Sejarah mekanika klasik

Kuno

Para filsuf Yunani, dan Aristoteles khususnya, adalah yang pertama mengusulkan bahwa ada prinsip-prinsip abstrak yang mengatur alam. Aristoteles berpendapat, dalam makalahnya Di Surga, bahwa setiap tubuh memiliki "berat" dan begitu cenderung turun ke "tempat alami". Dari hal ini ia keliru menyimpulkan bahwa sebuah benda dua kali berat seperti lain akan jatuh ke tanah dari jarak yang sama di setengah waktu. Aristoteles percaya dalam logika di atas eksperimentasi dan sehingga tidak sampai lebih dari seribu tahun kemudian bahwa percobaan yang dikembangkan untuk membuktikan dan menyangkal hukum mekanika. Namun, dalam Di Surga, dia membuat perbedaan antara "gerak alami" dan "gerakan ditegakkan". Ia menuntun kepada kesimpulan bahwa dalam sebuah ruang hampa tidak ada alasan bagi tubuh secara alami bergerak ke satu titik daripada lainnya, sehingga tubuh dalam ruang hampa entah akan tinggal diam atau bergerak tanpa batas waktu jika diletakkan dalam gerakan. Jadi Aristoteles benar-benar yang pertama kali mengembangkan hukum inersia. Namun, ketika objek tersebut tidak dalam ruang hampa, ia percaya bahwa sebuah benda akan berhenti bergerak setelah pasukan diterapkan telah dihapus. Rumit yang dikembangkan Aristoteles penjelasan mengapa panah terus terbang melalui udara setelah meninggalkan busur - misalnya, ia mengusulkan agar panah menciptakan vakum di belakangnya ke udara yang terburu-buru, memberikan kekuatan di belakang tanda panah. Keyakinan Aristoteles didasarkan pada kenyataan bahwa langit itu sempurna dan memiliki hukum yang berbeda dari yang di Bumi.

 Abad Pertengahan

Yang eksperimental metode ilmiah diperkenalkan ke mekanika di abad ke-11 oleh al-Biruni, yang bersama dengan al-Khazini di abad ke-12, bersatu statika dan dinamika dalam ilmu mekanika, dan gabungan bidang hidrostatik dengan dinamika untuk menciptakan lapangan dari hidrodinamika. [1] awal namun tidak lengkap teori-teori yang berkaitan dengan mekanika juga ditemukan oleh beberapa fisikawan Muslim selama Abad Pertengahan. Hukum inersia, yang dikenal sebagai hukum pertama Newton tentang gerak, dan konsep momentum, bagian dari hukum kedua Newton tentang gerak, yang ditemukan oleh Ibn al-Haytham (Alhacen) [2] [3] dan Ibnu Sina. [4] [ 5] The proporsionalitas antara gaya dan percepatan, sebuah prinsip penting dalam mekanika klasik ditemukan oleh Hibat Allah Abu'l-Barakat al-Baghdaadi, [6] dan teori tentang gravitasi tersebut dikembangkan oleh Ja'far Muhammad bin Musa bin Shakir, [7 ] Ibn al-Haytham, [8] dan Al-Khazini. [9] Hal ini diketahui bahwa Galileo Galilei 's pengobatan matematis percepatan dan konsep dorongan [10] tumbuh dari sebelumnya muslim Abad Pertengahan analisa gerak, khususnya Ibnu Sina [4] dan Ibnu Bajjah. [11]

Modern Age

Tidak sampai Galileo Galilei 's pengembangan teleskop dan pengamatan bahwa hal itu menjadi jelas bahwa langit tidak dibuat dari sempurna, tidak berubah substansi. Dari Copernicus 's hipotesis heliosentris Galileo percaya bahwa bumi sama seperti planet lainnya. Galileo mungkin telah melakukan eksperimen terkenal dari ketertinggalan dua meriam dari menara Pisa. (Teori dan praktek menunjukkan bahwa mereka berdua menyentuh tanah pada saat yang bersamaan.) Meskipun kenyataan percobaan ini masih diperdebatkan, ia tidak melakukan eksperimen kuantitatif oleh bola menggelinding pada bidang miring; nya teori benar rupanya gerak dipercepat berasal dari hasil eksperimen. Galileo juga menemukan bahwa sebuah benda jatuh secara vertikal menyentuh tanah pada waktu yang sama diproyeksikan sebagai tubuh secara horizontal, jadi Bumi berputar seragam akan masih memiliki benda-benda jatuh ke tanah karena gravitasi. Lebih penting lagi, itu menunjukkan bahwa gerakan seragam tidak dapat dibedakan dari keadaan diam, dan bentuk-bentuk dasar-dasar teori relativitas.

