Mecànica clàssica newtoniana

Johannes Kepler

Galileu Galilei

Isaac Newton

Terme que designa la ciència física desenvolupada al segle XVII, que té per objecte l'estudi del moviment de masses puntuals sotmeses a forces en l'espai i de les interaccions dels sistemes d'aquestes massa puntuals. Aquesta ciència es va basar en els descobriments de Kepler, Galileu, Torricelli, Huygens i altres físics, i van anar magistralment sintetitzats per Newton en la Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, obra publicada en 1687. A causa d'aquesta magna labor de síntesi efectuada per Newton, però especialment pels seus propis desenvolupaments teòrics, el conjunt de la mecànica clàssica rep de vegades el nom de mecànica newtoniana, especialment pel fet que Newton, sobre la base dels principis d'aquesta mecànica va poder elaborar la llei de la gravitació universal i integrar per primera vegada el moviment dels cossos celestes en una dinàmica rigorosa. Els conceptes fonamentals sobre els quals es basa la mecànica newtoniana són els d'espai, temps, força i massa, de manera que els altres conceptes (velocitat, acceleració, acció, reacció, atracció, gravitació, etc.) poden explicar-se a partir d'aquells conceptes fonamentals. D'altra banda, la idea bàsica que dirigeix la mecànica newtoniana és la de considerar que tota explicació ha de ser quantitativa (amb el que culmina el procés de la matematització de la física iniciat per Galileu en oposició a la física qualitativa aristotèlica) i sotmesa a experimentació. Donada la gran potència explicativa d'aquesta nova ciència, aviat va substituir a la física aristotèlica i a la cartesiana, alhora que es va constituir en el nou paradigma científic sobre el qual es va inspirar el mecanicisme filosòfic del segle XVIII. Solen distingir-se tres grans parts en el si de la mecànica newtoniana o «clàssica»:

I) la cinemàtica, que estudia el moviment dels cossos sense considerar les forces que els causen;

II) l'estàtica, que és l'estudi de l'equilibri i de les forces que actuen a l'interior d'un cos immòbil i;

III) la dinàmica, que estudia els moviments causats per les forces que actuen sobre els cossos. (De fet, a partir de d´Alembert, l'estàtica i la dinàmica s'unifiquen: la dinàmica pot estudiar-se a partir de l'equilibri, i l'estàtica pot considerar-se un cas particular de la dinàmica, és a dir, el cas d'aquells cossos en els quals el conjunt de forces que actuen sobre ell s'equilibren).

Els principis físics fonamentals que regeixen aquesta mecànica (i que actuen com a axiomes de la teoria), són:

1º el principi d'inèrcia, segons el qual tot cos persevera en l'estat de repòs o de moviment uniforme en què es trobi, tret que una força ho obligui a canviar d'estat.

2º el principi F=m.a (de la igualtat de la força al producte de la massa per l'acceleració), que afirma que els canvis que ocorren en la quantitat de moviment són proporcionals per força motriu i es desenvolupen en la direcció d'aquesta força.

3º el principi de la igualtat entre acció i reacció en les accions mútues entre dos cossos. (veg. text). [Vegeu també: text 1 , text 2 i text 3 ]

Posteriorment, els desenvolupaments de la termodinàmica, l'òptica, l'electricitat i el magnetisme; el descobriment de la propagació de la interacció elèctrica (Maxwell i Herz) i els experiments sobre la propagació de la llum (Michelson i Morley) van posar en crisi els fonaments de la mecànica newtoniana, especialment quan es va ampliar el domini de la física cap a les grans magnituds, en les quals la teoria de la relativitat ha substituït a la física clàssica. En el camp de les magnituds extremadament petites tampoc la mecànica newtoniana ha resistit el pas del temps, sent substituïda en aquest terreny per la mecànica quàntica (veure també mecànica ondulatòria).