הצגת המקור של הדף "מכניקה קלאסית"

{{פירוש נוסף|נוכחי=מכניקה ניוטונית|אחר=ניסוחים האנליטיים של המכניקה|ראו=[[מכניקה אנליטית]]}}
'''ה[[מכניקה]] הקלאסית''' היא [[תאוריה מדעית]] המתארת את ה[[סטטיקה]] וה[[דינמיקה (מכניקה)|דינמיקה]] של גופים מאקרוסקופיים תחת השפעה של [[כוח (פיזיקה)|כוחות]] הפועלים עליהם. המכניקה הקלאסית נקראת גם "'''מכניקה ניוטונית'''" על שמו של [[אייזק ניוטון]], שניסח מתמטית את [[חוקי ניוטון|שלושת החוקים הבסיסיים]] של התורה במאה ה-17 בספרו המהפכני "[[עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע|פרינקיפיה]]". למכניקה הקלאסית אין-ספור שימושים: היא מתארת בדיוק רב את התנועה של גרמי השמיים ב[[מערכת השמש]], את תנועתם של [[לוויין|לויינים]], [[נפילה חופשית|נפילה]] של גופים כמו תפוחים וכדורי טניס, את התנועה של [[סביבון|סביבונים]] ועוד.

המכניקה הקלאסית היא קירוב טוב של הטבע עבור גופים מקרוסקופיים שמהירות התנועה שלהם נמוכה יחסית ל[[מהירות האור]]. הדינמיקה של גופים שנעים במהירויות גבוהות מתוארת על ידי הרחבה [[תורת היחסות הפרטית|יחסותית]] של המכניקה. בנוסף, המכניקה הקלאסית מוגבלת לתיאור של גופים מאקרוסקופיים, כיוון שהדינמיקה של גופים מיקרוסקופיים – [[אטום|אטומים]] ו[[חלקיק אלמנטרי|חלקיקים אלמנטרים]] – מתוארת על ידי [[מכניקת הקוונטים|תורת הקוונטים]]. מכניקה קלאסית היא קירוב של מכניקה קוונטית כאשר [[קבוע פלאנק|קבוע פלנק]] קטן מאוד ביחס לגדלים הפיזיקליים עם הממד של קבוע פלנק. למשל, ל[[תנע זוויתי|תנע הזוויתי]] יש אותו ממד כמו קבוע פלנק, ולכן תנועה עם תנע זוויתי גדול מאוד יחסית לקבוע פלנק מתוארת בקירוב טוב על ידי תורת ניוטון.

כלים בסיסים של המכניקה הקלאסית הן [[משוואות תנועה]] שניתן לגזור על ידי ניתוח מאזן הכוחות הפועלים על החלקיקים, וכן [[חוק שימור|חוקי שימור]], כמו [[חוק שימור התנע]] ו[[חוק שימור האנרגיה]]. את משוואות התנועה ניתן לנתח בעזרת כלים של ה[[חשבון אינפיניטסימלי|חשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי]].

ה[[מכניקה אנליטית|מכניקה האנליטית]] היא שכלול מתמטי של התורה הניוטונית, מתבססת על אותם חוקים פיזיקליים, אך עושה שימוש בשיטה ה[[מתמטיקה|מתמטית]] של [[חשבון וריאציות]]. יש המכלילים אף את המכניקה האנליטית תחת המושג "מכניקה קלאסית", אך בערך זה יתייחס המושג "מכניקה קלאסית" לתורה הניוטונית.
[[קובץ:Rownia tarcie.svg|שמאל|ממוזער|230px|בעיה מכנית קלאסית: ניתוח הכוחות הפועלים על גוף הנמצא על [[מישור משופע]]]]

==היסטוריה==
{{ערך מורחב|היסטוריה של הפיזיקה עד המאה ה-20}}
כבר בעולם העתיק תרבויות קדומות התעניינו בתנועת גרמי השמיים מסיבות פרקטיות ודתיות. תרבויות ב[[מצרים העתיקה|מצרים]], [[מסופוטמיה]], יוון, פרס, הודו וסין, וכן בני ה[[מאיה]] בדרום אמריקה, עמדו על המחזוריות של עונות השנה ועל הקשר בינן לבין המחזוריות בתנועת גרמי השמיים מה שהוביל לתובנה של קיומם של חוקי טבע.{{הערה|אסטרונומיה {{אנ|Astronomy}}}}
חוקי הפיזיקה שהוכרו בעולם העתיק הם [[חוק המנוף|חוקי המנוף]] ו[[חוק הציפה]] שמצא ארכימדס. במקביל התפתחו גם רעיונות וחוקים שגויים. כך למשל [[הפיזיקה של אריסטו|הפיזיקה האריסטוטלית]] הניחה שהמצב הטבעי של גוף הוא מנוחה ובהיעדר כוחות הגוף ישאף להגיע למצב זה:{{ציטוט|תוכן=הגוף הנע יבוא לידי מנוחה, כשהכוח המניע אותו לא יפעל עליו עוד להניעו.|מרכאות=כן|מקור=אריסטו, "מכניקה"}}

למרות הביקורת של [[דמוקריטוס]], [[אריסטרכוס מסמוס]], [[ארכימדס]], ואחרים, הפיזיקה האריסטוטלית הייתה התיאוריה המקובלת של המכניקה עד למאה ה-16 כאשר [[גלילאו גליליי|גליליאו]] הניח את היסודות הראשונים של המכניקה המודרנית.

יסודות [[השיטה המדעית]] במכניקה הוצגו כבר על ידי [[אל-בירוני]] ב[[המאה ה-11|מאה האחת-עשרה]] ומספר רעיונות הקרובים לאלו של [[חוקי התנועה של ניוטון]] הוצגו על ידי [[פיזיקאי]]ם [[אסלאם|מוסלמים]] עוד ב[[ימי הביניים]]{{הערה|[http://www.freearabvoice.org/acPhysics_1.html Arab Civilization – Physics 1], אתר freearabvoice.org}}. מספר עקרונות חשובים בנוגע ל[[התמד]], כוח ו[[תנע]] הוצגו כבר על ידי [[איבן אל-היית'ם]] במאה העשירית לספירה, [[אבו אלברכאת אלבגדאדי]], [[אבן סינא]], [[אבן באג'ה]] ואחרים.

