La mecánica clásica describe el movimiento de objetos macroscópicos , desde proyectiles a partes de maquinaria , y objetos astronómicos , como naves espaciales , planetas , estrellasy galaxias .
Si se conoce el estado actual de un objeto, es posible predecir mediante las leyes de la mecánica clásica cómo se moverá en el futuro (determinismo) y cómo se ha movido en el pasado (reversibilidad).
El desarrollo más temprano de la mecánica clásica a menudo se conoce como mecánica newtoniana. Consiste en los conceptos físicos empleados y los métodos matemáticos inventados por Isaac Newton y Gottfried Wilhelm Leibniz y otros en el siglo XVII para describir el movimiento de los cuerpos bajo la influencia de un sistema de fuerzas .
Más tarde, se desarrollaron métodos más abstractos, que llevaron a las reformulaciones de la mecánica clásica conocida como mecánica de Lagrangian y mecánica de Hamiltonian . Estos avances, realizados predominantemente en los siglos XVIII y XIX, se extienden sustancialmente más allá del trabajo de Newton, particularmente a través del uso de la mecánica analítica . Con alguna modificación, también se utilizan en todas las áreas de la física moderna.
La mecánica clásica proporciona resultados extremadamente precisos cuando se estudian objetos grandes que no son extremadamente masivos y las velocidades no se acercan a la velocidad de la luz . Cuando los objetos que se examinan tienen aproximadamente el tamaño de un diámetro de átomo, se hace necesario introducir el otro subcampo principal de la mecánica : la mecánica cuántica . Para describir velocidades que no son pequeñas en comparación con la velocidad de la luz, se necesita una relatividad especial . En caso de que los objetos se vuelvan extremadamente masivos, la relatividad general se vuelve aplicable. Sin embargo, varias fuentes modernas incluyen la mecánica relativista en la física clásica, que en su opinión representa la mecánica clásica en su forma más desarrollada y precisa.
Descripción de la teoría [ editar ]
A continuación se presentan los conceptos básicos de la mecánica clásica. Para simplificar, a menudo modela objetos del mundo real como partículas puntuales (objetos con un tamaño insignificante). El movimiento de una partícula puntual se caracteriza por un pequeño número de parámetros : su posición, masa y las fuerzas que se leaplican. Cada uno de estos parámetros se discute a su vez.
En realidad, el tipo de objetos que la mecánica clásica puede describir siempre tiene un tamaño distinto de cero . (La física cuántica departículas muy pequeñas, como el electrón , se describe con mayor precisión ). Los objetos con un tamaño diferente a cero tienen un comportamiento más complicado que las partículas puntuales hipotéticas, debido a los grados adicionales de libertad , por ejemplo, una pelota de béisbol puede girar mientras se está moviendo. Sin embargo, los resultados de las partículas puntuales se pueden utilizar para estudiar dichos objetos tratándolos como objetos compuestos , formados por un gran número de partículas puntuales que actúan colectivamente. El centro de masa de un objeto compuesto se comporta como una partícula puntual.
La mecánica clásica utiliza nociones de sentido común de cómo la materia y las fuerzas existen e interactúan. Asume que la materia y la energía tienen atributos definidos y conocidos, como la ubicación en el espacio y la velocidad. La mecánica no relativista también asume que las fuerzas actúan instantáneamente (véase también Acción a distancia ).
