La Meccanica è la branca della fisica che si occupa dello studio del moto.
Esistono due tipi principali di meccanica:
- Meccanica classica
- Meccanica quantistica
La meccanica classica si occupa dello studio degli oggetti macroscopici mentre quella quantistica si occupa dello studio degli oggetti microscopici.
La meccanica può essere suddivisa in tre aree:
- statica che si occupa dello studio degli oggetti a riposo.
- cinematica che si occupa della descrizione dei movimenti
- dinamica che si occupa delle cause del movimento.
Storicamente, un insieme di concetti fondamentali come spazio, tempo, massa, forza, momento, coppia e momento angolare introdotti nella meccanica classica consentirono di risolvere il problema di fisica più famoso, il moto dei pianeti.
I principi della meccanica hanno descritto con successo molti altri fenomeni incontrati nel mondo. Le leggi di conservazione che coinvolgono energia, quantità di moto e momento angolare hanno fornito un secondo approccio parallelo per risolvere molti degli stessi problemi.
Grandezze fondamentali
Le grandezze fondamentali utilizzate sono: spazio, tempo, massa e forza
Il concetto di spazio è associato alla posizione di un punto descritta da coordinate x, y e z
Nella meccanica classica il tempo è la successione di eventi che si verificano in modo apparentemente irreversibile in successione dal passato, attraverso il presente e nel futuro.
Il concetto di massa è un modo per caratterizzare, la relazione tra l’accelerazione di un corpo e le forze agenti su di esso. La massa, infatti, è una delle grandezze presenti nella seconda Legge di Newton.
Infine la forza è un’azione che consente a un corpo di alterare, distorcere o mantenere un corpo in stato di quiete
Principi fondamentali
Lo scienziato britannico Sir Isaac Newton espose nel 1687 i principi fondamentali della meccanica. Le leggi di Newton riguardano il movimento di corpi in un sistema di riferimento inerziale, a volte chiamato sistema di riferimento newtoniano.
Le leggi di Newton sono enunciate in modi diversi. In questa sede è presentata la traduzione dei concetti espressi da Newton
Secondo il primo principio, detto anche legge di inerzia:
“Ciascun corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, salvo che sia costretto a mutare quello stato da forze applicate ad esso”
Per il secondo principio:
“Il cambiamento di moto è proporzionale alla forza motrice applicata, ed avviene lungo la linea retta secondo la quale la forza stessa è esercitata”
Il secondo principio si esprime in forma matematica come F = m a , dove F è la forza, m è la massa e a è l’accelerazione.
Secondo il terzo principio:
“A un’azione è sempre opposta un’uguale reazione: ovvero, le azioni vicendevoli di due corpi l’uno sull’altro sono sempre uguali e dirette verso parti opposte”
Le leggi di Newton sono applicate in tutti i problemi di fisica sia di tipo semplice che di tipo avanzato