Ogled vira Klasična mehanika

[[File:Orbital motion.gif|thumb|right|261x261px|alt=animation of orbital velocity and centripetal acceleration|Diagram orbitalnega gibanja satelita okoli Zemlje, ki prikazuje pravokotno hitrost in pospešek (silo) vektorja, predstavljene s klasično interpretacijo.]]
[[Slika:Tir_parabòlic.svg|alt=diagram of parabolic projectile motion|sličica|Analiza [[Gibanje projektila|gibanja projektila]] je del klasične mehanike.]]
'''Klasična mehanika''' je [[Teoretična fizika|fizikalna teorija]], ki opisuje [[gibanje]] [[Mikroskopska velikost|makroskopskih]] predmetov, od [[Izstrelek|izstrelkov]] do delov [[Stroj|strojev]] in [[Astronomsko telo|astronomskih teles]], kot so [[Vesoljsko plovilo|vesoljska plovila]], [[Planet|planeti]], [[Zvezda|zvezde]] in [[Galaksija|galaksije]]. Za klasično mehaniko velja princip [[Determinizem|determiniranosti]], ki pravi, da se lahko predvidi, kako se bo telo gibalo v prihodnosti, če je znano trenutno stanje, in princip reverzibilnosti, ki lahko pove kako se je telo gibalo v preteklosti.

Beseda »klasično« v »klasični mehaniki« se ne nanaša na [[Antika|klasično antiko]], kot to rečemo, npr. za [[Klasična arhitektura|klasično arhitekturo]]. Ravno nasprotno, razvoj klasične mehanike je vključeval [[Znanstvena revolucija|bistvene spremembe v metodah in filozofiji]] fizike.<ref>{{Citat|last=Ben-Chaim|first=Michael|year=2004|publication-date=2004|title=Experimental Philosophy and the Birth of Empirical Science: Boyle, Locke and Newton|place=Aldershot|publisher=Ashgate|isbn=0-7546-4091-4|oclc=53887772}}.</ref> Namesto tega ta označevalec razlikuje klasično mehaniko od fizik, ki so se razvile po [[zgodovina fizike|revoluciji v zgodnjem 20. stoletju]] - ta je razkrila omejitve klasične mehanike.<ref>{{Citat|last=Agar|first=Jon|year=2012|publication-date=2012|title=Science in the Twentieth Century and Beyond|place=Cambridge|publisher=Polity Press|isbn=978-0-7456-3469-2}}.</ref>

Klasična mehanika proučuje splošne zakone vzajemnega delovanja teles v pogojih, kadar so kvantni in relativistični pojavi povezani z njihovim obstojem zanemarljivo majhni.<ref>{{navedi splet |url=https://http/ |title=Klasična mehanika |accessdate=4.1.2014 |publisher=Univerza v Meriboru, Fakulteta za gradbeništvo |archive-date=2016-01-14 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160114075411/http://http// |url-status=dead }}</ref> Klasična mehanika zagotavlja natančne rezultate pri preučevanju velikih predmetov, ki niso izjemno masivni in katerih hitrosti se ne približujejo [[Hitrost svetlobe|svetlobni hitrosti]]. Ko imajo predmeti, ki jih preučujemo, približno velikost premera atoma, je treba uvesti drugo glavno področje [[Mehanika|mehanike]]: [[Kvantna mehanika|kvantno mehaniko]]. Za opisovanje hitrosti, ki niso majhne v primerjavi s svetlobno hitrostjo, je potrebna [[Posebna teorija relativnosti|posebna relativnost]]. V primerih, ko so predmeti izjemno masivni, postane uporabna [[Splošna teorija relativnosti|splošna relativnost]]. Vendar pa številni sodobni viri vključujejo [[Relativistična mehanika|relativistično mehaniko]] v klasično fiziko, ki po njihovem mnenju predstavlja klasično mehaniko v njeni najbolj razviti in natančni obliki.

Proučevanje gibanja teles je staro, kar naredi klasično mehaniko za najstarejše in najobsežnejše področje v [[znanost]]i, [[inženirstvo|inženirstvu]] in [[tehnologija|tehnologiji]]. 

== Opis teorije ==
Sledeča poglavja opisujejo osnovne koncepte klasične mehanike. Zaradi poenostavljanja pogosto modelira predmete iz resničnega sveta kot točkaste delce (predmeti zanemarljive velikosti). Gibanje točkastega delca določa majhno število [[parameter|parametrov]]: njegov položaj, [[masa]] in [[Sila|sile]], ki delujejo nanj.

