Klassische Mechanik
Die
Klassische Mechanik (oft auch
Newtonsche Mechanik, nach
Isaac Newton, der wichtige fundamentale Beiträge zu deren Verständnis lieferte) ist die
Physik sich bewegender Objekte der alltäglichen Art. Beispiele von Problemen, die mit klassischer Mechanik gut beschrieben werden können sind der freie Fall von Objekten, Planetenbewegungen oder Bewegungen
Starrer Körper (z.B.
Kreisel). Die klassische Mechanik versagt bei Problemen, die
relativistische oder
quantenmechanische Effekte zeigen.
Die klassischen Mechanik lässt sich zum überwiegenden Teil aus den drei Newtonschen Axiomen ableiten.
Wenn wir folgende Abkürzungen verwenden (fett heißt vektorielle Größe, SI-Einheit in Klammern):
können wir einige Zusammenhänge ganz axiomatisch aufbauen. Was heißt Geschwindigkeit eigentlich? Bei einer konstanten Geschwindigkeit können wir eine bestimmte Zeit warten und die zurückgelegte Distanz messen. Dann hat der Körper die Geschwindigkeit
Wenn gleichzeitig eine Kraft auf den Körper wirkt, und sich seine Geschwindigkeit dadurch zeitlich verändert, bekommen wir damit jedoch nur eine Art Durchschnittsgeschwindigkeit! Was heißt nun Geschwindigkeit? Hier hat Newton seinen großen Durchbruch gehabt: er definierte die Ableitung einer Größe
welche die Geschwindigkeit für jeden beliebigen Zeitpunkt definiert. Hierbei wird das untersuchte Zeitintervall immer weiter verkleinert und die entsprechende Strecke gemessen (ein
Limes t->0). Die weitere Diskussion dieser Tatsache soll der
Analysis überlassen bleiben, hingegen definiert die Ableitung der Ortsfunktion zu jedem Zeitpunkt die Geschwindigkeit:
Analoges gilt für die
Beschleunigung, definiert als Änderung der Geschwindigkeit:
Nun können wir die zwei ersten Newtonschen Gleichungen so schreiben:
(oder v(t) = konstant)
Letztere Gleichung definiert eigentlich den Begriff
Masse, genauer die
Träge Masse, welche als Proportionalitätskonstante zwischen Kraft und Beschleunigung die
Trägheit des Körpers bestimmt. Allgemein bleibt zu erwähnen, dass in der klassischen Mechanik weiterhin nur Kräfte betrachtet werden, die von Ort und der Geschwindigkeit abhängen, also
Dies ist die Grundlage und ein Beispiel der Arbeitsweise in der klassischen Mechanik. Weitere Stichworte der klassischen Mechanik sind
Literatur
- Frank Linhard: Klassische Mechanik, Fischer kompakt, 2002 (Inhaltsverzeichnis, Leseprobe, Links und Glossar siehe hier [1])
- F.Scheck: Mechanik: von den Newtonschen Gesetzen zum deterministischen Chaos, Springer 1988
Siehe auch
Portal Physik