Posición y sus derivados [ editar ]
| posición | metro |
| posición angular / ángulo | sin unidad (radian) |
| velocidad | m · s −1 |
| velocidad angular | s −1 |
| aceleración | m · s −2 |
| aceleración angular | s −2 |
| imbécil | m · s −3 |
| "idiota angular" | s −3 |
| energía específica | m 2 · s −2 |
| tasa de dosis absorbida | m 2 · s −3 |
| momento de inercia | kg · m 2 |
| impulso | kg · m · s −1 |
| momento angular | kg · m 2 · s −1 |
| fuerza | kg · m · s −2 |
| esfuerzo de torsión | kg · m 2 · s −2 |
| energía | kg · m 2 · s −2 |
| poder | kg · m 2 · s −3 |
| Presión y densidad energética. | kg · m −1 · s −2 |
| tensión superficial | kg · s −2 |
| constante de resorte | kg · s −2 |
| irradiación y flujo de energía | kg · s −3 |
| viscosidad cinemática | m 2 · s −1 |
| viscosidad dinámica | kg · m −1 · s −1 |
| densidad ( densidad de masa) | kg · m −3 |
| densidad ( densidad de peso) | kg · m −2 · s −2 |
| densidad numérica | m −3 |
| acción | kg · m 2 · s −1 |
La posición de una partícula puntual se define en relación a un sistema de coordenadas centrado en un punto de referencia fijo arbitrario en el espacio denominado el origen O . Un sistema de coordenadas simple podría describir la posición de una partícula P con un vectoranotado por un marcado flecha r que apunta desde el origen O al punto P . En general, la partícula de punto no necesita ser estacionaria en relación con O . En los casos en que P se mueve en relación con O , r se define como una función det , tiempo . En la relatividad pre-Einstein (conocida como relatividad galileana ), el tiempo se considera un absoluto, es decir, el intervalo de tiempoque se observa que transcurre entre cualquier par de eventos dado es el mismo para todos los observadores. [1] Además de confiar en el tiempo absoluto , la mecánica clásica asume la geometría euclidiana para la estructura del espacio. [2]
Velocidad y velocidad [ editar ]
La velocidad , o la tasa de cambio de posición con el tiempo, se define como la derivada de la posición con respecto al tiempo:
- .
En la mecánica clásica, las velocidades son directamente aditivas y sustractivas. Por ejemplo, si un automóvil viaja al este a 60 km / hy pasa a otro automóvil que viaja en la misma dirección a 50 km / h, el automóvil más lento percibe que el automóvil más rápido viaja al este a 60 - 50 = 10 km / h . Sin embargo, desde la perspectiva del automóvil más veloz, el automóvil más lento se está moviendo 10 km / h hacia el oeste, a menudo denotado como -10 km / h, donde la señal implica una dirección opuesta. Las velocidades son directamente aditivas como cantidades vectoriales ; deben tratarse mediante análisis vectorial .
Matemáticamente, si la velocidad del primer objeto en la discusión anterior se denota por el vector u = u d y la velocidad del segundo objeto por el vector v = v e , donde u es la velocidad del primer objeto, v es la la velocidad del segundo objeto, y d y e son vectores unitarios en las direcciones de movimiento de cada objeto respectivamente, entonces la velocidad del primer objeto como se ve por el segundo objeto es
De manera similar, el primer objeto ve la velocidad del segundo objeto como
Cuando ambos objetos se mueven en la misma dirección, esta ecuación se puede simplificar para
O, al ignorar la dirección, la diferencia se puede dar solo en términos de velocidad:
Aceleración [ editar ]
La aceleración , o tasa de cambio de velocidad, es la derivada de la velocidad con respecto al tiempo (la segunda derivada de la posición con respecto al tiempo):
La aceleración representa el cambio de velocidad a lo largo del tiempo. La velocidad puede cambiar en magnitud o dirección, o en ambas. Ocasionalmente, una disminución en la magnitud de la velocidad " v " se conoce como desaceleración , pero en general, cualquier cambio en la velocidad a lo largo del tiempo, incluida la desaceleración, simplemente se conoce como aceleración.
Marcos de referencia [ editar ]
Si bien la posición, la velocidad y la aceleración de una partícula se pueden describir con respecto a cualquier observador en cualquier estado de movimiento, la mecánica clásica asume la existencia de una familia especial de marcos de referencia en los que las leyes mecánicas de la naturaleza adoptan una forma relativamente simple. Estos marcos especiales de referencia se denominan marcos inerciales .
