Enzo Rocha Fotografia: Mecânica Clássica

A mecânica clássica é o ramo da mecânica baseado nas leis do movimento de Newton e aplicável a sistemas tão grandes que a constante de Planck pode ser considerada insignificantemente pequena (distinta da mecânica quântica).

A mecânica clássica é a parte da física que lida com movimento e forças. Na sua formulação mais conhecida, é conhecida como mecânica newtoniana, em homenagem a Isaac Newton.

Conceito

Como qualquer conceito científico, a mecânica clássica tem um alcance limitado de validade. Essa faixa é bastante grande e abrange a maioria das situações que os civis encontram na vida comum.

Por exemplo, o modelo funciona bem para situações cotidianas, como um carro trocando de faixa em uma rodovia ou uma bola de futebol voando no ar. Porém, para objetos muito pequenos, a mecânica quântica deve ser aplicada para obter resultados precisos.

Da mesma forma, o comportamento de objetos que viajam a velocidades próximas à velocidade da luz ou em um forte campo gravitacional não pode ser descrito apenas pela mecânica clássica. Para tais situações, a relatividade deve ser aplicada.

O que é mecânica clássica?

A mecânica clássica é um campo de estudo que descreve o movimento de um objeto como resultado de sua massa e das forças que atuam sobre ele.

Os efeitos foram descritos pela primeira vez por Sir Isaac Newton durante o século XVII. Newton baseou seu trabalho em cientistas anteriores, incluindo Galileo Galilei, Johannes Kepler e Christiaan Huygens.

Todas as teorias da mecânica clássica são baseadas ou derivadas das teorias de Newton, e é por isso que a mecânica clássica é frequentemente referida como mecânica newtoniana.

Newton introduziu suas três leis do movimento em sua obra mais famosa, Principia Mathematica (Princípios Matemáticos). Essas leis descrevem como as forças afetam o movimento de um corpo.

A primeira lei afirma que um corpo permanecerá em repouso ou se moverá em velocidade constante quando as forças que atuam sobre ele forem todas iguais.

A segunda lei relaciona a aceleração de um corpo às forças que atuam sobre ele, e a terceira afirma que, para qualquer ação, há uma reação igual e oposta.

O comportamento de gases e líquidos, a oscilação de molas e pêndulos foram todos descritos usando a mecânica clássica.

O próprio Newton usou suas leis para definir o conceito de gravidade e o movimento dos planetas ao redor do sol.

Por sua vez, essas teorias levaram a coisas como a Revolução Industrial Europeia do século XIX e o desenvolvimento da tecnologia de satélites e viagens espaciais durante o século XX.

Existem, no entanto, limitações às soluções de mecânica clássica.

Os sistemas que apresentam extremos de massa, velocidade ou distância divergem das leis de Newton. O modelo newtoniano, por exemplo, não pode explicar por que os elétrons exibem propriedades semelhantes a ondas e partículas, por que nada pode viajar na velocidade da luz ou por que a força da gravidade entre galáxias distantes parece agir instantaneamente.

Surgiram dois novos ramos da física: mecânica quântica e relatividade.

A mecânica quântica, pioneira em Edwin Schroedinger, Max Planck e Werner Heisenberg, interpreta os movimentos de objetos muito pequenos, como átomos e elétrons. Objetos grandes e distantes, bem como objetos que se aproximam da velocidade da luz, são descritos por relativamente, desenvolvido por Albert Einstein.

Apesar dessas limitações, a mecânica newtoniana tem várias vantagens sobre a mecânica quântica e relativamente. Ambos os campos mais novos requerem conhecimento de matemática avançada. Da mesma forma, as ciências quânticas e relativísticas podem parecer contra-intuitivas, porque descrevem comportamentos que não podem ser observados ou experimentados.

O Princípio da Incerteza de Heisenberg, por exemplo, afirma que é impossível conhecer a velocidade e a localização do corpo. Tal princípio é contrário à experiência cotidiana.

A matemática da mecânica newtoniana é muito menos desafiadora e é usada para descrever os movimentos dos corpos na vida cotidiana.

Resumo

A mecânica clássica é o estudo do movimento dos corpos (incluindo o caso especial em que os corpos permanecem em repouso), de acordo com os princípios gerais enunciados por Sir Isaac Newton em seu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural), comumente conhecido como Principia.

A mecânica clássica foi o primeiro ramo da física a ser descoberto e é a base sobre a qual todos os outros ramos da física são construídos.

Além disso, a mecânica clássica tem muitas aplicações importantes em outras áreas da ciência, como Astronomia (por exemplo, mecânica celeste), Química (por exemplo, dinâmica de colisões moleculares), Geologia (por exemplo, propagação de ondas sísmicas, geradas por terremotos, através de a crosta terrestre) e engenharia (por exemplo, o equilíbrio e a estabilidade das estruturas).

A mecânica clássica também é de grande importância fora do domínio da ciência. Afinal, a sequência de eventos que levou à descoberta da mecânica clássica – começando com o trabalho inovador de Copérnico, continuando com as pesquisas de Galileu, Kepler e Descartes, e culminando nas conquistas monumentais de Newton – envolveu o derrubada completa da imagem aristotélica do universo, que havia prevalecido há mais de um milênio, e sua substituição por uma imagem reconhecidamente moderna, na qual a humanidade não desempenhava mais um papel privilegiado.

Isaac Newton baseou seu trabalho em mecânica clássica no trabalho de cientistas anteriores como Galileu Galilei