Mecanica (fisica)

La mecanica es la branca de la fisica qu'estúdia lo movement, lei deformacions ò leis estats d'equilibri dei sistèmas fisics. Son domeni d'aplicacion es donc fòrça larg que va de l'estudi dau movement de particulas subatomicas a aqueu deis amàs de galaxias. Es una disciplina fòrça anciana qu'es apareguda durant l'Antiquitat Auta. Fins au sègle XIX, èra tanben liada a la teoria dei maquinas. Pasmens, dempuei la Revolucion Industriala e lei descubèrtas scientificas dei sègles XIX e XX, es devesida en plusors disciplinas scientificas e tecnicas distintas.

Pagina d'un tractat de mecanica dau començament dau sègle XVII.

Istòria

Leis originas precisas de la mecanica son desconegudas. Pasmens, tre l'Antiquitat Auta, de documents escrichs mòstran l'interès de prèires ò de filosòfs per lo movement dau Soleu e dei planetas. Ansin, divèrsei teorias apareguèron per explicar lo foncionament de l'Univèrs. Pasmens, l'òbra d'Aristòtel (384-322 avC) ocupa una plaça particulara dins l'istòria de la mecanica car influencièt fòrça lo desvolopament deis idèas ulterioras.

D'efiech, Aristòtel prepausèt un modèl per explicar lo movement deis objèctes que s'impausèt en Euròpa e dins l'espaci musulman. Segon eu, lo movement èra transmés per contacte. Pasmens, aquela teoria aviá de limits importants. Lo pus famós èra son incapacitat de descriure lo movement d'una sageta. Per aquò, durant l'Edat Mejana, foguèt desvolopada la teoria de l'impetus. Pròche de la nocion d'energia cinetica, l'impetus èra una proprietat motritz qu'èra pauc a pauc consumada durant un movement. Un objècte desprovesit d'impetus èra immobil.

Aquelei concepcions foguèron invalidadas per Galileo Galilei (1564-1642) que descurbiguèt la nocion de referenciau. S'interessèt tanben au movement e a sei causas e pausèt lei basas de la cinematica e de la dinamica. Aquò menèt pauc a pauc au concèpte de fòrça e permetèt a Isaac Newton (1643-1727) de prepausar una teoria complèta explicant lo movement per l'accion de fòrças sus un objècte. Dicha mecanica classica, la teoria newtoniana conoguèt de complements importants gràcias ai trabalhs de Joseph-Louis Lagrange (1736-1813) e de William Rowan Hamilton (1805-1865). Dins aquò, a la fin dau sègle XIX, aviá a son torn mostrat de limits per explicar certanei fenomèns coma l'orbita de Mercuri.

Au començament dau sègle XX, doas teorias foguèron desvolopadas per explicar resòuvre aquelei problemas. La premiera es la teoria de la relativitat d'Albert Einstein (1879-1955). Definiguèt lei concèptes d'espacitemps, la dualitat onda-corpuscul e la valor de la velocitat de la lutz dins lo vuege. Es adaptada ai sistèmas de granda talha coma una planeta en orbita a l'entorn d'una estela. Per lei sistèmas pichons, per exemple un atòm, s'utiliza la mecanica quantica.

Un problema major de la mecanica modèrna es l'oposicion aparenta entre lei doas teorias e sei limits respectius. En particular, lei doas teorias son pas capablas de descriure corrèctament un trauc negre qu'es la conjoncion d'un sistèma « gròs » e d'un sistèma « pichon » au meteis endrech. Ansin, de recèrcas son totjorn en cors per assaiar de trobar un liame entre la relativitat e la mecanica quantica.

Bust d'Aristòtel, autor de la pus importanta teoria mecanica de l'Antiquitat.
Pintura de Galileo Galilei, fondator de la mecanica modèrna.
Pintura d'Isaac Newton, fondator de la mecanica classica.
Fotografia d'Albert Einstein, autor de la teoria de la relativitat.
Fotografia de Max Planck, fondator de la mecanica quantica.
Fotografia de Niels Bohr, fisician sovent considerat coma lo paire de la mecanica quantica modèrna.