Un marco inercial es un marco de referencia dentro del cual un objeto que interactúa sin fuerzas (una situación idealizada) aparece en reposo o moviéndose uniformemente en línea recta. Esta es la definición fundamental de un marco inercial. Estos se caracterizan por el requisito de que todas las fuerzas que ingresan a las leyes físicasdel observador [ aclaración necesaria ] provienen de fuentes identificables causadas por campos , como el campo electroestático (causado por cargas eléctricas estáticas), el campo electromagnético (causado por cargas en movimiento) , campo gravitatorio (causado por la masa), y así sucesivamente.
Un concepto clave de los marcos inerciales es el método para identificarlos. A efectos prácticos, los marcos de referencia que no aceleran con respecto a estrellas distantes (un punto extremadamente lejano) se consideran buenas aproximaciones a los marcos inerciales. Los marcos de referencia no inerciales se aceleran en relación con un marco inercial existente. Forman la base de la relatividad de Einstein. Debido al movimiento relativo, las partículas en el marco no inercial parecen moverse en formas no explicadas por las fuerzas de los campos existentes en el marco de referencia. Por lo tanto, parece que hay otras fuerzas que entran en las ecuaciones de movimiento únicamente como resultado de la aceleración relativa. Estas fuerzas se conocen como fuerzas ficticias , fuerzas de inercia o pseudo fuerzas.
Considere dos marcos de referencia S y S ' . Para los observadores en cada uno de los cuadros de referencia, un evento tiene coordenadas espacio-temporales de ( x , y , z , t ) en el cuadro S y ( x ' , y' , z ' , t' ) en el cuadro S ' . Suponiendo que el tiempo se mide de la misma manera en todos los cuadros de referencia, y si requerimos x = x ' cuando t = 0 , entonces la relación entre las coordenadas espacio-tiempo del mismo evento observada en los cuadros de referencia S' y S, que se mueven a una velocidad relativa de u en la dirección x es:
Este conjunto de fórmulas define una transformación de grupo conocida como la transformación de Galileo(informalmente, la transformación de Galileo ). Este grupo es un caso limitante del grupo de Poincaré usado en relatividad especial . El caso límite se aplica cuando la velocidad u es muy pequeña en comparación con c , la velocidad de la luz .
Las transformaciones tienen las siguientes consecuencias:
- v ′ = v - u (la velocidad v ′ de una partícula desde la perspectiva de S ′ es más lenta en u que su velocidad vdesde la perspectiva de S )
- a ′ = a (la aceleración de una partícula es la misma en cualquier marco de referencia inercial)
- F ′ = F (la fuerza sobre una partícula es la misma en cualquier marco de referencia inercial)
- La velocidad de la luz no es una constante en la mecánica clásica, ni la posición especial dada a la velocidad de la luz en la mecánica relativista tiene una contrapartida en la mecánica clásica.
Para algunos problemas, es conveniente utilizar coordenadas giratorias (marcos de referencia). Por lo tanto, uno puede mantener un mapeo a un marco inercial conveniente, o introducir adicionalmente una fuerza centrífugaficticia y una fuerza de Coriolis .
Efectivo; De Newton segunda ley [ editar ]
Newton fue el primero en expresar matemáticamente la relación entre la fuerza y el impulso . Algunos físicos interpretan la segunda ley del movimiento de Newton como una definición de fuerza y masa, mientras que otros la consideran un postulado fundamental, una ley de la naturaleza. [3] Cualquiera de las dos interpretaciones tiene las mismas consecuencias matemáticas, históricamente conocidas como "Segunda Ley de Newton":
La cantidad m v se llama el impulso ( canónico ) . La fuerza neta sobre una partícula es, por lo tanto, igual a la tasa de cambio del momento de la partícula con el tiempo. Dado que la definición de aceleración es a = d v / d t , la segunda ley se puede escribir en la forma simplificada y más familiar:
Mientras se conozca la fuerza que actúa sobre una partícula, la segunda ley de Newton es suficiente para describir el movimiento de una partícula. Una vez que las relaciones independientes para cada fuerza que actúa sobre una partícula están disponibles, pueden sustituirse por la segunda ley de Newton para obtener una ecuación diferencial ordinaria , que se denomina ecuación de movimiento .