אבן דרך נוספת בהתהוותה של המכניקה המודרנית אירעה בתקופת [[המהפכה המדעית]]. את ראשית המהפכה המדעית מייחסים ל[[ניקולאוס קופרניקוס]], שתיאר את [[המודל ההליוצנטרי]] בפריצת דרך מחשבתית שסתרה את האמונה הרווחת עד אז ב[[המודל הגאוצנטרי|מודל הגאוצנטרי]] שניסח [[תלמי (אסטרונום)|תלמי]]. ממשיכו היה [[יוהאנס קפלר]], אשר על סמך תצפיותיו של [[טיכו ברהה]] ניסח את החוקים החשובים בנוגע לתנועת הכוכבים, ונקראים על שמו, שלושת [[חוקי קפלר]]. [[גלילאו גליליי]] ניסח חוקים חשובים מתחום ה[[תנועה (פיזיקה)|תנועה]] ובין היתר הראה (על ידי הניסוי המפורסם ב[[מגדל פיזה]] המיוחס לו) שב[[נפילה חופשית]] גופים בעלי מסות שונות מגיעים לארץ בזמן נפילה זהה, בניגוד למכניקה האריסטוטלית שהייתה מקובלת באותם ימים, ולפיה ככל שמסת הגוף גדולה יותר כך הוא יפול מהר יותר. כמו כן, הראה גלילאו שהמסלול של גוף בנפילה חופשית הוא [[פרבולה]]. תוצאה חשובה נוספת של גלילאו קבעה שזמן המחזור של [[מטוטלת]] אינו תלוי במשרעת שלה. גלילאו ניסח חוק התמד שעל פיו {{ציטוט|מרכאות=כן|תוכן=כל מהירות שהיא שנמסרה אי פעם לגוף תישאר בדיוק כמות שהיא כל עוד מרוחקות הסיבות החיצוניות, המביאות לתאוצה או לתאוטה.|מקור=גלילאו גליליי, "שני מדעים חדשים"}}
עבודותיו של גלילאו גליליי בתחומי התנועה והבנתו כי יש לבסס את חקר פעולת הטבע על ניסויים מבוקרים היוו בסיס לעבודותיו המאוחרות יותר של [[אייזק ניוטון]].

[[קובץ:Sir Isaac Newton by Sir Godfrey Kneller, Bt.jpg|ממוזער|שמאל|200px|[[אייזק ניוטון]], מגדולי הפיזיקאים ואבי המכניקה הניוטונית, בשנת 1702]]
פריצת הדרך המשמעותית הבאה בוצעה על ידי [[אייזק ניוטון]], מגדולי הפיזיקאים של כל הזמנים ואבי המכניקה הניוטונית. בספרו המפורסם [[היסודות המתמטיים של פילוסופיית הטבע]], הציג את [[חוקי התנועה של ניוטון|שלושת חוקי ניוטון]], המתארים את הקשר בין התנע של גוף לכוחות הפועלים עליו. נוסף על שלושת אלה, מתוקף ניסיונותיו להסביר את תופעת ה[[כבידה]], ניסח את [[חוק הכבידה העולמי של ניוטון]]. על סמך חוקים אלה, הצליח ניוטון לפתור בעיות רבות ולבסס את עבודותיהם של קודמיו. ניוטון הוכיח את חוקי קפלר ואף פתר לראשונה את [[בעיית קפלר]], העוסקת בתנועתם של שני גופים תחת השפעת [[כוח ריבועי הפוך]]. תוך כך, פיתח ניוטון את [[חשבון אינפיניטסימלי|החשבון האינפיניטסימלי]] במקביל ל[[לייבניץ]]. זהו ענף [[מתמטיקה|מתמטי]] אשר כליו משמשים בכל ענפי הפיזיקה ובפרט במכניקה. [[כריסטיאן הויגנס]], הידוע בעיקר בשל מחקריו ב[[גל|תורת הגלים]], פיתח את [[שעון מטוטלת|שעון המטוטלת]] ו[[רוברט הוק]] פיתח את [[חוק הוק]] במסגרת מחקריו בתורת ה[[אלסטיות]].

[[דניאל ברנולי]] פרסם בשנת [[1739]] את [[משוואת ברנולי]], אחד מעמודי התווך של [[מכניקת הזורמים]], והניח בעבודותיו ידע רב ששימש בסיס ל[[מכניקה סטטיסטית|מכניקה הסטטיסטית]]. [[ז'אן לה רון ד'אלמבר]] ידוע בעבודותיו מתחום הגלים וכן בעבודותיו בתחום [[כוח מדומה|הכוחות המדומים]].

[[פייר-סימון לפלס]] תרם לביסוס המכניקה הניוטונית על חשבון אינפיניטסימלי במקום על יסודות [[גאומטריה|גאומטריים]] כפי שניסחה ניוטון. עבודה חשובה נוספת בוצעה על ידי [[ז'וזף לואי לגראנז']] אשר פיתח ביחד עם [[לאונרד אוילר]] את [[חשבון וריאציות|חשבון הווריאציות]] והניח את יסודות ה[[מכניקה אנליטית|מכניקה האנליטית]] שפותחה בהמשך על ידי [[ויליאם רואן המילטון]].

בסוף [[המאה התשע עשרה]] ותחילת [[המאה העשרים]] בוצע מפנה מחשבתי חד נוסף עם הופעתן של תורות מכניקה משלימות לזו הניוטונית: [[תורת היחסות]] ו[[מכניקת הקוונטים]], אשר הצליחו להסביר את פעולת הטבע בצורה מדויקת ויסודית יותר. בראייה מודרנית, המכניקה הקלאסית, היא לאמיתו של דבר, קירוב למכניקת הקוונטים ולתורת היחסות. תנועתם של גופים מקרוסקופיים הנעים במהירויות הנמוכות בהרבה מ[[מהירות האור]] מתוארת בדיוק רב על ידי המכניקה הניוטונית לכל צורך מעשי. ראו פרק [[#מגבלות התורה ותורות משלימות|מגבלות התורה ותורות משלימות]] להרחבה. במאה העשרים החל החיפוש אחר [[התאוריה של הכול]], תאוריה שתאחד את כל התורות המכניות הקיימות ותהיה תקפה במידה שווה בכל סדרי הגודל.

==הנושאים העיקריים שבהם עוסקת המכניקה הקלאסית==
[[קובץ:Tir parabòlic.png|שמאל|ממוזער|250px|איור המדגים ניתוח קלאסי של בעיה [[קינמטיקה|קינמטית]] של זריקה בזווית]]

===הנחות יסוד===
{{ערך מורחב|חוקי התנועה של ניוטון}}
בניסוח הניוטוני, תורת המכניקה מבוססת על שלוש הנחות יסוד, הקרויות היום [[חוקי התנועה של ניוטון]]:
* '''החוק הראשון''' קובע כי לכל גוף ששקול הכוחות עליו הוא אפס (כלומר, לא פועל עליו כוח כלשהו, או שכל הכוחות הפועלים עליו מבטלים זה את זה), תימצא בהכרח [[מערכת ייחוס]] שבה יימצא הגוף במנוחה{{הערה|[http://or.jercol.macam.ac.il/physics/law1.htm החוק הראשון של ניוטון], אתר or.jercol.macam.ac.il}}.
* '''החוק השני''' קובע כי הכוח הפועל על מערכת הוא פרופורציונלי לשינוי ב[[תנע]] שלה{{הערה|[http://or.jercol.macam.ac.il/physics/law2.htm החוק השני של ניוטון], אתר or.jercol.macam.ac.il }}.
* '''החוק השלישי''' קובע כי באינטראקציה בין שני גופים, כוח שמפעיל גוף מסוים על גוף אחר יגרור בהכרח פעולת כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו{{הערה|[http://clickit3.ort.org.il/apps/ww/page.aspx?ws=d1cc7f84-1b53-46f5-854c-29cef96025c8&page=3af63a3f-1f2a-47ad-b3dd-f223f55497c5&box=0ca3c49d-cf2f-43b7-a671-43df8c96d798&_pstate=item&_item=35f5985a-8ae7-49e8-b02a-c15cb6fec35b החוק השלישי של ניוטון ], אתר ort.org.il }}.