V resnici imajo telesa, ki jih obravnava klasična mehanika, vedno velikost, [[0|ki ni enaka nič]]. (Obnašanje ''zelo'' majhnih delcev, kot je [[elektron]], natančneje opisuje [[kvantna mehanika]].) Predmeti z velikostjo, ki ni nič, imajo bolj zapleteno vedenje kot hipotetični točkasti delci zaradi dodatnih [[Prostostna stopnja (mehanika)|prostostnih stopenj]], npr. [[vrtenje]] žoge, ko se premika. Vendar pa lahko rezultate točkastih delcev uporabimo za preučevanje takšnih teles, tako da jih obravnavamo kot telesa, sestavljena iz velikega števila skupno delujočih točkastih delcev. [[Masno središče]] sestavljenega telesa se obnaša kot točkasti delec.

Klasična mehanika predpostavlja, da imata snov in energija določene, poznane lastnosti, kot sta lokacija v prostoru in hitrost.
{{Clear right}}

=== Položaj in njegove izpeljanke ===
{{Main|Kinematika}}
{| class="wikitable" style="float:right; margin:0 0 1em 1em;"
|+ [[SI]] izpeljane "mehanične"<br>(to je, ne [[Elektromagnetizem|elektromgnetne]] ali [[Termika|termične]])<br>enote v kg, m in [[Sekunda|s]]
|-
|position||m
|-
|angular position/[[kot]]||unitless (radian)
|-
|[[hitrost]]||m·s<sup>−1</sup>
|-
|[[kotna hitrost]]||s<sup>−1</sup>
|-
|[[pospešek]]||m·s<sup>−2</sup>
|-
|[[kotni pospešek]]||s<sup>−2</sup>
|-
|[[Trzaj (fizika)|trzaj]]||m·s<sup>−3</sup>
|-
|"kotni trzaj"||s<sup>−3</sup>
|-
|[[specifična energija]]||m<sup>2</sup>·s<sup>−2</sup>
|-
|hitrost absorbirane doze||m<sup>2</sup>·s<sup>−3</sup>
|-
|[[vztrajnostni moment]]||kg·m<sup>2</sup>
|-
|[[gibalna količina]]||kg·m·s<sup>−1</sup>
|-
|[[vrtilna količina]]||kg·m<sup>2</sup>·s<sup>−1</sup>
|-
|[[sila]]||kg·m·s<sup>−2</sup>
|-
|[[navor]]||kg·m<sup>2</sup>·s<sup>−2</sup>
|-
|[[energija]]||kg·m<sup>2</sup>·s<sup>−2</sup>
|-
|[[moč]]||kg·m<sup>2</sup>·s<sup>−3</sup>
|-
|[[tlak]] in [[energijska gostota]]||kg·m<sup>−1</sup>·s<sup>−2</sup>
|-
|[[površinska napetost]]||kg·s<sup>−2</sup>
|-
|[[konstanta vzmeti]]||kg·s<sup>−2</sup>
|-
|[[obsevanost]] in [[energijski tok]]||kg·s<sup>−3</sup>
|-
|[[kinematična viskoznost]]||m<sup>2</sup>·s<sup>−1</sup>
|-
|[[dinamična viskoznost]]||kg·m<sup>−1</sup>·s<sup>−1</sup>
|-
|[[gostota]] (gostota mase)||kg·m<sup>−3</sup>
|-
|[[specifična teža]] (weight density)||kg·m<sup>−2</sup>·s<sup>−2</sup>
|-
|[[number density]]||m<sup>−3</sup>
|-
|[[akcija (fizika)|akcija]]||kg·m<sup>2</sup>·s<sup>−1</sup>
|}
Položaj [[Točkasti delec|točkastega delca]] je definiran glede na [[koordinatni sistem]] s središčem na poljubni fiksni referenčni točki v [[prostor]]u, imenovani izhodišče ''O''. Preprost koordinatni sistem lahko opiše položaj [[delec|delca]] ''P'' z [[Vektor (matematika)|vektorjem]], ki ima oznako '''r''' s puščico, ki kaže od izhodišča ''O'' do točke ''P.'' Na splošno velja, da ni potrebno, da točkasti delec miruje glede na ''O''. V primerih, ko se ''P'' premika glede na ''O'', je '''r''' definiran kot funkcija ''t'', [[čas]]. V pred-Einsteinovi relativnosti (znani kot [[Galilejeva relativnost]]) je čas šteje absoluten, tj. [[Čas|časovni interval]], ki preteče med katerim koli danim parom dogodkov in je enak za vse opazovalce.<ref>{{Navedi knjigo|title=Elements of Newtonian Mechanics|edition=illustrated|first=Jens M.|last=Knudsen|first2=Poul|last2=Hjorth|publisher=Springer Science & Business Media|year=2012|isbn=978-3-642-97599-8|page=30|url=https://books.google.com/books?id=rkP1CAAAQBAJ}} [https://books.google.com/books?id=rkP1CAAAQBAJ&pg=PA30 Extract of page 30]</ref> Klasična mehanika, poleg zanaša na [[absolutni čas]], za strukturo prostora predpostavlja [[Evklidska geometrija|evklidsko geometrijo]].<ref>[http://ocw.mit.edu/courses/physics/8-01-physics-i-fall-2003/lecture-notes/binder1.pdf MIT physics 8.01 lecture notes (page 12)]. {{Webarchive|url=http://webarchive.loc.gov/all/20130709154423/http%3A//ocw.mit.edu/courses/physics/8%2D01%2Dphysics%2Di%2Dfall%2D2003/lecture%2Dnotes/binder1.pdf|date=2013-07-09}} (PDF)</ref>

