מכניקה – ענף בפיסיקה המתאר את תנועתם של גופים חומריים במרחב ואת הכוחות הגורמים לתנועות האלה . המכניקה התפתחה במאה ה – 17 , בעקבות מחקריו של אייזק ניוטון , ונחשבה לתחום המדע היסודי והמוצק ביותר במשך מאתים השנים שלאחריו . המכניקה נחלקת לשלושה חלקים עיקריים : סטטיסטיקה העוסקת בגופים הנמצאים במצב של מנוחה , למשל , מציאת התנאים שבהם כף של מאזנים לא תעלה ולא תרד ; קינטיקה החוקרת את התנועה ואת הגדלים הקשורים בה , כלומר את מקומו ומהירותו של גוף ברגע נתון , למשל , חשוב הדרך שגוף הנע בתאוצה נתונה עובר במשך זמן מסים ; ודינמיקה החוקרת את הכחות הפועלים על גופים ואת השפעתם , למשל , חשוב תאוצתו של גוף שפועל עליו .

תורת המכניקה של ניוטון

תורת המכניקה של ניוטון מבססת על שלושה חוקים יסודיים : חוק ההתמדה . גוף שאין פועלים עליו שום כוחות יתמיד במנוחה או בתנועה בקו ישר ובמהירות קבועה . את החוק הזה , בניסוח קצת אחר , מצא כבר גלילאו . חןק הכח . עצמת הכןח הכללי הפועל על גוף ( ק ) שןוה

פרסום

למכפלת המסה של הגוף ( ה ] ) בתאוצה ( ן ) הנגרמת לגוף : וח'ם = ק . חוק הפעולה והתגובה . אם גוף אחד מפעיל כוח מסים על גוף אחר , יפעיל הגוף האחר כוח שוה בגדלו ומנגד בכוונו על הגוף הראשון . הצלחתה של תורת המכניקה של ניוטון לתת תיאור מתמטי מדויק של תנועות כל הגופים החומריים עשתה רשם עצום על בני תקופתו , ותרמה רבות לאמונה בכחם של המדע ושל התבונה האנושית . עד סוף המאה ה – 19 נחשבה תורת המכניקה הזאת לחלק היסודי וביותר של המדע , וכל ענפי המדע השונים שאפו להידמות אליה . סביב תורת המכניקה התפתחה גם תמונת עולם שלמה , הרואה בעולם כלו אסף של גופים חומריים שתנועותיהם נקבעות על ידי חוקים מתמטיים ו, ולכן אין בו מקום , למשל , לנשמה האנושית או להתערבות האל במהלך הדברים בעולם . תמונת העולם הזו תפסה מקום מרכזי בתרבות המודרנית . אולם בראשית המאה ה – 20 , עם פיתוחן של תורת היחסות של איינשטין ושל תורת הקונטים , התברר שתורת המכניקה של ניוטון אינה מדייקת למרות שלצרכים רבים עדין אפשר להשתמש בה .

מכניקת הקוונטים

במצבה הנוכחי, מכניקת הקוונטים היא תורה פיזיקלית הסתברותית-סטטיסטית. כלומר, בניגוד למכניקה הקלאסית, מכניקת הקוונטים אינה יכולה לחזות איזו תוצאה תתקבל בניסוי, אלא רק את ההסתברות לקבל אותה. מבדיקות שנעשו על צבר של ניסויים זהים, התפלגות התוצאות שנתקבלה הייתה זהה בדיוק רב לסטטיסטיקות שחזתה מכניקת הקוונטים.

שימושים טכנולוגיים: ברמה הפרקטית, פיתוח התאוריה הקוונטית משפיע על הנדסת שבבי מוליכים למחצה, הנדסת חומרים (הבנת מבנה האטום), קווי תקשורת ומחשוב רפואי. חלק גדול מהטכנולוגיה שבה אנו משתמשים כיום מבוסס על מכניקה קוונטית. למשל בתכנון שערים לוגיים נצפו תופעות קוונטיות שנלקחות בחשבון בתכנון שלהם.

מכניקה קלאסית

המכניקה הקלאסית מתבססת בעיקרה על פיתוחן של משוואות תנועה בהתבסס על ניתוחי כוחות ואנרגיה ותוך שימוש בכלים היסודיים של החשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי. המכניקה האנליטית היא שכלול של התורה הניוטונית, מתבססת על אותם עקרונות פיזיקליים, אך עושה שימוש בשיטה המתמטית של חשבון הווריאציות. יש המכלילים אף את הפורמליזם האנליטי תחת המושג "מכניקה קלאסית", אך במסגרת ערך זה יתייחס המושג "מכניקה קלאסית" לתורה הניוטונית.

פרסום

בניסוח הניוטוני, תורת המכניקה מבוססת על שלוש הנחות יסוד, הקרויות היום חוקי התנועה של ניוטון:

• החוק הראשון קובע כי לכל גוף ששקול הכוחות עליו הוא אפס (כלומר, לא פועל עליו כוח כלשהו, או שכל הכוחות הפועלים עליו מבטלים זה את זה), תימצא בהכרח מערכת ייחוס שבה יימצא הגוף במנוחה^[3].
• החוק השני קובע כי הכוח הפועל על מערכת הוא פרופורציונלי לשינוי בתנע שלה^[4].
• החוק השלישי קובע כי באינטראקציה בין שני גופים, כוח שמפעיל גוף מסוים על גוף אחר יגרור בהכרח פעולת כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו^[5