===חוקי שימור===
מתוך עקרונות היסוד שהובאו לעיל, ניתן להסיק את קיומם של גדלים שמורים (אנגלית: Constant of motion) במערכות פיזיקליות. לגדלים שמורים במערכת פיזיקלית חשיבות רבה הן מבחינה מעשית והן תאורטית{{הערה|[http://www.uio.no/studier/emner/matnat/fys/FYS3120/v05/undervisningsmateriale/Symmetry.pdf Why are symmetries important], אתר www.uio.no}}. מבחינה מעשית, הימצאות גדלים שמורים בבעיה מקלה את ניתוחה. באופן תאורטי, שימורם של גדלים במערכת פיזיקלית נתונה מאפשר הבנה של תכונות האופייניות למערכת זו. [[חוק שימור|חוקי שימור]] כלליים, אשר אינם מתקשרים למערכת נתונה בלבד, מעידים על תכונות של מערכות פיזיקליות כלליות ולתכונות של סימטריה ב[[מרחב (פיזיקה)|מרחב]] וב[[זמן]]. רעיון זה פותח בצורה עמוקה יותר ב[[מכניקה אנליטית|ניסוחים האנליטיים]] של המכניקה.

המכניקה הקלאסית מצביעה על שלושה חוקי שימור בסיסיים, חוק שימור ה[[תנע]] הקווי, [[חוק שימור התנע הזוויתי]] ו[[חוק שימור האנרגיה]].

חוק שימור התנע הקווי קובע כי במערכת שעליה לא פועלים כוחות חיצוניים נשמרת כמות הנקראת "[[תנע קווי]]", או פשוט "תנע". זהו גודל המוגדר כמכפלת מהירותו של גוף במסתו, כלומר, כמות זו במערכת איננה משתנה עם הזמן כל עוד לא פועלים על המערכת כוחות חיצוניים{{הערה|[[b:פיזיקה תיכונית/מכניקה/התנע ושימורו|פיזיקה תיכונית/מכניקה/התנע ושימורו]], אתר [[ויקיספר]]}}.

חוק שימור התנע הזוויתי קובע כי במערכת שעליה לא פועלים [[מומנט כוח|מומנטי כוח]] חיצוניים, נשמרת כמות הנקראת "[[תנע זוויתי]]". זהו גודל המוגדר כ[[מכפלה וקטורית]] של התנע הקווי של הגוף והמרחק ממנו מופעל הכוח על הגוף, כלומר, כמות זו במערכת איננה משתנה עם הזמן כל עוד לא פועלים על המערכת מומנטי כוח חיצוניים.

חוק שימור האנרגיה קובע כי במערכת סגורה – מערכת שאנרגיה לא יכולה לזרום אליה או ממנה – נשמרת כמות הנקראת "[[אנרגיה]]" – גודל המאפיין את מצבו של הגוף ביחס למרחב שבו הוא נמצא, כלומר, כמות זו במערכת אינה משתנה עם הזמן כל עוד המערכת נשארת סגורה.

===תחומים במכניקה===
*[[סטטיקה]] היא ענף העוסק בבעיות שבהן כל החלקיקים במנוחה, ומנתח את הכוחות השונים הפועלים עליהם. הידע בתחום זה הוא אחד הכלים החשובים בניתוח עמידות של חומרים. לדוגמה, מהנדסי בניין בודקים שה[[מאמץ (הנדסה)|מאמצים]] הפועלים על כל חלק בבניין קטנים מהמאמץ המקסימלי שאותו חלק מסוגל לשאת. תוצאה מפורסמת של [[הידרוסטטיקה]] (העוסקת בסטטיקה בתוך נוזלים) היא [[חוק ארכימדס]], הקובע שעל גוף הנמצא בתוך תווך נוזלי או גזי פועל כוח ציפה הפרופורציונלי לתווך הנדחה על ידי הגוף.
*[[דינמיקה (מכניקה)|דינמיקה]] היא ענף החוקר אינטראקציות בין גופים שונים תוך התמקדות במושג הכוח וניתוח כוחות, אופני פעולתם והדרך בה הם משפיעים על המאפיינים התנועתיים של הגופים. החוקים היסודיים ביותר המתארים את הכוחות והשפעתם על הגופים עליהם הם פועלים הם שלושת [[חוקי התנועה של ניוטון]]. חוקים אלה קושרים את מושגי הכוח וה[[תנע]] למאפייניו התנועתיים של גוף.
*[[קינמטיקה]] היא ענף העוסק ב[[תנועה (פיזיקה)|תנועתם]] של גופים תוך התמקדות בתיאור התנועה ואופייה, תוך ניתוח כמותי של היבטים ו[[פרמטר]]ים המתארים אותה, כמו [[מסלול (פיזיקה)|מסלולים]], [[מרחק]]ים, [[העתק (פיזיקה)|העתקים]], [[מהירות|מהירויות]] ו[[תאוצה|תאוצות]] ותוך חקר הקשרים המתמטיים הקושרים גדלים אלה ומשוואות התנועה המתארות אותם.

ענף מכני נוסף חוקר את הקשרים בין [[עבודה (פיזיקה)|עבודה]] ו[[אנרגיה]] שהם גדלים פיזיקליים בסיסיים נוספים, כאשר "אנרגיה" היא תכונה של הגופים המבטאת את מצבם ועבודה מבטאת שינוי באנרגיה.

במסגרת תורת ה[[כבידה]] נחקר כוח הכובד ונחקרות תכונותיו והשפעותיו ובפרט משיכת ותנועת גרמי השמיים, כאשר [[חוק הכבידה האוניברסלי]] של ניוטון מהווה את אחד מעמודי התווך של התחום.