=== Hitrost ===
{{Glavni|Hitrost}}
[[Hitrost]] ali [[Infinitezimalni račun|stopnja spremembe]] premika s časom je opredeljena kot [[odvod]] položaja glede na čas:

<math>\mathbf{v} = {\mathrm{d}\mathbf{r} \over \mathrm{d}t}\,\!</math> .

=== Pospešek ===
{{Glavni|Pospešek}}
[[Pospešek]] ali stopnja spremembe hitrosti je [[odvod]] hitrosti glede na čas ([[Odvod|drugi odvod]] položaja glede na čas):

<math>\mathbf{a} = {\mathrm{d}\mathbf{v} \over \mathrm{d}t} = {\mathrm{d^2}\mathbf{r} \over \mathrm{d}t^2}.</math>

=== Opazovalni sistemi ===
{{Glavni|Inercialni opazovalni sistem|Galilejeva transformacija}}
Medtem ko je položaj, hitrost in pospešek delca mogoče opisati glede na katerega koli [[Opazovalec (posebna teorija relativnosti)|opazovalca]] v katerem koli stanju gibanja, klasična mehanika predpostavlja obstoj posebne družine [[Opazovalni sistem|opazovalnih sistemov]], v katerih imajo mehanski zakoni narave sorazmerno preprosto obliko. Te posebne opazovalne sisteme imenujemo [[Inercialni opazovalni sistem|inercialni sistemi]]. Inercialni sistem je idealiziran opazovalni sistem, znotraj katerega se predmet z ničelno skupno silo, ki deluje nanj, premika s konstantno hitrostjo; to pomeni, da bodisi miruje bodisi se giblje enakomerno premočrtno. V inercialnem sistemu je Newtonov zakon gibanja, <math>F=ma</math>, velja.<ref name="Goldstein">Goldstein, Herbert (1950). Classical Mechanics (1st ed.). Addison-Wesley.</ref>{{rp|185}}

[[Neinercialni opazovalni sistem|Neinercialni opazovalni sistemi]] pospešujejo glede na drug inercialni sistem. Telo, ki se vrti glede na inercialni sistem, ni inercialni sistem.<ref name="Goldstein"></ref> Če gledamo iz inercialnega sistema, se zdi, da se delci v neinercialnem sistemu premikajo na načine, ki jih ne pojasnijo sile iz obstoječih polj v opazovalnem sistemu. Zato se zdi, da obstajajo druge sile, ki vstopajo v enačbe gibanja izključno kot posledica relativnega pospeška. Te sile se imenujejo [[Vztrajnostna sila|vztrajnostne sile]].

