Историја на класичната механика

Архимедов винт

Херонова кугла

Приказ на воден саат кој го направил Ктесибиј Александриски во 3 век п.н.е

Скица на хеликоптерот на Леонардо да Винчи

Геометрија на планетарно движење: планетата ($M$) обиколува околу Сонцето ($S$) по елипса ($P$-перихел, $A$-афел)

Центрифугалната и Центрипеталната сила прв ги објаснил Кристијан Хајгенс

Исак Њутн го објаснил Њутновиот закон за гравитација.

Дијаграм на напрегање за нискојаглероден челик. Хуковиот закон важи од почетното подрчје од 0 до долната граница на развлекување(2).
1. Јакост на материјалот
2. Граница на развлекување или σ_0,2
3. Лом на материјалот
4. Подрачје на пластични деформации
5. Подрачје на слабост
A: Теоретски дијаграм на растегнување
B: Стварен дијаграм на растегнување (F/A)

Константин Циолковски прв ја замислил идејата семирска дигалка

Антика

Класичните филозофи, особено Аристотел, биле едни од првите да предложат дека апстрактните принципи владеат во природата. Во книгата „На небесата“, Аристотел расправал дека телата се издигнуваат или паѓаат до нивното „природно место“ и грешно тврдел дека предмет кој е двапати потежок од други, би паднал на земјата од истата висина за половина од времето за кое би паднале другите. Аристотел верувал во логика и набљудување, но неговото време било повеќе од 1800 години пред Франсис Бекон да го развие методот на експериментација, што го нарекол ''досада на природата''.

Аристотел видел разлика помеѓу „природно движење“ и „присилно движење“, и тој верувал дека во вакуум, не би имало причина повеќе едно тело да се движи природно кон една точка отколку која било друга, и така тој заклучил дека тело во вакуум мора да мирува или да се движи брзо. На овој начин, Аристотел бил првиот кој пришол на нешто слично како законот на инерција. Сепак, тој верувал дека вакуум би бил невозможен бидејќи околниот воздух веднаш би го исполнил. Тој исто така верувал дека еден предмет би престанал да се движи во неприродна насока откако примените сили се отстранети. Подоцна аристотелците развиле елаборативно објаснување за тоа зошто стрела продолжува да се движи во воздухот откако ќе замине од лакот, предлагајќи дека стрелата создава вакуум во таа ситуација, во која воздухот ита, туркајќи го од назад. Аристотеловите верувања биле под влијание на учењето на Платон со усовршувањето на кружните униформни движења на небото. Како резултат на тоа, тој осмислил природен ред во кој движењата биле нужно совршени, во контраст на земјовидниот свет од менувањето на елементи, каде единките исчезнуваат и умираат.

Галилео подоцна ќе ја набљудува „Отпорноста на воздухот кој ја изложува сам на себе на два начина: Прво нудејќи поголема импеданса на погусти отколку поретки тела, и второ, нудејќи поголема отпорност на тело кое се движи брзо отколку на истото тело кое се движи бавно“.

Средновековна мисла

Францускиот свештеник Жан Биридан ја развил Теоријата на поттик. Но, Алберт од Саксонија (филозоф), односно епископот од Халберстад, ја развил теоријата уште повеќе.

Модерното време – формирање на класичната механика

Класичната механика не постоела сè додека Галилео Галилеј не го развил телескопот и неговите набљудувања кои разјасниле дека небото не е направено од една совршена и непроменлива супстанца. Прифаќајќи ја Коперниковата хелиоцентрична хипотеза, Галилео верувал дека Земјата е иста како и другите планети. Галилео можеби го извел и познатиот експеримент на „слободен пад“, флрајќи две топки од кривата кула во Пиза. (Теоријата и практиката покажале дека тие истовремено паднале на земјата.) Иако реалноста на овој експеримент е дебативна, тој извршил и квантитативни експерименти со тркалање топки на една рампа; неговата правилна теорија на забрзано движење очигледно произлегува од резултатите на експериментите. Галилео, исто така, открил дека тело кое паѓа вертикално, паѓа во исто време со тело кое е исфрлено хоризонтално, па иако Земјата рамномерно ротира сè уште телата ќе паѓаат на Земјата под дејство на гравитацијата. Поважно, се тврди дека рамномерното движење не се разликува од останатите, и така се формираат основите на теоријата за релативноста.

Сер Исак Њутн бил првиот кој ги обединил трите закони на движење (законот на инерција, неговиот втор закон што е споменато погоре, и законот за акција и реакција), и да докаже дека овие закони ги регулираат и земните и небесните објекти. Њутн и повеќето од неговите современици, со забележителен исклучок на Кристијан Хајгенс, се надевале дека класичната механика ќе биде во можност да се применува на сите субјекти, вклучувајќи ја и (во форма на геометриска оптика) светлината. Њутн во своето објаснување за Њутновите прстени ги избегнал брановите принципи и претпоставил дека светлинските честички биле изменети или возбудени од стаклото и биле во резонанса.

Њутн исто така го развил калкулусот кој е неопходен за исвршување математички пресметки кои се вклучени во класичната механика. Сепак, Готфрид Лајбниц бил тој кој, независно од Њутн, ги развил диференцијалното и интегралното сметање кои се користaт и до денешен ден. Класичната механика ја чува Њутновата точка нотација за временски деривации.

Леонард Ојлер ги проширил Њутновите закони за движење, од честички на тврди тела, со два додатни закони.

По Њутн, реформулациите прогресивно овозможиле решенија на голем број проблеми. Првата реформулација била направена во 1788 година од страна на Жозеф-Луј Лагранж, италијанско-француски математичар. Во Лагранжовата механика решението го користи патот на најмалку акција и ги следи анализа на варијации. Вилијам Роуан Хамилтон ја реформулирал Лагранжовата механика во 1833 година. Предноста на Хамилтоновата механика била што нејзината рамка овозможувала подлабок поглед во основните принципи. Поголемиот дел од структурата на Хамилтоновата механика може да се најде и во квантната механика, сепак точното значење на поимите се разликува заради квантните ефекти.

Иако класичната механика во голема мера е компатибилна со другите делови на класичната физика, како класичните електродинамика и термодинамика, одредени тешкотии биле откриени во доцниот 19 век кои можеле да бидат решени само со современата физика. Во комбинација со класичната термодинамика, класичната механика води кон Гибсовиот парадокс во кој ентропијата не е добро дефинирана количина. Кога експериментите стигнале до атомско ниво, класичната механика не успеала да го објасни тоа, ни приближно, основните работи како што се енергетските нивоа и големините на атомите. Трудот вложен решавајќи ги овие проблеми довел до развој на квантната механика. Слично на тоа, различното однесување на класичниот електромагнетизам и класичната механика под брзината на трансформации довела до теоријата за релативноста.

Во сегашноста

Кон крајот на 20 век, класичната механика во физиката веќе не била независна теорија. Заедно со класичниот електромагнетизам, станала вградена во релативистичка квантна механика или теорија на квантно поле. Тоа ги дефинира нерелативистичките, неквантно механичките граници за масивните честички.

Класичната механика исто така била извор на инспирација за математичарите. Реализацијата дека фазовиот простор во класичната механика признава природен опис како симплектичен колектор (навистина контангентен пакет контангентен пакет во повеќето случаи на физичка заинтересираност), и симплектичка топологија, која може да биде замислена како наука за глобалните проблеми од Хамилтоновата механика, била плодна област на математичките истражувања од 1980-тите.

Поврзано

• Механика
• Класична механика