===בעיות חשובות בעלות פתרון אנליטי===
[[קובץ:Mass-Spring.PNG|שמאל|ממוזער|250px|מתנד הרמוני – בעיה זו, הניתנת לפתרון מדויק, היא [[מודל]] עבור בעיות פיזיקליות רבות אחרות.]]
[[קובץ:orbit5.gif|שמאל|ממוזער|250px|פתרון לבעיה הדו-גופית: שני גופים נעים סביב [[מרכז מסה]] משותף]]
שתי הבעיות הפשוטות ביותר שניתנות לפתרון אנליטי הן בעיית ה[[מתנד הרמוני|מתנד ההרמוני]] (חלקיק המחובר לקפיץ) והבעיה הדו-גופית.
*מתנד הרמוני – מתנד הרמוני הוא מקרה בו פועל על חלקיק כוח מחזיר שפרופורציונלי למרחק שעבר החלקיק. במקרה זה מבצע החלקיק תנודות סביב נקודה מסוימת. הדוגמה הבסיסית ביותר לבעיה זו היא מצב של חלקיק הקשור לקפיץ, שכן הכוח שמפעיל קפיץ הוא פרופורציונלי למרחק מהראשית, תכונה הנקראת [[חוק הוק]]. דוגמה נוספת היא [[מטוטלת מתמטית|מטוטלת]], כלומר חלקיק התלוי על חוט. כאשר החלקיק אינו מוסט מרחק רב מהראשית אזי הכוח המחזיר הפועל עליו הוא בקירוב טוב פרופורציונלי להסטה. תכונה זאת אופיינית למערכות פיזיקליות רבות: מערכות שנמצאות בשיווי משקל הן במקרים רבים מערכות שעבורן הסטה קטנה גורמת לפעולת עליהן כוח מחזיר. אם ההסטה איננה גדולה אז הכוח המחזיר הוא ליניארי ולכן בעיות אלו שקולות למתנד הרמוני. בעיית המתנד ההרמוני ניתנת לפתרון אנליטי פשוט יחסית ומשמשת כ[[מודל]] עבור בעיות פיזיקליות רבות, ומכאן חשיבותה.
*ה[[בעיה דו-גופית|בעיה הדו-גופית]] – בעיה זאת הניעה את ניוטון לפתח את המכניקה, בניסיון להבין את תנועת כדור-הארץ (ושאר כוכבי הלכת) סביב השמש. ניוטון הצליח להראות שבהנחה שפועל [[כוח משיכה]] בין כל שני גופים, כוח [[כבידה]], שעוצמתו הפוכה לריבוע המרחק בין הגופים, אזי משוואות התנועה המתקבלות פתירות כך שהתנועה המתקבלת מתאימה בדיוק ל[[חוקי קפלר]] המתארים את תנועת הכוכבים סביב השמש. פרט לחשיבותה ההיסטורית של בעיה זו, הכלים המתמטיים והפיזיקליים הדרושים לפתרונה מוכללים לפתרון בעיות כלליות ב[[כוח מרכזי|שדה כוח מרכזי]].

===תורות בעלות זיקה למכניקה===

במסגרת [[מכניקת הרצף]] נחקרים גופים המשכיים (לא נקודתיים) ותכונותיהם המכניות תוך הנחה כי ניתן להתייחס אליהם כרציפים. [[מכניקה של גוף קשיח|מכניקת הגוף הקשיח]], המהווה [[מודל]] פיזיקלי אידיאלי למוצק, חוקרת את מאפייניהם ואת תנועתם הסיבובית של גופים קשיחים. [[מכניקת הזורמים]] עוסקת בחקר הזורמים (קרי: [[נוזל]]ים ו[[גז]]ים ובהקשרים מסוימים אף [[פלזמה (מצב צבירה)|פלזמה]]), תכונותיהם ותנועתם הנקראת "זרימה". [[תורת האלסטיות]] חוקרת את תגובתם של גופים ל[[מאמץ (הנדסה)|מאמץ]] ואת תכונות ה[[חוזק חומרים|חוזק]]. לתורות אלו קשר עמוק לתורת הפיזיקה הסטטיסטית ובפרט למכניקה הסטטיסטית אשר בה, בניגוד לניתוח המכני הניוטוני העוסק במאפייניהם של גופים בדידים, מנותחת מערכת מתוך גישה סטטיסטית. להרחבה ראו פרק [[מכניקה קלאסית#מגבלות התורה ותורות משלימות|מגבלות התורה ותורות משלימות]].

==גישה מתמטית==

המכניקה הניוטונית נשענת, מבחינה [[מתמטיקה|מתמטית]], על ה[[חשבון אינפיניטסימלי|חשבון האינפיניטסימלי]] שפיתחו ניוטון ו[[לייבניץ]], כל אחד בנפרד, ומסיבות שונות. ענף מתמטי זה עוסק בהשתנותן של [[פונקציה|פונקציות]] ולכן מספק כלים נוחים לתיאור שינוי מצבה של מערכת פיזיקלית. חלק נכבד מן ההגדרות והנוסחאות המוסקות מהן במכניקה הקלאסית, מנוסח על ידי הכלים של החשבון האינפיניטסימלי אשר משמש גם ככלי יסודי בניסוח ופתרון של בעיות מתחום זה.

כך, לדוגמה, ה[[מהירות]] היא קצב שינוי ה[[העתק (פיזיקה)|העתק]], או בשפה מתמטית – ה[[נגזרת]] שלו לפי הזמן, כאשר הנגזרת היא פעולה מתמטית המספקת מידע על קצב השינוי של הגדלים עליהם היא פועלת. ב[[סימון מתמטי]], ניתן לכתוב את ההגדרה כך:
<math>\vec v = \frac{d \vec r}{dt}</math>
כאשר <math>\vec v</math> הוא [[וקטור (פיזיקה)|וקטור]] המהירות, <math>\vec r</math> הוא וקטור ההעתק, ו-<math>\frac{d}{dt}</math> הוא [[אופרטור]] הגזירה.{{הערה|שיטת כתיבה זו נעזרת בסימון הנגזרת של לייבניץ. ניתן לכתוב את ההגדרה גם באמצעות סימון הנגזרת של ניוטון, כאשר נקודה מעל פונקציה מייצגת את גזירתה לפי הזמן:
<math>\vec v = \vec {\dot r}</math>.}} באופן דומה, קצב שינוי המהירות הוא ה[[תאוצה]] המוגדרת כנגזרתה של המהירות, או נגזרתו השנייה של ההעתק.
בסימון מתמטי: <math>\vec a = \frac{d \vec v}{dt} = \frac{d^2 \vec r}{dt^2}</math>, כאשר <math>\vec a</math> הוא וקטור התאוצה.

החוק השני של ניוטון קושר את ה[[תנע]] והכוח על ידי קשר של גזירה לפי זמן: בצורה המפושטת של החוק, המתייחסת למסה קבועה, כוח הפועל על גוף פרופורציונלי לתאוצה שהוא גורם לאותו גוף [[עד כדי (מתמטיקה)|עד כדי]] קבוע [[מידתיות|פרופורציה]] שהוא ה[[מסה]] של הגוף עליו פועל הכוח. בסימון מתמטי: <math>\sum \vec F=m \vec a= m \frac{d^2 \vec r}{dt^2}</math>, כאשר <math>\ m</math> היא המסה ו-<math>\vec a</math> הוא וקטור התאוצה. צורתו המלאה של החוק השני, עבור מסה שאינה בהכרח קבועה, נכתבת <math>\sum \vec F=\frac{d \vec p}{dt}</math>, כאשר <math>\vec p</math> הוא וקטור התנע המוגדר בתור <math>\vec p = m \vec v</math>.

משום שהתאוצה מוגדרת כנגזרת של המהירות ונגזרת שנייה של ההעתק, מקשר החוק השני של ניוטון, במקרה של מסה קבועה, בין הגדלים התנועתיים המאפיינים גוף וקצב השינוי שלהם לכוח המופעל על הגוף. מבחינה מתמטית, אוסף קשרים זה מתבטא על ידי [[משוואה דיפרנציאלית]] המאפיינת את תנועת הגוף. פתרון של משוואה מסוג זה, הדנה בקשרים בין קצבי שינוי של כמויות שונות, הוא בעצמו פונקציה – למשל, פונקציית ההעתק בכל זמן נתון. באופן דומה, מבוסס פתרונן של בעיות מכניות רבות על ניסוח, ניתוח ופתרון של משוואות דיפרנציאליות הנובעות מתוך הגדרות, חוקי ניוטון וחוקי השימור.

