La meccanica è la branca della fisica che descrive il movimento dei corpi materiali. In base alle caratteristiche fisiche della materia studiata, sono state formulate diverse teorie che si suddividono principalmente in: Meccanica classica Meccanica statistica Meccanica relativistica Meccanica quantistica Meccanica quantistica relativistica
La meccanica classica descrive in modo sostanzialmente accurato gran parte dei fenomeni meccanici osservabili direttamente nella nostra vita quotidiana. Alcune delle sue principali branche di applicazione sono la meccanica celeste, la meccanica del suono, ma quella più rilevante, dalla quale discendono anche la meccanica dei solidi e la meccanica dei fluidi, è senz'altro la meccanica del continuo, basata sull'ipotesi del corpo continuo, il cui campo di validità è definito dal numero di Knudsen. Qualora tale ipotesi non possa essere applicata, si possono utilizzare i principi della meccanica statistica, di cui fa parte la termodinamica.
Si osserva invece una considerevole discrepanza fra le previsioni della meccanica classica e gli esperimenti sia per sistemi nei quali le velocità in gioco sono paragonabili con la velocità della luce e sia per sistemi di dimensioni spaziali paragonabili a quelle atomiche o molecolari, per i quali la costante fondamentale con cui confrontarsi è la costante di Planck. In questi casi la meccanica classica viene sostituita rispettivamente dalla meccanica relativistica e dalla meccanica quantistica.
Storia
La storia della meccanica riguarda l'evoluzione degli studi sul moto e l'equilibrio dei corpi, un tempo integrati nella filosofia della natura. Le sue origini risalgono all'animismo antico e alla fisica aristotelica, nell'ambito della quale venne prodotto nel III secolo a.C. il primo trattato sistematico, intitolato Questioni meccaniche, che pose le basi per lo studio delle leve e delle forze. Rilevanti contributi vennero poi da Archimede che definì l'idrostatica e stabilì le regole matematiche per l'equilibrio dei corpi, il funzionamento delle carrucole, ecc.
Il Rinascimento italiano segna la rinascita dell'ingegneria applicata e dello studio accademico delle macchine, grazie al connubio di arte e scienza da parte di figure come Filippo Brunelleschi, Francesco di Giorgio Martini, e soprattutto Leonardo da Vinci, che studiò la resistenza dei materiali, o il moto dei fluidi, lasciando nei suoi codici disegni di ingranaggi e di automi avanzati per l'epoca.
In età moderna la meccanica si separò dalla filosofia naturale diventando una scienza quantitativa basata sul metodo sperimentale e sulla matematica. Galileo Galilei, considerato il padre del metodo scientifico, rielaborò le leggi della caduta dei gravi prefigurando il principio d'inerzia. Successivamente Isaac Newton unificò la fisica terrestre con quella celeste nei suoi Principia (1687), definendo i tre principi fondamentali della dinamica, e la legge della gravitazione universale.
Nel Settecento, matematici come Joseph-Louis Lagrange e Leonhard Euler perfezionarono le leggi di Newton utilizzando il calcolo infinitesimale. Verso la fine dell'Ottocento entrò in crisi la meccanica classica, che non riesciva a spiegare certi fenomeni a livello atomico ed a velocità prossime a quelle della luce. Tali problemi vennero risolti da Albert Einstein, che con la relatività ristretta e quella generale ridefinisce i concetti di spazio, tempo e gravità, superando la visione assolutistica di Newton.
Oltre ad Einstein, scienziati come Max Planck, Niels Bohr e Werner Heisenberg fondano nel primo Novecento la meccanica quantistica. Questa nuova branca abbandona il determinismo classico per descrivere la realtà subatomica attraverso campi di probabilità e quanti di energia.
Discipline della meccanica All'interno della meccanica, la cinematica si limita a descrivere le leggi del moto senza ricorrere al concetto di forza, a differenza della dinamica che cerca di capire perché un oggetto si muova, sulla base delle interazioni della massa con la forza. La dinamica a sua volta si può suddividere in statica e cinetica:
Meccanica classica Meccanica newtoniana Cinematica Dinamica Statica Meccanica razionale Meccanica lagrangiana Meccanica hamiltoniana Meccanica del continuo Meccanica dei solidi Meccanica dei materiali Meccanica delle strutture Meccanica del contatto Meccanica della frattura Meccanica applicata alle macchine Meccanica dei fluidi Idrostatica Idrodinamica Fluidodinamica Meccanica del suono Meccatronica Biomeccanica Meccanica celeste Astrodinamica Meccanica statistica Meccanica relativistica Cinematica relativistica Gravitazione Meccanica quantistica
Note
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