=== Sile in drugi Newtonov zakon ===
{{Glavni|Sila|Newtonovi zakoni gibanja}}
Sila v fiziki je vsako dejanje, ki povzroča, da telo [[Pospešek|pospešuje]] in mu spreminja njegov [[Hitrost|hitrostni]] [[Vektor (matematika)|vektor]]. Sila izvira iz [[Polje (fizika)|polja]], kot je tudi elektrostatično polje (ki ga povzročajo statični električni naboji), elektromagnetno polje (ki ga povzročajo premikajoči se naboji) ali gravitacijsko polje (ki ga povzroča masa).

[[Isaac Newton|Newton]] je prvi matematično izrazil razmerje med [[Sila|silo]] in [[Gibalna količina|gibalno količino]]. Nekateri fiziki razlagajo [[Newtonovi zakoni gibanja|Newtonov drugi zakon gibanja]] kot definicijo sile in mase, drugi pa ga imajo za temeljni postulat, naravni zakon.<ref>{{Navedi knjigo|last=Thornton|first=Stephen T.|last2=Marion|first2=Jerry B.|title=Classical dynamics of particles and systems|url=https://archive.org/details/classicaldynamic00thor|date=2004|publisher=Brooks/Cole|location=Belmont, CA|isbn=978-0-534-40896-1|pages=[https://archive.org/details/classicaldynamic00thor/page/n67 50]|edition=5.}}</ref> Obe razlagi imata enake matematične posledice, zgodovinsko znane kot »drugi Newtonov zakon«:

<math>\mathbf{F} = {\mathrm{d}\mathbf{p} \over \mathrm{d}t} = {\mathrm{d}(m \mathbf{v}) \over \mathrm{d}t}.</math>

Količino ''m'''''v''' imenujemo [[Gibalna količina|gibalna]] količina. Neto sila na delec je torej enaka hitrosti spreminjanja gibalne količine delca s časom. Ker je definicija pospeška {{Brez preloma|'''a''' {{=}} d'''v'''/d''t''}}, lahko drugi zakon zapišemo v poenostavljeni in bolj znani obliki:

<math>\mathbf{F} = m \mathbf{a} \, .</math>

=== Delo in energija ===
{{Glavni|Delo (fizika|Finetična energija|Potencialna energija}}
Če na delec, ki naredi premik Δ '''r''', deluje stalna sila '''F''', je{{Notetag|Premik {{math|Δ'''r'''}} je razlika med začetnim in končnim delca: {{math|1=Δ'''r''' = '''r'''<sub>končni</sub> − '''r'''<sub>začetni</sub>}}.}} ''delo, ki ga opravi'' sila, definirano kot [[skalarni produkt]] vektorjev sile in premika:

<math>W = \mathbf{F} \cdot \Delta \mathbf{r} \, .</math>

== Področja ==

Klasična mehanika se tradicionalno deli na tri glavne veje:
* [[statika]] obravnava sisteme v statičnem ravnovesju, torej konstrukcije, ki pod vplivom zunanjih sil kot celota mirujejo, ob tem pa se tudi njihovi posamezni sklopi glede na druge sklope ne gibljejo.
* [[dinamika]] proučuje zakone gibanja enega ali skupine teles pod vplivom na njih delujočih sil. 
* [[kinematika]] opisuje gibanje telesa, ne da bi se spraševala po njegovih vzrokih.
         
Druga razdelitev temelji na izbiri matematičnega formalizma:
* [[Newtonova mehanika]]
* [[Lagrangeeva mehanika]]
* [[Hamiltonova mehanika]]

Alternativno se jo lahko razdeli glede na področje uporabe:
* [[nebesna mehanika]] se ukvarja z gibanjem in vplivi težnosti na nebesna telesa. 
* [[mehanika kontinuuma]] obravnava obnašanje snovi pri različnih obremenitvah, npr. [[trdnina|trdnine]] in [[tekočine]] (tj. [[kapljevina|kapljevine]] in [[plin]]i).
* [[relativistična mehanika]] (tj.. vključuje [[Posebna teorija relativnosti|posebno]] in [[Splošna teorija relativnosti|splošno]] teorijo relativnosti), za telesa katerih hitrost se približuje svetlobni hitrosti
* [[statistična mehanika]] obravnava isto področje kot termodinamika, vendar z mikroskopske plati.

==Opombe==
{{Reflist|group=op.}}

== Sklici ==
{{Reflist}}

{{kategorija v Zbirki|Classical mechanics}}

{{Physics-footer}}
{{normativna kontrola}}
[[Kategorija:Klasična mehanika| ]]
[[Kategorija:Fizikalni koncepti]]