==גישה פילוסופית==
{{ערך מורחב|ערכים=[[פילוסופיה של המדע]], [[השיטה המדעית]]}}

===השיטה: תצפית, ניסוי והיסק===
הפילוסופיה ה[[אריסטו]]טלית, אשר שלטה באירופה בתקופת התהוות המכניקה, ראתה בהרמוניה ובמחזוריות של הטבע מוטיבים עיקריים. היא הציגה את הטבע כבעל שלמות שבה אין מקום להסברת תופעות בדרך של ניסויים או על ידי הסתמכות על תופעות קודמות. ידועים בביקורתיהם על גישה זו גלילאו ו[[רנה דקארט]] אשר תקפו אותה ושאפו לבסס את המדע על ניסויים ותצפיות. גלילאו ביסס את עבודותיו על ניסויים – למשל, הפלת גופים מ[[מגדל פיזה]], ניסוי אשר זכה לפרסום רב. עבודותיו של גלילאו היוו בחלקן בסיס לעבודותיו המאוחרות יותר של ניוטון.
[[אלברט איינשטיין]] ו[[ליאופולד אינפלד]] טענו כי {{ציטוט|תוכן=תרומתו של גליליי הייתה מבחינה זאת, הריסת התפיסה האינטואיטיבית וקביעת נקודת-ראות חדשה תחתיה. זוהי משמעות תגליתו של גליליי.|מקור=אלברט איינשטיין וליאופולד אינפלד, התפתחות הפיזיקה החדשה – ממושגים ראשונים ועד יחסיות וקואנטים|מרכאות=כן}}

בספרו המפורסם, [[עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע]], מגדיר ניוטון את העקרונות המנחים אותו בעת הסקת מסקנות אודות "פילוסופיית הטבע", מונח בו השתמש על מנת לתאר את המדע הנקרא כיום "[[פיזיקה]]".

{{ציטוט|תוכן='''כלל ראשון:''' אין צורך במציאת סיבות לתופעות הטבע מעבר לאלו שהן נכונות ומספיקות על מנת להסביר את התופעות הללו{{הערה|1=ראו גם [[תערו של אוקאם]]}}.{{ש}}
'''כלל שני:''' לפיכך, לתופעות דומות מאותו הסוג יש לתת – ככל הניתן – הסברים זהים.{{ש}}
'''כלל שלישי:''' בהינתן איכויותיהם של גופים אשר אינן נחלשות או מתעצמות ומאפיינות את כל הגופים ברי-הבדיקה באשר הם, יש להניח כי אלו איכויותיהם של הגופים כולם.{{ש}}
'''כלל רביעי:''' בפילוסופיה ניסויית, יש להתייחס לכל פירוש אינדוקטיבי כנכון – בין אם כמדויק או כקירוב מיטבי – עד אשר תוצב השערת נגד אשר תעמיד בפנינו תוצאות מדויקות או אמינות יותר.{{ש}}|מקור=אייזק ניוטון, [[עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע]], גרסה שלישית|מירכאות=כן}}

דוגמה לדרך בה עיצבו עקרונות אלו את המכניקה ניתן למצוא בעקרון המנחה של תורת ה[[כבידה]], על פיו בין כל שני גופים קיים כוח משיכה, עליו אמר ניוטון שהוא "[[דדוקציה]] מתוך תופעה". בהפשטה, כיוון שדי להניח כי הכבידה היא זו המושכת גופים ארצה וכיוון שהמשכות הירח לכדור הארץ היא דומה, ניתן לקבוע כי אותו הכוח מושך את שניהם ואת כל שאר הגופים בעלי המסה{{הערה|1=ראו גם כבידה}}.

===מרחב, זמן ותנועה ===
בפתיח ספרו "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע", מגדיר ניוטון את מטרתה של "פילוסופיית הטבע" במילים {{ציטוט|תוכן=מתופעת ה[[תנועה (פיזיקה)|תנועה]] נחקרים [[כוח (פיזיקה)|כוחות]] הטבע ומהם יש להסיק על תופעות אחרות.|מקור=אייזק ניוטון, שם|מרכאות=כן}}
חוקי התנועה של ניוטון, המהווים את עקרונות תורתו, הצריכו ראשית הגדרה של תנועה, ולשם כך דיון במונחים של [[זמן]] ו[[מרחב (פיזיקה)|מרחב]]. על מושג הזמן אמר {{ציטוט|תוכן=זמן מוחלט, אמיתי ומתמטי ... המתקדם בצורה שווה בלא תלות בגורמים חיצוניים.|מקור=אייזק ניוטון, שם|מרכאות=כן}}
הדיון במושג המרחב חייב התייחסות לשאלת קיומן של [[מערכת ייחוס|מערכות ייחוס]] שונות, אשר הוביל את ניוטון להגדיר {{ציטוט|תוכן=מרחב מוחלט אשר בלא תלות בגורמים חיצוניים ישאר תמיד זהה ונייח ... ולא יחסי לגופים אחרים הניתנים לתפיסה על ידי חושינו.|מקור=אייזק ניוטון, שם|מרכאות=כן}}
כהבהרה לקשר שבין חוק התנועה הראשון להגדרות אלו, הסיק ניוטון את הדברים הבאים:
{{ציטוט|תוכן=תנועת הגופים בינם לבינם במקום מסוים זהה היא, בין אם נייח הוא או בין אם נע בצורה אחידה בקו ישר בלא תנועה מעגלית.|מקור=אייזק ניוטון, שם|מרכאות=כן}} עיקרון זה, המוכר בתור [[עקרון היחסות של גלילאו]], נסתר ברבות הימים עם הופעת [[תורת היחסות]] של איינשטיין. ברעיון המרחב המוחלט כפי שמתארו ניוטון ניתן למצוא הדים לגישות שרווחו בסוף [[ימי הביניים]] על פיהן מרחב מוחלט [[בריאת העולם|נברא]] על ידי ה[[אלוהים|אל]] אשר מלאו בגופים.

=== כוחות הטבע, כבידה ===
בתקופתו של ניוטון נעשו מספר שימושים במונח "כוח" על מנת לתאר דברים שונים. לייבניץ השתמש בזמנו במושג על מנת לתאר את מה שמכונה היום "[[אנרגיה]]". דקארט, שקדם לניוטון, אמר על השימוש במונח "כוח" כי אין להבינו:
{{ציטוט|תוכן=כישות הנקראת "כוח", שכאשר יש אותה לאדם מסוים אנו אומרים עליו שיש לו יותר "כוח" מאשר לאחר.|מקור=[[רנה דקארט]]|מרכאות=כן}}
עם זאת, הגישה אשר התקבלה לבסוף לטיפול במונח מבוססת על זו הניוטונית. ניוטון הבחין בין שני סוגי כוחות. הסוג הראשון הוא ''vis insita'', "כוח טבוע", אותו הגדיר ניוטון כדבר אשר "במידת האפשר מונע מגוף לשנות את מצבו כמנוחה או תנועה שוות מהירות". אין זה "כוח" במובן אליו מקובל להתייחס היום, כי אם "התמדה". ניוטון טען כי ניתן לקרוא לכוח זה בשם ''vis inertia'', מילולית: "כוח העצלות". בשם זה ניכרת ההתנגדות לגישה האריסטוטלית על פיה הפסקת פעולת הכוח תגרום לעצירת הגוף – הגוף "עצל" מכדי לשנות את מצבו, התנועה, בהיעדר הכוח. ניסוחו של חוק ההתמדה הניוטוני, הידוע כחוקו הראשון, מבוסס על חוק ההתמדה של גלילאו. אותו הכלל נוסח גם בידי דקארט, אך זה הסבירו מתוך שיקולים [[תאולוגיה|תאולוגיים]]: לטענתו, תכונה זו של הטבע נובעת מתכונת "הנצחיות הבלתי משתנה של האל", המשמר את פעולת הטבע בצורה הפשוטה ביותר, בקו ישר.

