Mecânica
Mecânica , Ciência concerne ao movimento de corpos sob a ação de forças, incluindo o caso especial em que um corpo permanece em repouso. No problema do movimento, a primeira preocupação são as forças que os corpos exercem uns sobre os outros. Isso leva ao estudo de tópicos como gravidade , eletricidade e magnetismo, de acordo com a natureza das forças envolvidas. Dadas as forças, pode-se buscar a maneira como os corpos se movem sob a ação de forças; este é o assunto da mecânica propriamente dita.
Historicamente, a mecânica foi uma das primeiras ciências exatas a serem desenvolvidas. Sua beleza interna como matemática disciplina e seu notável sucesso inicial na contabilização em detalhes quantitativos dos movimentos da Lua, da Terra e de outros corpos planetários teve enorme influência no pensamento filosófico e proporcionou impulso para o desenvolvimento sistemático da ciência.
A mecânica pode ser dividida em três ramos: estática, que lida com as forças que atuam sobre e em um corpo em repouso; cinemática, que descreve os movimentos possíveis de um corpo ou sistema de corpos; e a cinética, que tenta explicar ou prever o movimento que ocorrerá em uma determinada situação. Alternativamente, a mecânica pode ser dividida de acordo com o tipo de sistema estudado. O mais simples sistema mecânico é a partícula, definida como um corpo tão pequeno que sua forma e estrutura interna não têm importância no problema em questão. Mais complicado é o movimento de um sistema de duas ou mais partículas que exercem forças umas sobre as outras e possivelmente sofrem forças exercidas por corpos fora do sistema.
Os princípios da mecânica foram aplicados a três domínios gerais dos fenômenos. Os movimentos de corpos celestes como estrelas, planetas e satélites podem ser previstos com grande precisão milhares de anos antes de ocorrerem. (A teoria de relatividade prevê alguns desvios do movimento de acordo com a mecânica clássica ou newtoniana; no entanto, eles são tão pequenos que só podem ser observados com técnicas muito precisas, exceto em problemas envolvendo todo ou uma grande parte do universo detectável. do que a da luz) são adequadamente descritos pela mecânica clássica sem correções significativas. O engenheiro que projeta pontes ou aeronaves pode usar as leis newtonianas da mecânica clássica com confiança, mesmo que as forças sejam muito complicadas e os cálculos não tenham a bela simplicidade da mecânica celeste. O terceiro reino dos fenômenos compreende o comportamento da matéria e radiação eletromagnética na escala atômica e subatômica. Embora tenha havido alguns sucessos iniciais limitados na descrição do comportamento dos átomos em termos da mecânica clássica, esses fenômenos são tratados adequadamente emmecânica quântica.
A mecânica clássica lida com o movimento dos corpos sob a influência de forças ou com o equilíbrio dos corpos quando todas as forças estão equilibradas. O assunto pode ser pensado como a elaboração e aplicação dos postulados básicos enunciados pela primeira vez por Isaac Newton No dele Princípios matemáticos da filosofia natural (1687), comumente conhecido como o princípios . Esses postulados, chamados de leis do movimento de Newton, são apresentados abaixo. Eles podem ser usados para prever com grande precisão uma ampla variedade de fenômenos, desde o movimento de partículas individuais até as interações de sistemas altamente complexos. Vários desses aplicativos são discutidos neste artigo.
No quadro da física moderna, a mecânica clássica pode ser entendida como uma aproximação decorrente das leis mais profundas da quantum mecânica e a teoria da relatividade. No entanto, essa visão do lugar do sujeito subestima muito sua importância na formação do contexto , idioma e intuição da ciência moderna e cientistas. Nossa visão atual do mundo e do lugar do homem nele está firmemente enraizada na mecânica clássica. Além disso, muitas idéias e resultados da mecânica clássica sobrevivem e desempenham um papel importante na nova física.
Os conceitos centrais da mecânica clássica são força , massa , e movimento. Nem a força nem a massa são claramente definidas por Newton, e ambas têm sido objeto de muitas especulações filosóficas desde Newton. Ambos são mais conhecidos por seus efeitos. Massa é uma medida da tendência de um corpo em resistir às mudanças em seu estado de movimento. As forças, por outro lado, aceleram os corpos, ou seja, alteram o estado de movimento dos corpos aos quais são aplicadas. A interação desses efeitos é o tema principal da mecânica clássica.
Embora as leis de Newton focalizem a atenção na força e na massa, três outras quantidades assumem uma importância especial porque sua quantidade total nunca muda. Essas três quantidades são energia , (linear) impulso , e momento angular . Qualquer um deles pode ser transferido de um corpo ou sistema de corpos para outro. Além disso, a energia pode mudar de forma enquanto associada a um único sistema, aparecendo como energia cinética , a energia do movimento; energia potencial, a energia da posição; calor, ou energia interna, associada aos movimentos aleatórios dos átomos ou moléculas que compõem qualquer corpo real; ou qualquer combinação dos três. No entanto, a energia total, o momento e o momento angular do universo nunca mudam. Este fato é expresso na física dizendo que a energia, o momento e o momento angular são conservados. Essas três leis de conservação surgem das leis de Newton, mas o próprio Newton não as expressou. Eles tiveram que ser descobertos mais tarde.
É um fato notável que, embora as leis de Newton não sejam mais consideradas fundamentais, nem mesmo exatamente corretas, as três leis de conservação derivadas das leis de Newton - a conservação de energia, momento e momento angular - permanecem exatamente verdadeiras mesmo na mecânica quântica e relatividade. Na verdade, na física moderna, a força não é mais um conceito central e a massa é apenas um de vários atributos da matéria. Energia, momento e momento angular, no entanto, ainda mantêm firmemente o centro do palco. A importância contínua dessas idéias herdadas da mecânica clássica pode ajudar a explicar por que esse assunto retém tanta importância na ciência hoje.
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