Como ejemplo, suponga que la fricción es la única fuerza que actúa sobre la partícula, y que puede modelarse como una función de la velocidad de la partícula, por ejemplo:
donde λ es una constante positiva, el signo negativo indica que la fuerza es opuesta al sentido de la velocidad. Entonces la ecuación de movimiento es
donde v 0 es la velocidad inicial. Esto significa que la velocidad de esta partícula decae exponencialmente a cero a medida que avanza el tiempo. En este caso, un punto de vista equivalente es que la energía cinética de la partícula es absorbida por la fricción (que la convierte en energía térmica de acuerdo con la conservación de la energía ), y la partícula se está desacelerando. Esta expresión se puede integrar aún más para obtener la posición r de la partícula en función del tiempo.
Las fuerzas importantes incluyen la fuerza gravitacional y la fuerza de Lorentz para el electromagnetismo . Además, la tercera ley de Newton puede usarse a veces para deducir las fuerzas que actúan sobre una partícula: si se sabe que la partícula A ejerce una fuerza F sobre otra partícula B , se sigue que B debe ejercer una fuerza de reacción igual y opuesta , - F , en a . La forma fuerte de la tercera ley de Newton requiere que F y - F actúen a lo largo de la línea que conecta A y B, mientras que la forma débil no lo hace. Las ilustraciones de la forma débil de la tercera ley de Newton se encuentran a menudo para las fuerzas magnéticas. [ aclaración necesaria ]
Trabajo y energía [ editar ]
Si se aplica una fuerza constante F a una partícula que hace un desplazamiento Δ r , [nota 2] el trabajo realizadopor la fuerza se define como el producto escalar de los vectores de fuerza y desplazamiento:
Más generalmente, si la fuerza varía en función de la posición a medida que la partícula se mueve de r 1 a r 2 a lolargo de una trayectoria C , el trabajo realizado en la partícula viene dado por la integral de línea
Si el trabajo realizado para mover la partícula de r 1 a r 2 es el mismo, independientemente del camino que se tome, se dice que la fuerza es conservadora . La gravedad es una fuerza conservadora, como lo es la fuerza debida a un resorte idealizado , como lo indica la ley de Hooke . La fuerza debida a la fricción no es conservadora.
Para objetos extendidos compuestos de muchas partículas, la energía cinética del cuerpo compuesto es la suma de las energías cinéticas de las partículas.
El teorema de trabajo-energía establece que para una partícula de masa constante m , el trabajo total Wrealizado en la partícula a medida que se mueve desde la posición r 1 a r 2 es igual al cambio en la energía cinética E k de la partícula:
Las fuerzas conservadoras se pueden expresar como el gradiente de una función escalar, conocida como energía potencial y se denota E p :
Si todas las fuerzas que actúan sobre una partícula son conservadoras, y E p es la energía potencial total (que se define como un trabajo de fuerzas involucradas para reorganizar las posiciones mutuas de los cuerpos), obtenida al sumar las energías potenciales correspondientes a cada fuerza
La disminución en la energía potencial es igual al aumento en la energía cinética
es constante en el tiempo A menudo es útil, porque muchas fuerzas comunes son conservadoras.
Más allá de las leyes de Newton [ editar ]
La mecánica clásica también describe los movimientos más complejos de objetos no puntuales extendidos. Las leyes de Euler proporcionan extensiones a las leyes de Newton en esta área. Los conceptos de momento angular se basan en el mismo cálculo utilizado para describir el movimiento unidimensional. La ecuación de coheteextiende la noción de tasa de cambio del impulso de un objeto para incluir los efectos de un objeto "perdiendo masa".