הסוג השני של הכוח אותו הגדיר ניוטון הוא ''vis impressa'', "כוח מוטבע", שהוא "פעולה המבוצעת על גוף במגמה להסיטו ממנוחה מתנועה שוות מהירות". זהו כוח כפי שאנו מכירים אותו כיום. בעזרתו, על סמך חוק התנועה השני שלו, הגדיר ניוטון את מושג ה[[מסה]].

אחד מהישגיו הגדולים של ניוטון הוא פיתוח ההסבר לתופעת הכבידה. שעה שהפילוסופיה האריסטוטלית הסבירה כי כל הגופים נמשכים באופן טבעי אל "מרכז היקום", הרי שחוק הכבידה העולמי של ניוטון הוא "עולמי" מבחינה כפולה: הן משום שהוא תקף לכל הגופים הידועים (בעלי המסה) והן משום שהוא מצביע על אינטראקציה בין כל הגופים הידועים (בעלי המסה).
עם זאת, עקב הייחודיות של כוח הכובד, הפועל בין שני גופים חומריים אף בהיעדר תווך חומרי ביניהם, נמנע ניוטון מלתת הסבר לתופעה והסתפק בתיאורה.

===דטרמיניזם===
תורת המכניקה הקלאסית היא תורה [[דטרמיניזם|דטרמיניסטית]]{{הערה|[http://www.gsjournal.net/old/physics/kalmykov4.pdf Sir Isaac Newton and the Three Laws of Determinism], אתר gsjournal}}. הדטרמיניזם היא השקפה שעל פיה מהלכם של אירועים הוא קבוע מראש ומתבסס ישירות על מהלכם של אירועים קודמים. כך, התורה הניוטונית מספקת כלים שיכולים לנבא, לכאורה, את ההתנהלות הפיזית של אירועים על סמך ידע מוקדם של [[תנאי התחלה]] וחוקי הפיזיקה. הפיזיקאי [[פייר-סימון לפלס]], שהיה מהתורמים הבולטים לניסוחה של המכניקה הקלאסית על סמך כלים מתמטיים מתחום האנליזה, ידוע בטענתו כי בהינתן [[מחשב על]] בעל כל המידע הדרוש, ניתן יהיה לנבא את התנהלות היקום לפרטיה. גישה זו הייתה גישה מדעית נפוצה עד תחילת [[המאה העשרים]], אך עם ניסוח [[עקרון אי הוודאות]] של מכניקת הקוונטים, נמצא כי גישה זו איננה מתארת בהכרח מערכות מיקרוסקופיות.

===ביקורות===
התורה הניוטונית זכתה למספר ביקורות על העקרונות עליהם היא מתבססת, חלק גדול ממנה מכיוון ה[[אמפיריציזם|אמפיריציסטים]], ביניהם מי שנחשבים לאבות התחום: [[ג'ון לוק]], [[ג'ורג' ברקלי]] ו[[דייוויד יום]]. הוגי האמפריציזם סברו כי על הידע האנושי להסמך על המידע אשר נקלט מהחושים וממסקנות ישירות מהם, דבר אשר עמד בניגוד מה לגישה הניוטונית. כך, למשל, במקביל לשבחים שחלק יום לניוטון על הישגיו, ניסח את הבעיתיות אשר ראה בגישה הניוטונית במילים {{ציטוט|תוכן=כוח, הספק, אנרגיה ... במילים אלו משתמשים לעיתים תכופות, אך עם זאת המשמעויות המצורפות אליהן הן רופפות, הרעיונות העומדים מאחוריהן אינם ודאיים ואף מבלבלים.|מקור=דייוויד יום|מרכאות=כן}}

בהתבטאות אחרת על הנושא, אמר יום על הישויות המופשטות המופיעות בתורה הניוטונית {{ציטוט|תוכן=אין לפילוסופיה הניוטונית, כשהיא מובנת כהלכה, דבר המתאים יותר מאשר ספקנות ענווה לגבי היכרות המתעלמת מנושאים המעפילים על תפיסתו של כל אדם.|מקור=דייוויד יום|מרכאות=כן}}

ביקורת על תורתו של ניוטון נמתחה אף על ידי פיזיקאים גדולים אחרים בני זמנו, כדוגמת [[כריסטיאן הויגנס|הויגנס]] ו[[גוטפריד וילהלם לייבניץ|לייבניץ]]. כך, למשל, לייבניץ מתח ביקורת על הישגיו של ניוטון בתחום הכבידה באומרו
{{ציטוט|תוכן=אין זה די לומר "חוק האלוהים הוא זה" ובכך להצדיק את פעולת הטבע. על החוק להסביר את טבעם של דברים. כך, למשל, אם היה האל בורא את העולם כך שהגופים בו היו כולם נעים מסביב למרכז מסוים, הרי שהיה עליו להצמידם לגופים אחרים הנעים בתנועה מעגלית או להצמיד מלאך אל חישוקיהם, שאחרת היה יוצר חריגות בתנועתם.|מקור=[[גוטפריד וילהלם לייבניץ]]|מרכאות=כן}}

==מגבלות התורה ותורות משלימות==

לתורת המכניקה הקלאסית ישנן מספר מגבלות, אשר הובילו לבסוף לפיתוח תורות פיזיקליות נוספות אשר מתארות את הטבע בצורה מדויקת יותר. כאמור, תורת המכניקה הקלאסית מתבססת על ניסוח [[משוואה דיפרנציאלית|משוואות דיפרנציאליות]] הנובעות מחוקי ה[[קינמטיקה]] ו[[חוקי התנועה של ניוטון]] ופתירתן. משימה זו היא לעיתים מורכבת מבחינה טכנית ומתמטית, ולכן המכניקה הקלאסית מתקשה לתת פתרון מדויק למספר בעיות. על מנת להתגבר על קושי זה, נוסחה תורת ה[[מכניקה אנליטית|מכניקה האנליטית]] אשר מתבססת על עקרונות פיזיקליים דומים, אך תוך שימוש בעולם המתמטי של [[חשבון וריאציות|חשבון הווריאציות]] וב[[עקרון המילטון]] הידוע גם כ"עקרון הפעולה המינימלית". היתרון הגדול בפורמליזם החדש הוא שניתן להכלילו ל[[תורת שדות]] ובפרט ל[[מכניקת הקוונטים]] ו[[תורת שדות קוונטית]]. תוצאה חשובה מאוד במכניקה האנליטית היא [[משפט נתר (פיזיקה)|משפט נתר]] הקובע שכל [[סימטריה]] בבעיה גוררת [[חוק שימור]]{{הערה|[http://physics.stackexchange.com/questions/39677/differences-between-classical-analytical-rational-and-theoretical-mechanics Differences between classical, analytical, rational and theoretical mechanics], אתר physics.stackexchange.com }}.

