¿Qué es la mecánica clásica?

La mecánica clásica es una rama de las matemáticas que describe el movimiento de un objeto como resultado de su masa y las fuerzas que actúan sobre él. Los efectos fueron descritos por primera vez por Sir Isaac Newton durante el siglo XVII. Newton basó su trabajo en científicos anteriores, incluidos Galileo Galilei, Johannes Kepler y Christiaan Huygens. Todas las teorías en mecánica clásica se basan o derivan de las teorías de Newton, razón por la cual la mecánica clásica a menudo se conoce como mecánica newtoniana.

Newton introdujo sus tres leyes del movimiento en su obra más famosa, Principia Mathematica . Estas leyes describen cómo las fuerzas afectan el movimiento de un cuerpo. La primera ley establece que un cuerpo permanecerá en reposo o se moverá a una velocidad constante cuando las fuerzas que actúan sobre él sean todas iguales. La segunda ley relaciona la aceleración de un cuerpo con las fuerzas que actúan sobre él, y la tercera establece que para cualquier acción, hay una reacción igual y opuesta.

El comportamiento de gases y líquidos, la oscilación de resortes y péndulos se han descrito utilizando la mecánica clásica. Newton mismo usó sus leyes para definir el concepto de gravedad y el movimiento de los planetas alrededor del sol. A su vez, estas teorías llevaron a cosas como la Revolución Industrial Europea del siglo XIX y el desarrollo de tecnología satelital y viajes espaciales durante el siglo XX.

Sin embargo, existen limitaciones para las soluciones de mecánica clásica. Los sistemas con extremos de masa, velocidad o distancia se desvían de las leyes de Newton. El modelo newtoniano, por ejemplo, no puede explicar por qué los electrones exhiben propiedades de onda y de partículas, por qué nada puede viajar a la velocidad de la luz o por qué la fuerza de la gravedad entre galaxias distantes parece actuar instantáneamente.

Han surgido dos nuevas ramas de la física: la mecánica cuántica y la relatividad. La mecánica cuántica, iniciada por Edwin Schroedinger, Max Planck y Werner Heisenberg, interpreta los movimientos de objetos muy pequeños, como átomos y electrones. Los objetos grandes y distantes, así como los objetos que viajan a una velocidad cercana a la de la luz, se describen relativamente, que fue desarrollado por Albert Einstein.

A pesar de estas limitaciones, la mecánica newtoniana tiene varias ventajas sobre la mecánica cuántica y relativamente. Ambos campos más nuevos requieren conocimiento de matemáticas avanzadas. Del mismo modo, las ciencias cuánticas y relativistas pueden parecer contradictorias porque describen comportamientos que no se pueden observar o experimentar.

El Principio de incertidumbre de Heisenberg, por ejemplo, establece que es imposible conocer tanto la velocidad como la ubicación del cuerpo. Tal principio es contrario a la experiencia cotidiana. La matemática de la mecánica newtoniana es mucho menos desafiante y se usa para describir los movimientos de los cuerpos en la vida cotidiana.