Hay dos formulaciones alternativas importantes de la mecánica clásica: la mecánica lagrangiana y la mecánica hamiltoniana . Estas, y otras formulaciones modernas, generalmente evitan el concepto de "fuerza", en lugar de referirse a otras cantidades físicas, como la energía, la velocidad y el impulso, para describir sistemas mecánicos en coordenadas generalizadas .
Las expresiones dadas anteriormente para el impulso y la energía cinética solo son válidas cuando no hay una contribución electromagnética significativa. En el electromagnetismo, la segunda ley de Newton para cables portadores de corriente se rompe a menos que uno incluya la contribución del campo electromagnético al impulso del sistema expresado por el vector Poynting dividido por c 2 , donde c es la velocidad de la luz en el espacio libre.
Límites de validez [ editar ]
Muchas ramas de la mecánica clásica son simplificaciones o aproximaciones de formas más precisas; Dos de los más precisos son la relatividad general y la mecánica estadísticarelativista . La óptica geométrica es una aproximación a la teoría cuántica de la luz , y no tiene una forma "clásica" superior.
Cuando tanto la mecánica cuántica como la mecánica clásica no pueden aplicarse, como en el nivel cuántico con muchos grados de libertad, la teoría cuántica de campos (QFT) es útil. QFT se ocupa de pequeñas distancias y grandes velocidades con muchos grados de libertad, así como la posibilidad de cualquier cambio en el número de partículas a lo largo de la interacción. Cuando se tratan grandes grados de libertad a nivel macroscópico, la mecánica estadística se vuelve útil. La mecánica estadística describe el comportamiento de un gran número de partículas (pero contables) y sus interacciones en su conjunto a nivel macroscópico. La mecánica estadística se utiliza principalmente en termodinámica para sistemas que se encuentran fuera de los límites de los supuestos de la termodinámica clásica. En el caso de altaObjetos de velocidad que se aproximan a la velocidad de la luz, la mecánica clásica se ve reforzada por la relatividad especial . En caso de que los objetos se vuelvan extremadamente pesados (es decir, su radio de Schwarzschild no es despreciable para una aplicación determinada), las desviaciones de la mecánica newtoniana se hacen evidentes y pueden cuantificarse utilizando el formalismo post-newtoniano parametrizado . En ese caso, la relatividad general (GR) se vuelve aplicable. Sin embargo, hasta ahora no existe una teoría de la gravedad cuántica que unifique GR y QFT en el sentido de que podría usarse cuando los objetos se vuelven extremadamente pequeños y pesados. [4] [5]
La aproximación newtoniana a la relatividad especial [ editar ]
En la relatividad especial, el impulso de una partícula está dado por
donde m es la masa en reposo de la partícula, v su velocidad, v es el módulo de v y c es la velocidad de la luz.
Si v es muy pequeño en comparación con c , v 2 / c 2 es aproximadamente cero, y así
Así, la ecuación newtoniana p = m v es una aproximación de la ecuación relativista para cuerpos que se mueven con velocidades bajas en comparación con la velocidad de la luz.
Por ejemplo, la frecuencia de ciclotrón relativista de un ciclotrón , un girotrón o un magnetrón de alto voltaje viene dada por
donde f c es la frecuencia clásica de un electrón (u otra partícula cargada) con energía cinética T y ( reposo ) masa m 0 circulando en un campo magnético. La masa (en reposo) de un electrón es 511 keV. Por lo tanto, la corrección de frecuencia es del 1% para un tubo de vacío magnético con un voltaje de aceleración de corriente continua de 5.11 kV.