Sir Isaac Newton adalah orang pertama yang mengusulkan dan menyatukan semua tiga hukum gerakan (hukum inersia, hukum kedua yang disebutkan di atas, dan hukum aksi dan reaksi), dan untuk membuktikan bahwa hukum-hukum ini mengatur baik benda sehari-hari dan benda-benda langit. Newton dan sebagian besar orang sezamannya, dengan pengecualian Christiaan Huygens, berharap bahwa mekanika klasik akan mampu menjelaskan semua entitas, termasuk (dalam bentuk geometris optik) cahaya. Ketika ia menemukan cincin Newton, Newton sendiri menghindari penjelasan prinsip-prinsip dan gelombang, ia menduga bahwa partikel cahaya itu diubah atau senang dengan kaca dan bergema.

Newton juga mengembangkan kalkulus yang diperlukan untuk melakukan perhitungan matematis yang terlibat dalam mekanika klasik. Namun itu Gottfried Leibniz yang, terlepas dari Newton, mengembangkan kalkulus dengan notasi dari derivatif dan integral yang digunakan untuk hari ini. Newton notasi titik untuk waktu derivatif masih dipertahankan dalam mekanika klasik.

Leonard Euler diperpanjang hukum Newton tentang gerak dari partikel-partikel tubuh kaku dengan tambahan dua undang-undang.

Setelah Newton ada beberapa formulasi ulang yang semakin memungkinkan solusi dapat ditemukan untuk yang jauh lebih banyak masalah. Penting pertama adalah perumusan kembali pada tahun 1788 oleh Joseph Louis Lagrange, seorang Italia - Prancis matematikawan. Dalam mekanika Lagrangian solusinya terbentuk melalui menggunakan jalur yang paling tindakan dan didasarkan pada Kalkulus variasi. Mekanika Lagrangian pada gilirannya kembali dirumuskan pada tahun 1833 oleh William Rowan Hamilton. Keuntungan dari mekanika Hamiltonian adalah bahwa kerangka diperbolehkan untuk yang lebih mendalam melihat prinsip-prinsip mendasar mekanika klasik. Sebagian besar kerangka mekanika Hamiltonian dapat dilihat dalam mekanika kuantum Namun makna yang tepat dari istilah berbeda karena efek kuantum.

Meskipun mekanika klasik sebagian besar kompatibel dengan yang lain "fisika klasik" seperti teori-teori klasik elektrodinamika dan termodinamika, beberapa kesulitan ditemukan pada akhir abad ke-19 yang hanya bisa diselesaikan dengan fisika lebih modern. Ketika digabungkan dengan termodinamika klasik, mekanika klasik menuju ke paradoks Gibbs di mana entropi bukan kuantitas yang terdefinisi dengan baik. Ketika percobaan mencapai tingkat atom, mekanika klasik gagal untuk menjelaskan, bahkan kira-kira, seperti hal-hal dasar seperti tingkat energi dan ukuran atom. Upaya untuk memecahkan masalah ini menyebabkan perkembangan mekanika kuantum. Demikian pula, perilaku yang berbeda klasik elektromagnetik dan mekanika klasik di bawah kecepatan transformasi menuju teori relativitas.

Sekarang

Pada akhir abad ke-20, tempat mekanika klasik dalam fisika tidak lagi bahwa teori yang independen. Seiring dengan klasik elektromagnetik, telah menjadi tertanam di relativistik mekanika kuantum atau teori medan kuantum [1]. Ini adalah non-relativistik, mekanika kuantum non-batas untuk partikel masif.

Mekanika klasik juga menjadi sumber inspirasi bagi matematikawan. Kesadaran dibuat bahwa ruang fasa di mekanika klasik mengakui deskripsi alam sebagai symplectic manifold (benar-benar sebuah bungkusan kotangens dalam banyak kasus kepentingan fisik), dan symplectic topologi, yang dapat dianggap sebagai studi tentang isu-isu global mekanika Hamiltonian , telah menjadi daerah subur penelitian matematika dimulai pada tahun 1980-an.

sumber, wiki*edia