مکانیک کلاسیک
From Wikipedia, the free encyclopedia
مکانیک کلاسیک علمیست که در آن حرکت اشیاء ماکروسکوپیک باسرعتی غیرنسبیتی (خیلی کمترازسرعت نور) از پرتابه گرفته تا بخشهایی از ماشینآلات و اشیاء نجومی مانند فضاپیماها، سیارهها، ستارهها و کهکشان را توصیف میکند.
اگر وضعیت کنونی یک شیء شناخته شود، میتوان با قوانین مکانیک کلاسیک پیشبینی کرد که چگونه در آینده حرکت خواهد کرد؛ (جبرگرایی)، و چگونه در گذشته حرکت کردهاست (برگشتپذیری).
نخستین پیشرفت مکانیک کلاسیک اغلب به عنوان مکانیک نیوتنی یاد میشود. این شامل مفاهیم فیزیکی به کار رفته و روشهای ریاضیاتی است که توسط آیزاک نیوتن ، گوتفرید ویلهلم لیبنیتز و دیگران در سدهٔ ۱۷ میلادی اختراع شدهاست تا حرکت اجسام فیزیکی را تحت تأثیر سیستمی از نیروها توصیف کند.
بعداً، روشهای انتزاعیتری ایجاد شد که منجر به تغییر ساختار مکانیک کلاسیک موسوم به مکانیک لاگرانژی و مکانیک همیلتونی گردید. این پیشرفتها، که عمدتاً در سدههای ۱۸ و ۱۹ صورت گرفته، بهویژه از طریق استفادهٔ آنها از مکانیک تحلیلی، فراتر از کارهای نیوتن است. آنها با برخی اصلاحات در همهٔ زمینههای فیزیک نوین نیز مورد استفاده قرار میگیرند.
مکانیک کلاسیک نتایج بسیار دقیقی را در هنگام مطالعهٔ اشیاء بزرگ که خیلی گسترده نیستند و سرعت آنها به سرعت نور نزدیک نیست، فراهم میکند. زمانیکه اشیاء مورد بررسی اندازهٔ یک قطر اتم را دارند، لازم است که رشتهٔ فرعی اصلی دیگر مکانیک: مکانیک کوانتومی نیز معرفی شود. برای توصیف سرعتهایی که در مقایسه با سرعت نور کوچک نیستند، نسبیت خاص ضروری است. در صورتی که اشیاء خیلی بزرگ شوند، نسبیت عام قابل اجرا میشود. با این حال، تعدادی از منابع نوین شامل مکانیک نسبیت به فیزیک کلاسیک، که از نظر آنها مکانیک کلاسیک را در پیشرفتهترین و دقیقترین شکل خود نشان میدهد، میباشند.[note 1]
در زیر مفاهیم اساسی مکانیک کلاسیک معرفی شدهاست. برای سادگی، اغلب اشیاء دنیای واقعی را به عنوان ذرات نقطهای (اشیاء با اندازهٔ ناچیز) مدلسازی میکنند. حرکت یک ذرهٔ نقطهای با تعداد کمی از پارامترها مشخص میشود: موقعیت، جرم و نیروهای اعمال شده بر روی آن، هر یک از این پارامترها به نوبهٔ خود بحث شدهاست.
در واقعیت، نوع اشیایی که مکانیک کلاسیک میتواند توصیف کند، همیشه اندازهٔ غیر صفر دارد. (فیزیک ذرات بسیار ریز مانند الکترون توسط مکانیک کوانتومی با دقت بیشتری توصیف میشود) اشیاء با اندازهٔ غیر صفر رفتار پیچیدهتری نسبت به ذرات اشیای نقطهای فرضی دارند؛ زیرا درجههای آزادی اضافی، به عنوان مثال، یک توپ بیسبال میتواند در حین حرکت بچرخد. با این حال، نتایج ذرات نقطهای میتواند برای مطالعهٔ چنین اشیایی با استفاده از آنها بهعنوان اشیاء کامپوزیت، که از تعداد زیادی ذرات نقطهای جمعی ساخته شدهاست، مورد استفاده قرار گیرد. مرکز جرم یک مادهٔ کامپوزیت مانند یک ذرهٔ نقطهای رفتار میکند.
مکانیک کلاسیک از مفاهیم عقل سلیم دربارهٔ چگونگی وجود ماده و نیروها و تعامل استفاده میکند. فرض بر این است که ماده و انرژی دارای ویژگیهای مشخص و معقولی مانند مکان در فضا و سرعت هستند. مکانیک غیر نسبیتی نیز فرض میکند که نیروها فوراً عمل میکنند. (همچنین به عمل از راه دور مراجعه کنید)