La aproximación clásica a la mecánica cuántica [ editar ]
La aproximación de rayos de la mecánica clásica se descompone cuando la longitud de onda de De Broglie no es mucho más pequeña que otras dimensiones del sistema. Para partículas no relativistas, esta longitud de onda es
De nuevo, esto sucede con los electrones antes de que ocurra con partículas más pesadas. Por ejemplo, los electrones utilizados por Clinton Davisson y Lester Germer en 1927, acelerados por 54 V, tenían una longitud de onda de 0.167 nm, que era lo suficientemente larga como para mostrar un único lóbulo lateral de difraccióncuando se reflejaba desde la cara de un cristal de níquel con espaciado atómico de 0.215 nm. Con una cámara de vacío más grande , parece relativamente fácil aumentar la resolución angular de alrededor de un radián a un miliradiano y ver la difracción cuántica de los patrones periódicos de la memoria de la computadora del circuito integrado .
Ejemplos más prácticos del fallo de la mecánica clásica en una escala de ingeniería son la conducción mediante túneles cuánticos en diodos de túneles y puertas de transistores muy estrechas en circuitos integrados .
La mecánica clásica es la misma aproximación de alta frecuencia extrema que la óptica geométrica . A menudo es más preciso porque describe partículas y cuerpos con masa en reposo . Estos tienen más impulso y, por lo tanto, longitudes de onda de De Broglie más cortas que las partículas sin masa, como la luz, con las mismas energías cinéticas.
Historia [ editar ]
El estudio del movimiento de los cuerpos es antiguo, por lo que la mecánica clásica es uno de los temas más antiguos y más grandes en ciencia , ingeniería y tecnología .
Algunos filósofos griegos de la antigüedad, entre ellos Aristóteles , fundador de la física aristotélica , pudieron haber sido los primeros en sostener que "todo sucede por una razón" y que los principios teóricos pueden ayudar a comprender la naturaleza. Mientras que para un lector moderno, muchas de estas ideas preservadas surgen como eminentemente razonables, existe una falta evidente tanto de la teoría matemática como del experimentocontrolado , tal como lo conocemos. Estos luego se convirtieron en factores decisivos en la formación de la ciencia moderna, y su aplicación temprana llegó a conocerse como mecánica clásica.
En su Elementa super demosem ponderum ponderum , el matemático medieval Jordanus de Nemore introdujo el concepto de " gravedad posicional " y el uso de fuerzas componentes .
La primera explicación causal publicada de los movimientos de los planetas fue Astronomia nova de Johannes Kepler , publicada en 1609. Concluyó, basándose en las observaciones de Tycho Brahe sobre la órbita de Marte , que las órbitas del planeta eran elipsis . Esta ruptura con el pensamiento antiguoestaba ocurriendo casi al mismo tiempo que Galileo estaba proponiendo leyes matemáticas abstractas para el movimiento de los objetos. Él puede (o no) haber realizado el famoso experimento de lanzar dos balas de cañones de diferentes pesos desde la torre de Pisa, demostrando que ambos golpean el suelo al mismo tiempo. La realidad de ese experimento en particular está en disputa, pero sí realizó experimentos cuantitativos rodando bolas en un plano inclinado . Su teoría del movimiento acelerado se derivó de los resultados de tales experimentos y forma una piedra angular de la mecánica clásica.
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Newton fundó sus principios de filosofía natural en tres leyes de movimiento propuestas : la ley de inercia , su segunda ley de aceleración (mencionada anteriormente) y la ley de acción y reacción; Y por eso sentó las bases de la mecánica clásica. Tanto la segunda como la tercera ley de Newton recibieron el tratamiento científico y matemático adecuado en la Filosofía de Newton Naturalis Principia Mathematica . Aquí se distinguen de los intentos anteriores de explicar fenómenos similares, que eran incompletos, incorrectos o tenían poca expresión matemática precisa. Newton también enunció los principios de conservación del momento y el momento angular.. En mecánica, Newton fue también el primero en proporcionar la primera formulación científica y matemática correcta de la gravedaden la ley de Newton de la gravitación universal . La combinación de las leyes de movimiento y gravitación de Newton proporciona la descripción más completa y precisa de la mecánica clásica. Demostró que estas leyes se aplican a los objetos cotidianos, así como a los objetos celestes. En particular, obtuvo una explicación teórica de las leyes de movimiento de Kepler de los planetas.
