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古典力學

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古典力學所描述嘅各種現象:

古典力學粵拼gu2 din2 lik6 hok6英文classical mechanics),又叫做牛頓力學Newtonian mechanics),喺物理學上係指力學嘅兩大分枝之一。古典力學係由英國科學家牛頓德國哲學家萊布尼茲(Gottfried Leibniz)搞起嘅,主要研究宇宙入面嘅物體點樣喺(force)嘅影響下郁動-呢個研究題目好古老,但要到咗 17 世紀有牛頓等嘅思想家研究,先至有飛躍性嘅發展:古典力學用咗幾條簡單嘅物理定律嚟嘗試解釋嗮宇宙入面啲物體嘅郁動-即係話佢解釋現象嘅能力勁得嚟又好簡潔[3][4],所以喺牛頓等人提出咗呢套理論後嗰幾個世紀,呢套理論框架一路都好有影響力,要等到成廿世紀初現代物理學成形之後,古典力學先至開始喺理論性嘅研究當中失去影響力[5][6]

一般嚟講,古典力學喺符合咗兩個條件嘅環境下會俾到極之準嘅預測:

  1. 研究嘅物體唔算好重、又明顯大過原子(atom)尺度;而且
  2. 啲嘢郁嘅速度明顯低過光速一截。

當呢兩個條件當中是但一個達唔到嗰時,用古典力學計出嚟嘅結果會冇嗮準確性-當研究得原子咁細(或者更細)嘅嘢嗰陣要用量子力學(quantum mechanics)先得,而研究一啲速度接近光速嘅嘢嗰陣就要用相對論(theory of relativity)至得。所以一去到進階嘅物理學研究(呢啲研究成日都會分析細粒過原子或者以接近光速飛嘅嘢),物理學家實係會用後者等嘅高階理論,而唔會用古典力學。不過喺一般地球環境下,呢兩個條件幾乎實會成立,所以古典力學就算到咗廿一世紀都仲係喺好多工程學領域上有用[3][7]

假設同三大參數

灰色嘅係成嚿物體,古典力學嘅分析多數都會當佢係一個有質量嘅細點。
睇埋:幾何學

古典力學係一個有相當高簡潔度科學理論,噉講意思即係話,呢個理論框架淨係用咗少數幾個假設同埋概念就解釋得到好多現象。古典力學假設咗空間係跟歐幾里得幾何(Euclidean geometry)嘅[8],並且會將分析緊嘅物體抽象化噉諗做點質量(point mass)-即係容量細點,而一個點質量有三個基本參數[9]

  1. 質量(mass)
  2. 位置(position)
  3. 所受嘅(force)

淨係靠呢幾個參數,古典力學就能夠完整噉分析件物體嘅郁動(睇埋奧坎剃刀)。

要留意嘅係,古典力學只係現實嘅大致近似(approximation):例如古典力學分析得到嘅有質量物體實係有非零容量嘅,所以點質量嘅假設查實就唔符合現實;之但係力學研究說明咗,「當啲嘢係點質量」呢個做法計到出嚟嘅結果大致正確-誤差極之細,即係就算一嚿物體係有非零容量嘅,佢喺古典力學入面嘅行為同「一柞點質量」冇明顯分別,而一嚿噉嘅物體嘅重心(center of mass)行為同一粒點質量冇分別,所以就算假設咗嚿物體係點質量,計算得出嘅結果都同現實冇明顯差異。因為噉,呢種抽象化嘅做法一般都俾科學界認為係可以接受嘅[3][9]

主要概念

一個 3D 嘅坐標系統;幅圖入面嗰點嘅位置又可以寫做