Teorias principalas

Domenis d'aplicacion dei diferentei teorias fisicas.

Mecanica classica

Article detalhat: Mecanica classica.

La mecanica classica (ò mecanica newtoniana) es basada sus lei teorias d'Isaac Newton. Relativament simpla, es ben adaptada ai problemas de la vida vidanta e es encara fòrça utilizada dins mai d'una disciplina tecnica e scientificas. Pasmens, dempuei lei trabalhs d'Albert Einstein, es considerada coma un cas particular de la relativitat generala per d'objèctes amb una velocitat ben inferiora a aquela de la velocitat de la lutz. De mai, la mecanica classica es totalament incapabla de descriure l'organizacion d'un edifici molecular.

Mecanica relativista

Article detalhat: Relativitat generala.

La mecanica relativista es basada sus lei postulats de la relativitat especiala e de la relativitat generala : abandon de la nocion d'etèr, velocitat de la lutz fixada a la valor c dins lo vuege, relativitat de la simultaneïtat, relativitat de la distància espaciala, principi d'equivaléncia entre la gravitacion e l'inercia, existéncia d'un continuum d'espacitemps non euclidian e dualitat onda-corpuscul. Permet de descriure lo movement d'objèctes a de velocitats quasi egalas a aquela de la lutz. Permet tanben de fixar la velocitat de lutz coma lo limit maximau a la velocitat d'un objècte. Enfin, gràcias a sa descripcion de l'electromagnetisme, permetèt d'unificar la mecanica e aqueu domeni. Pasmens, es una teoria fòrça complèx que necessita l'usatge d'otís matematics avançats. Per aquela rason, s'utiliza encara la mecanica classica quand es possible.

Mecanica quantica

Article detalhat: Mecanica quantica.

La mecanica quantica foguèt desvolopada per explicar lo fenomèn dau raionament dau còrs negre. Pasmens, la teoria aguèt de consequéncias majoras car permetèt de depintar l'organizacion intèrna de l'atòm e, uei, demòra la referéncia per preveire lo comportament dei sistèmas atomics e subatomics. Son principi de basa es l'existéncia de grandors que pòdon se manifestar que per de multiples d'una quantitat ben definida. Per exemple, es lo cas de l'energia. Una autra particularitat es son usatge dei probabilitats car lo principi d'incertitud permet pas de determinar d'un biais precís la posicion d'un sistèma quantic. Coma la relativitat, aquela teoria es fòrça complèxa. Pasmens, son usatge es pus frequent car existís pas d'autrei modèls per estudiar lei sistèmas infinidament pichons.

Domenis d'aplicacion

La mecanica modèrna es devesida entre plusors domenis especializats segon la natura deis objèctes estudiats :

la mecanica dau ponch materiala recampa lei principis de basa de la mecanica. Pauc utila per la resolucion de problemas tecnicas ò scientics, es la disciplina de basa per l'aprendissatge de la mecanica.
la mecanica estatica qu'estúdia leis objèctes au repaus dins un referenciau.
la mecanica dau solid s'interessa ai movements d'objèctes que pòdon pas èsser reduchs a un ponch unic.
la mecanica dei mitans continüs s'interessa a la deformacion dei solids e a l'escolament dei fluids.
la mecanica relativista es la mecanica eissida de l'aplicacion de la relativitat.
la mecanica quantica es la mecanica eissida de l'aplicacion de la teoria quantica.
la cinematica s'interessa ai movements possibles.
la dinamica s'interessa a la descripcion dau movement e de sei causas.
la mecanica celèsta s'interessa ai movements deis objèctes celèsts.

Annèxs

Liames intèrnes

Bibliografia

(fr) Claude Chèze, Mécanique générale - Mécanique du point et du solide, vibrations, chocs, équations de Lagrange - Cours, exercices et problèmes corrigés, Ellipses, 2013.