O que é a Mecânica Clássica?
A mecânica clássica refere-se às três principais formulações da mecânica pré-relativística: mecânica newtoniana, mecânica lagrangeana e mecânica hamiltoniana.
É a parte da física que analisa o movimento, as mudanças de energia e as forças que atuam no corpo. No ensino de física, a mecânica clássica costuma ser o primeiro campo de ensino de física. Geralmente dividido em estática, cinemática e dinâmica.
A mecânica clássica pode ser resumida em três passos simples que descrevem completamente seus fundamentos:
Definimos o vetor velocidade como a derivada temporal do vetor posição da partícula em um dado referencial;
Definimos momento linear como o produto da velocidade e da massa da partícula;
Se a força é medida em relação a um referencial inercial, a força é a derivada temporal do momento linear. Ela obedece à segunda lei de Newton, mais especificamente, a lei da força;
De acordo com a primeira lei de Newton, existe um referencial inercial.
Dois exemplos de leis de força são a lei de Hooke e a teoria da gravidade de Newton.
O principal objetivo da física clássica é encontrar as leis da força, as leis que determinam a ação das forças sobre as partículas sob certas circunstâncias. Dadas as leis de força envolvidas no sistema, podemos, em princípio, determinar completamente o movimento das partículas no sistema através das relações definidas nas três etapas acima.
A teoria
O número de problemas resolvidos da mecânica clássica é grande porque seus axiomas ou princípios são universais. Dentre eles, os principais são:
O espaço é absoluto e imutável, e não mudará com a mudança da matéria;
Como o espaço, o tempo é absoluto e não muda com a matéria;
A velocidade do corpo pode ser aumentada infinitamente.
Unidades de medida
Estudando o movimento de projéteis na mecânica clássica
Qualquer medição física só tem sentido se for acompanhada pela incerteza das unidades correspondentes e do processo de medição.
A importância das unidades de medida é intuitiva: um texto referente a ‘velocidade 30’ fica obviamente incompleto sem especificar uma unidade de velocidade, como ‘velocidade 30 km/h’ ou ‘velocidade 30 m/s’.
A incerteza do processo de medição é uma informação muitas vezes negligenciada. Qualquer processo de medição tem incertezas inerentes. Por exemplo, as réguas escolares são precisas para a unidade de milímetro, portanto, qualquer medida feita com este instrumento deve registrar essa informação. Em outras palavras, o erro medido com uma régua é de cerca de 0,5 mm (metade de uma pequena divisão). Por exemplo, dado que o comprimento do fio é de 20 cm, chamamos seu comprimento de 20 ± 0,05 cm; portanto, o comprimento exato do fio está entre 19,95 e 20,05 cm.
À medida que sua unidade é dividida em mais partes, o erro de medição torna-se cada vez menor. Se, com a ajuda de algum instrumento especial, um milímetro de uma régua comum for dividido em 10 partes, a medição será mais precisa do que apenas em milímetros. No entanto, isso não remove a incerteza, apenas a reduz. As quantidades são medidas empregando uma medida ou convenção chamada padrão, pela qual são determinados os múltiplos e fatores de um padrão.
Em cada parte do mundo, é medido de forma diferente; cada medição é chamada de sistema de medição. Hoje, o Sistema Internacional de Unidades (SI) é um sistema padrão usado em quase todo o mundo. No Brasil, utilizando o sistema SI, cada sistema de unidades possui uma unidade padrão para cada medida. Medidas mecânicas, unidades padrão e símbolos são os seguintes:
Unidade padrão SI
A unidade de medida é Sym.
Comprimento m m
quilograma kg massa
segundos de tempo
Força de Newton N
Watt W Potência
Joule J trabalho
Energia Joule
Momento linear Quilograma metro por segundo kg.m/s
Momento angular Quilograma-metro quadrado por segundo kg.m²/s
Momento de inércia de massa kg-metro quadrado kg.m²
Torque Newton-metro N.m
estacionário
Estatica
Ela usa conceitos fundamentais como espaço, tempo, massa e força, bem como premissas (princípios ou axiomas) como força resultante (todas as forças exercidas sobre um objeto são equivalentes à sua soma), gravitação e as três leis de Newton. Temos resultados como balanceamento mecânico e formulações mais avançadas como momento de alavanca.
