經典力學是物理學的一個分支,它描述了宏觀尺度上物體的運動規律,不涉及量子力學效應。經典力學基於三個基本定律,由艾薩克·牛頓在17世紀提出,因此也被稱為牛頓力學。以下是經典力學的基本概念和組成部分:
• 牛頓運動定律:
• 第一定律(慣性定律):一個物體會保持靜止或勻速直線運動,直到外力迫使它改變狀態。
• 第二定律(加速度定律):物體的加速度與作用在其上的合外力成正比,與物體的質量成反比,且方向與合外力方向相同。
• 第三定律(作用與反作用定律):對於任何兩個相互作用的物體,它們之間的作用力和反作用力大小相等、方向相反。
• 能量守恆:
• 在一個封閉系統中,能量不能被創造或銷燬,只能從一種形式轉換為另一種形式,總能量保持不變。
• 動量守恆:
• 在一個封閉系統中,如果沒有外力作用,系統的總動量保持不變。
• 拉格朗日力學:
• 由約瑟夫·路易·拉格朗日發展,使用拉格朗日量(動能減勢能)和拉格朗日方程來描述力學系統的運動。
• 哈密頓力學:
• 由威廉·羅恩·哈密頓發展,使用哈密頓量(廣義座標和動量的函數)和哈密頓方程來描述系統動力學。
• 分析力學:
• 拉格朗日力學和哈密頓力學的總稱,它們提供了一種不同於牛頓力學的描述力學系統的方法。
• 剛體動力學:
• 研究剛體(具有固定形狀和大小的物體)的運動,包括旋轉動力學和剛體的平衡。
• 流體力學:
• 研究流體(液體和氣體)的運動,包括流體靜力學和流體動力學。
• 振動與波動:
• 研究物體的振動和波動現象,如簡諧運動、波的傳播、聲波、光波等。
經典力學在工程學、天文學、航空航天等領域有著廣泛的應用,它為設計和分析各種機械系統和運動提供了理論基礎。儘管在微觀尺度上經典力學被量子力學所取代,在高速尺度上被相對論所取代,但在宏觀尺度上,經典力學仍然是一個非常準確的描述自然界運動的框架。