Newton había inventado previamente el cálculo , de las matemáticas, y lo utilizó para realizar los cálculos matemáticos. Para aceptabilidad, su libro, Principia , se formuló completamente en términos de los métodos geométricos establecidos hace mucho tiempo, que pronto fueron eclipsados por su cálculo. Sin embargo, fue Leibniz quien desarrolló la notación del derivado e integral preferido [4] en la actualidad.
Newton, y la mayoría de sus contemporáneos, con la notable excepción de Huygens , trabajaron en el supuesto de que la mecánica clásica podría explicar todos los fenómenos, incluida la luz , en forma de ópticas geométricas . Incluso al descubrir los llamados anillos de Newton (un fenómeno de interferencia de onda ) mantuvo su propia teoría corpuscular de la luz .
Después de Newton, la mecánica clásica se convirtió en el principal campo de estudio en matemáticas y en física. Varias nuevas formulaciones permitieron progresivamente encontrar soluciones a un número mucho mayor de problemas. La primera reformulación notable fue en 1788 por Joseph Louis Lagrange . La mecánica de Lagrangian fue a su vez reformulada en 1833 por William Rowan Hamilton .
Se descubrieron algunas dificultades a finales del siglo XIX que solo podían ser resueltas por la física más moderna. Algunas de estas dificultades están relacionadas con la compatibilidad con la teoría electromagnética y el famoso experimento de Michelson-Morley . La resolución de estos problemas llevó a la teoría especial de la relatividad , que a menudo todavía se considera parte de la mecánica clásica.
Un segundo conjunto de dificultades estaban relacionadas con la termodinámica. Cuando se combina con la termodinámica , la mecánica clásica conduce a la paradoja de Gibbs de la mecánica estadística clásica , en la que la entropía no es una cantidad bien definida. La radiación del cuerpo negro no se explicó sin la introducción de los cuantos . Cuando los experimentos alcanzaron el nivel atómico, la mecánica clásica no pudo explicar, incluso aproximadamente, cosas tan básicas como los niveles y tamaños de energía de los átomos y el efecto fotoeléctrico . El esfuerzo por resolver estos problemas llevó al desarrollo de la mecánica cuántica .
Desde finales del siglo XX, la mecánica clásica en la física ya no ha sido una teoría independiente. En cambio, la mecánica clásica ahora se considera una teoría aproximada de la mecánica cuántica más general. El énfasis se ha desplazado a la comprensión de las fuerzas fundamentales de la naturaleza como en el modelo estándar y sus extensiones más modernas en una teoría unificada de todo . [5] La mecánica clásica es una teoría útil para el estudio del movimiento de partículas de baja energía, mecánica no cuántica, en campos gravitacionales débiles. Además, se ha extendido al dominio complejo donde la mecánica clásica compleja exhibe comportamientos muy similares a la mecánica cuántica. [6]
Sucursales [ editar ]
La mecánica clásica se dividía tradicionalmente en tres ramas principales:
- Estática , el estudio del equilibrio y su relación con las fuerzas.
- La dinámica , el estudio del movimiento y su relación con las fuerzas.
- La cinemática , que trata las implicaciones de los movimientos observados sin tener en cuenta las circunstancias que los causan.
Otra división se basa en la elección del formalismo matemático:
Alternativamente, se puede hacer una división por región de aplicación:
- Mecánica celeste , relacionada con estrellas , planetas y otros cuerpos celestes.
- Mecánica continua , para materiales modelados como un continuo, por ejemplo, sólidos y fluidos (es decir, líquidos y gases ).
- Mecánica relativista (es decir, que incluye las teorías especiales y generales de la relatividad), para cuerpos cuya velocidad es cercana a la velocidad de la luz.
- Mecánica estadística , que proporciona un marco para relacionar las propiedades microscópicas de los átomos individuales y las moléculas con las propiedades termodinámicas macroscópicas o masivas de los materiales.
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