הקושי שביצירת משוואות תנועה במטרה לאפיין מערכות מרובות חלקיקים ותהליכים הקשורים בהם, למשל תיאור מוצלח של תהליכים המתרחשים בתוך [[גז]], כאשר ניתוח על פי [[מכניקת הזורמים|הנחת הרצף]] איננו מדויק דיו או איננו נוח לצורכי הבעיה, הוביל לפיתוח ה[[מכניקה סטטיסטית|מכניקה הסטטיסטית]]{{הערה|[https://archive.org/details/elementaryprinc00gibbgoog Elementary Principles in Statistical Mechanics], אתר archive.org }}, אשר עושה שימוש בכלים [[סטטיסטיקה|סטטיסטיים]] ו[[הסתברות]]יים על מנת לתאר את המערכת בצורה מקרוסקופית. בעוד שהתורה הניוטונית עורכת ניתוח של מערכת ברמת הגופים הבודדים הכלולים בה מתוך חוקי התנועה, הרי שהתורה הסטטיסטית שואפת לנתח את התנהגותה הכוללת של המערכת, ולא של גופים בודדים הכלולים בה, על סמך מאפיינים כלליים של המערכת (למשל, [[טמפרטורה]] שאינה תכונה של חלקיק אחד כי אם של מערכת גדולה). מתוך תורה זו נגזרת ה[[תרמודינמיקה]] וכן מושגות משמעויות עמוקות יותר של מונחים ניוטוניים. כך, למשל, מושג ה"[[לחץ]]", במשמעותו הסטטיסטית, מתקשר להתנגשות של גופים רבים עם דופן של מערכת מסוימת ובכך מרחיב ומעמיק את המושג הניוטוני, בעיקר בהקשר של ניתוח בפיזיקת הרצף.

[[תורת הכאוס]] דנה במערכות שהתנהגותן מתאפיינת ברגישות גבוהה לתנאי ההתחלה שלהן במטרה לנתח את התנהגותן ולהבין את ההתנהגויות אליהן הן שואפות.

[[קובץ:Mechanics order of magnitude2.svg|שמאל|ממוזער|250px|תרשים המציג את התורות המכניות המיושמות בהתאם לסדרי הגודל ולמהירויות של המערכות הנחקרות במסגרתן]]
בתחילת [[המאה העשרים]] התחולל שינוי מהותי בעולם הפיזיקה עם היוולדן של שתי תורות חדשות, [[תורת היחסות]] ו[[מכניקת הקוונטים]], שמקורבות למכניקה הקלאסית, אך סותרות אותה באופן מורגש כשמתקרבים לסדרי גודל מסוימים של גודל ומהירות. במסגרת המכניקה הקלאסית, אין הגבלה על [[מהירות האור|מהירותו של האור]] או על מהירות העברתה של אינפורמציה. עם זאת, [[ניסוי מייקלסון-מורלי]] הראה כי אחד הכללים הבסיסיים של המכניקה הקלאסית, [[חיבור מהירויות]] על פי [[טרנספורמציית גליליי]], איננו נשמר עבור ה[[אור]]. בהקשר לניסוי זה ובעקבות בעיות מתחום ה[[אלקטרודינמיקה]], פיתח הפיזיקאי [[אלברט איינשטיין]] את תורת היחסות, הקובעת מגבלה על מהירות האור והעברת האינפורמציה, אשר כתוצאה ממנה משתנים מספר חוקים מכניים בסיסיים כשהמערכות הנידונות מתקרבות למהירות האור. תורת היחסות קובעת כי המרחב והזמן אינם ישויות נפרדות ומוחלטות, ובכך מאגדת את הזמן והמרחב לכדי [[מרחב-זמן]] הניתן לעיוות, למשל, על ידי מסות. כמו כן, תורת היחסות קובעת כי המסה והאנרגיה, שבמכניקה הקלאסית הן ישויות שונות, הן בעצם ישות אחת, כלומר – מסה היא אחת מצורותיה של האנרגיה, בדומה ל[[חום (פיזיקה)|חום]] או ל[[אנרגיה חשמלית]]. עבור מהירויות נמוכות משמעותית ממהירות האור ומסות שאינן אסטרונומיות, ההבדלים בין התחזיות של המכניקה הניוטונית לאלו של תורת היחסות הם זניחים{{הערה|1=לדוגמה ראו [[פקטור לורנץ]]}}.

גילויים פיזיקליים על אודות המבנה הפנימי של החומר, כגון הימצאותן של [[רמת אנרגיה|רמות אנרגיה]] בדידות בתוך ה[[אטום]] (בניגוד למכניקה הקלאסית, שבה לגופים ישנו [[ספקטרום]] אנרגטי רציף), אי-קריסתו של ה[[אלקטרון]] אל ה[[גרעין האטום|גרעין]] (האלקטרון אינו נופל אל גרעין האטום למרות המשיכה החשמלית ועל אף שלפי התורה ה[[אלקטרודינמיקה|אלקטרודינמית]] גופים טעונים שמאיצים מאבדים אנרגיה עקב פליטת [[קרינה אלקטרומגנטית]]), ותופעת [[דואליות גל-חלקיק]] המתארת תכונות גליות של גופים מיקרוסקופיים (כמו, למשל, האלקטרון) מצד אחד, ותכונות חלקיקיות של האור (ובפרט, [[האפקט הפוטואלקטרי]]) מצד שני – הובילו לפיתוח תורה מכנית המתארת את החומר בסדרי גודל זעירים ונקראת [[מכניקת הקוונטים]]. תורה זו שוללת את ה[[דטרמיניזם]] הקלאסי וקובעת כי בסקאלות קטנות דיין, למשל אטומים, ישנה [[עקרון האי-ודאות|אי-ודאות]] מובנית בהתנהגותן של מערכות פיזיקליות, ולכן הן ניתנות לתיאור [[הסתברות]]י בלבד.

אחת מהבעיות הפתוחות בפיזיקה היא מציאת [[מודל]] מכני כולל שיתאר היטב את התנהגות הטבע בכל סדרי הגודל, יכיל בתוכו את תוצאותיה החשובות של [[תורת הקוונטים]] ושל [[תורת היחסות]] גם יחד, ויסביר את אופן פעולת ארבעת [[כוחות היסוד]]. [[תורת השדות הקוונטית]] מנסה לספק מודל מכני שמשלב את התוצאות החשובות של מכניקת הקוונטים ושל תורת היחסות גם יחד. כיום התורה מתארת את [[הכוח הגרעיני החלש]], [[הכוח הגרעיני החזק]] ואת [[אלקטרומגנטיות|הכוח האלקטרומגנטי]]. התורה עושה שימוש בכלים פיזיקליים מודרניים מתחום [[פיזיקת מצב מעובה]] וכן ב[[המודל הסטנדרטי|מודל הסטנדרטי]] של [[פיזיקת החלקיקים]]. שאלה מרכזית פתוחה בהקשר זה היא השאלה "האם קיימת תורה היכולה לתאר את תופעת הכבידה בצורה קוונטית". תורה אפשרית שכזו נקראת [[תורת כבידה קוונטית]].

