dei dos veïculs auràn d'impressions diferentas : per lo menaire dau camion, la veitura se desplaça vèrs l'èst a 20 km/h (70 − 50) mentre que per lo menaire de la veitura, lo camion se dirigís vèrs l'oèst a 20 km/h.
L'acceleracion
L'acceleracion correspond au taus de cambiament de la velocitat a respèct dau temps. Es definida coma la derivada de la velocitat ò coma la derivada segonda dau vector posicion. Quand la velocitat demenís, es de còps dicha deceleracion. Coma la velocitat, es una grandor vectoriala que pòu s'addicionar ò se sostraire.
Fòrça e segonda lèi de Newton
En mecanica classica, una interaccion resultant de l'accion d'un objècte sus un autre, que natura que siegue, es modelizada per una fòrça. Es representada per un vector aguent un ponch d'aplicacion, una direccion, un sens e una intensitat. Aqueu concèpte permet de visualizar facilament lo movement (dinamica), leis esfòrç (estatica) ò lei deformacions (resisténcia dei materiaus) subits per un objècte.
La segonda lèi de Newton ò principi fondamentau de la dinamica es una relacion fondamentala de la mecanica classica. Permet de liar l'acceleracion d'un còrs dins un referenciau a la resultanta dei fòrças que s'i aplican.