== הוראה ==

המכניקה היא ענף בסיסי בפיזיקה, הן מבחינה היסטורית והן כיסוד להבנת הענפים המתקדמים יותר, ולפיכך נלמדת לרוב עם ראשית לימודי הפיזיקה, הן במוסדות השכלה [[בית ספר תיכון|תיכוניים]] והן בחינוך ה[[אקדמיה|אקדמי]]. בבתי הספר התיכוניים נלמדים פרקים בסיסיים במכניקה ניוטונית, לרוב עם פורמליזם מתמטי מפושט המתאים לרמה המתמטית שרוכשים התלמידים עד לשלב זה בלימודיהם. ב[[ישראל]], לדוגמה, נלמד מקצוע הפיזיקה במסגרת הלימודים ל[[תעודת בגרות]] כמקצוע בחירה של התלמידים, בשלוש רמות: [[יחידת לימוד]] אחת, שלוש יחידות לימוד וחמש יחידות לימוד, כשבכל אחת מהרמות נכללים פרקים מתורת המכניקה. ברמת הלימוד הגבוהה ביותר, של חמש יחידות לימוד, נלמדים הפרקים קינמטיקה, דינמיקה ובכללה חוקי ניוטון ו[[תנועה מעגלית]], תנע ושימורו, אנרגיה מכנית ושימורה, [[תנועה הרמונית פשוטה]] וכן [[כבידה]].

במוסדות להשכלה גבוהה נלמדת לרוב המכניקה הניוטונית כחלק מלימודי הפיזיקה, הן כחלק מהלימודים לתואר [[בוגר אוניברסיטה]] (.B.Sc) בפיזיקה והן כחלק מהלימודים לתארים בנושאים אחרים, למשל חלק ממקצועות ה[[הנדסה]]. במסגרת הלימודים לתואר "בוגר" בפיזיקה נלמד גם המקצוע "מכניקה אנליטית". הנושאים הנלמדים בהשכלה הגבוהה דומים, לרוב, לאלו הנלמדים בתיכון, אך היקפם גדול יותר ורמת התוכן, הן הפיזיקלית והן המתמטית, גבוהה יותר.

== מקורות ==
'''מקורות כתובים:'''
<div style="direction: ltr;">
* Kittel, '''Mechanics''', Berkeley Physics Course
**(יצא בעברית: מכניקה, [[האוניברסיטה הפתוחה]], 1979)
* Roberto Torretti, '''The philosophy of Physics''', Cambridge University Press
* René Dugas, '''A History of Mechanics''', Dover </div>
* אלברט איינשטיין וליאופולד אינפלד, '''התפתחות הפיזיקה החדשה – ממושגים ראשונים ועד יחסיות וקואנטים''', תרגום ש.פ. קלעי, בעריכת ד"ר ברוך לשם, [[ספרית פועלים]], 1976
'''מקורות ברשת:'''
<div style="direction: ltr;">
* Schliesser, Eric, "[http://plato.stanford.edu/archives/win2008/entries/hume-newton/ Hume's Newtonianism and Anti-Newtonianism]", [http://plato.stanford.edu/ The Stanford Encyclopedia of Philosophy] (Winter 2008 Edition), Edward N. Zalta (ed.)
</div>
* [http://www.weizmann.ac.il/sci-tea/phistory/inertia_history.htm התפתחות מושג ההתמדה מאריסטו ועד ניוטון] – אתר [[מכון ויצמן למדע]]
'''הפרק אודות ההוראה נסמך בחלקו על תוכניות לימודים כפי שפורסמו ברשת:'''
*תוכניות הלימודים לרמת [http://62.90.118.184/Index.asp?ArticleID=29&CategoryID=25&Page=1 יחידת לימוד אחת]{{קישור שבור|date=יולי 2020 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}, [https://web.archive.org/web/20071214234031/http://62.90.118.184/Index.asp?ArticleID=7&CategoryID=24&Page=1 שלוש יחידות לימוד] וכן "מיקוד" לשנת 2008 ל[https://web.archive.org/web/20091229222015/http://62.90.118.184/_Uploads/484mikud2008_syllabus.pdf חמש יחידות לימוד], מתוך [https://web.archive.org/web/20081201064019/http://62.90.118.184/ אתר אל"ף]
*[https://web.archive.org/web/20060824021510/http://physweb.bgu.ac.il/SHNATON/syllabus_phys.html#203-1-1281 תוכנית הלימודים של הקורס "פיזיקה 1"] ב[[אוניברסיטת בן-גוריון בנגב]], מתוך [http://www.bgu.ac.il/physics/ אתר המחלקה לפיזיקה]

== ראו גם ==
{{תקציר פורטל|פיזיקה}}
* [[פיזיקה קלאסית]]
* [[אסטרונומיה]] ובפרט [[אסטרופיזיקה]]
* [[מכניקת הרצף]]
** [[מכניקת הזורמים]]
** [[מכניקה של גוף קשיח]]
** [[תורת האלסטיות]]
* [[מכניקה אנליטית]]
* [[דינמיקה לא ליניארית]]
* [[תורת היחסות]]
** [[תורת היחסות הפרטית]]
** [[תורת היחסות הכללית]]
* [[מכניקת הקוונטים]]
* [[תורת השדות הקוונטית]]
* [[חשבון אינפיניטסימלי]]

== קישורים חיצוניים ==
{{מיזמים|ויקיספר=פיזיקה תיכונית/מכניקה|שם ויקיספר=מכניקה}}

===מידע בעברית===
* [https://web.archive.org/web/20081214051832/http://62.90.118.184/Index.asp?CategoryID=40 מכניקה] באתר [https://web.archive.org/web/20081201064019/http://62.90.118.184/ אל"ף]
* {{דוידסון|ארז גרטי|שלושת חוקי התנועה של ניוטון|maagarmada/physics/שלושת-חוקי-התנועה-של-ניוטון|2 ביולי 2011}}

===מידע באנגלית===
<div style="direction: ltr;">
* Crowell, Benjamin, [http://www.lightandmatter.com/area1book1.html Newtonian Physics]
* Fitzpatrick, Richard, [http://farside.ph.utexas.edu/teaching/301/301.html Classical Mechanics]
* Gedalin, Michael, [https://web.archive.org/web/20051126103026/http://physweb.bgu.ac.il/COURSES/Physics1_Gedalin/physics1_notes.html Physics 1 Lecture Notes, Fall 2002]
* Horbatsch, Marko, "[http://www.yorku.ca/marko/PHYS2010/index.htm Classical Mechanics Course Notes]"
* Schiller, Christoph, [http://www.motionmountain.net Motion Mountain]
* Lewin, Walter, [http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-01Physics-IFall1999/VideoLectures/index.htm Physics I: Classical Mechanics] complete video lectures at [[MIT]] OpenCourseWare
</div>

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים}}

{{ערך מומלץ}}

{{נושאים בפיזיקה}}

{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:מכניקה|*]]
[[קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה]]
[[קטגוריה:תורות פיזיקליות]]
[[קטגוריה:תחומים בפיזיקה]]
[[קטגוריה:פיזיקה תאורטית]]
[[קטגוריה:תאוריות מדעיות|מכניקה]]