miniatura|Una taula en equilibri amb les forces gravitatòries. En física la mecànica clàssica, de vegades també anomenada mecànica newtoniana, és una de les grans subdivisions de la mecànica, es refereix a un conjunt de lleis físiques que descriuen el comportament dels cossos sotmesos a l'acció d'un sistema de forces, descriu de manera força precisa gran part dels fenòmens mecànics que podem observar directament a la nostra vida quotidiana. L'altra gran subdivisió és la mecànica quàntica.
La mecànica clàssica és aplicable als cossos continus, a velocitats baixes (és a dir, molt per sota de la velocitat de la llum) i de mida molt més gran que els àtoms o les molècules. La podem utilitzar per descriure el moviment de tota classe d'objectes macroscòpics, des dels projectils fins a parts de les màquines passant pels objectes astronòmics com les naus espacials, els planetes, les estrelles o les galàxies. Dins d'aquests dominis ofereix resultats força acurats, es tracta d'una de les matèries més antigues en ciència, enginyeria i tecnologia.
Dins de la mecànica clàssica sovint es diferencien dues teories: la mecànica newtoniana (o simplement mecànica), formulada per primera vegada per Newton en la famosa obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicada el 1686, i la mecànica analítica desenvolupada per Lagrange, Hamilton, Liouville, Jacobi i d'altres entre la segona meitat del i finals del . De vegades amb el terme mecànica clàssica s'està indicant, especialment en la literatura científica de parla anglesa, només una de les dues teories. Cal assenyalar que les dues teories, encara que partint de principis diferents (els postulats d'Isaac Newton en el primer cas, el principi de mínima acció en el segon) i utilitzant mètodes matemàtics substancialment diferents (càlcul simple en el primer cas, càlcul de les variacions i elements d'anàlisi matemàtica que en el segon), van arribar a resultats equivalents des del punt de vista experimental.
Història miniatura|Johannes Kepler miniatura|Retrat d'Isaac Newton pintat per Godfrey Kneller el 1689. miniatura|Retrat de Gottfried Wilhelm Leibniz pintat el 1700 Tot i que alguns filòsofs grecs de l'antiguitat com Aristòtil ja van introduir la idea de l'existència de principis abstractes que governaven la natura, la idea de l'experimentació com a mètode de verificació no va aparèixer fins al quan Al-Biruní (973 – 1048) va introduir el primer mètode científic basat en la comprovació experimental de les causes que expliquen les observacions. Ja al al-Khaziní unificaria l'estàtica i la dinàmica en la ciència de la mecànica i combinant els camps de la hidroestàtica amb la dinàmica apareixeria la hidrodinàmica.Mariam Rozhanskaya i I. S. Levinova (1996), "Statics", Roshdi Rashed, ed., Encyclopedia of the History of Arabic Science, Vol. 2, pàg. 614-642 , Routledge, Londres i Nova York Alguns conceptes relacionats amb les lleis de Newton del moviment van ser enunciats per diversos físics musulmans durant l'edat mitjana. Una versió inicial de la llei de la inèrcia, coneguda com la primera llei de Newton, i el concepte de quantitat de moviment, una part de la segona llei de Newton, van ser descrits per Alhazen (965-1040)Abdus Salam (1984), "Islam and Science". C. H. Lai (1987), Ideals and Realities: Selected Essays of Abdus Salam, 2a ed., World Scientific, Singapur, pàg. 179-213.Seyyed Hossein Nasr, "The achievements of Ibn Sina in the field of science and his contributions to its philosophy", Islam & Science, Desembre 2003. i Avicenna (980 – 1037).Fernando Espinoza (2005). "An analysis of the historical development of ideas about motion and its implications for teaching", Physics Education 40 (2), pàg. 141.Seyyed Hossein Nasr, "Islamic Conception Of Intellectual Life", Philip P. Wiener (ed.), Dictionary of the History of Ideas, Vol. 2, pàg. 65, Charles Scribner's Sons, Nova York, 1973-1974. La proporcionalitat entre força i acceleració, un principi important en mecànica clàssica, va ser postulat per primera vegada per Abu-l-Barakat (1077-1165),(Abel B. Franco (October 2003). "Avempace, Projectile Motion, and Impetus Theory", Journal of the History of Ideas 64 (4), pàg. 521-546 i teories sobre la gravetat van ser desenvolupades per Banu Mussa,Robert Briffault (1938). The Making of Humanity, pàg. 191. Alhazen,Nader El-Bizri (2006), "Ibn al-Haytham or Alhazen", Josef W. Meri (2006), Medieval Islamic Civilization: An Encyclopaedia, Vol. II, p. 343-345, Routledge, New York, London. i al-Khaziní.Mariam Rozhanskaya i I. S. Levinova (1996), "Statics", Roshdi Rashed, ed., Encyclopaedia of the History of Arabic Science, Vol. 2, pàg. 622. Londres i Nova York: Routledge. És sabut que el tractat sobre l'acceleració de Galileo Galilei i el seu concepte de la inèrcia (impetus)Galileo Galilei, Two New Sciences, trad. Stillman Drake, (Madison: Univ. of Wisconsin Pr., 1974), pàg. 217, 225, 296-7. va sorgir a partir de l'anàlisi anterior del moviment que a l'edat mitjana havien fet Avicenna, Avempace,Ernest A. Moody (1951). "Galileo and Avempace: The Dynamics of the Leaning Tower Experiment (I)", Journal of the History of Ideas 12 (2), pàg. 163-193. i Jean Buridan (1300 – 1358).
La primera explicació de les causes del moviment dels planetes va ser l'obra Astronomia nova que Johannes Kepler va publicar el 1609. Basant-se en les observacions de Tycho Brahe sobre l'òrbita de Mart, Kepler va arribar a la conclusió que les òrbites eren el·líptiques. Aquest trencament amb el pensament antic va coincidir aproximadament amb la proposta de Galileu d'unes lleis matemàtiques abstractes sobre el moviment dels planetes. El famós experiment de deixar caure dues boles des de la Torre de Pisa potser no es va arribar a fer mai, però és molt important destacar que Galileu havia dut a terme molts experiments amb boles i plans inclinats, la seva teoria sobre l'acceleració deriva dels resultats d'aquests experiments i constitueix una pedra angular de la mecànica clàssica.
Com a base dels seus principis de filosofia natural, Newton va proposar tres lleis del moviment: la llei de la inèrcia, la llei de l'acceleració, i la llei de llei d'acció i reacció, que serien els fonaments de la mecànica clàssica. Tant la segona com tercera lleis de Newton van ser objecte d'un tractament científic i matemàtic adequat a la seva obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, això les diferencia dels anteriors intents d'explicar fenòmens similars que havien estat incomplets, inexactes, o amb poca utilització d'expressions matemàtiques precises. Isaac Newton també va enunciar els principis de la conservació del moment i el moment angular. A la mecànica, també va ser el primer a oferir la primera formulació correcta, científica i matemàtica de la gravetat a la seva llei de la gravitació universal. La combinació de les lleis de Newton del moviment i la gravitació van proporcionar la descripció més completa i precisa de la mecànica clàssica (les lleis de Kepler sobre el moviment dels planetes va ser una explicació teòrica que va tenir en consideració). Newton va demostrar que aquestes lleis s'apliquen als objectes quotidians, així com als objectes celestes.
Prèviament Newton havia inventat el càlcul infinitesimal i el va utilitzar als seus càlculs matemàtics, tanmateix a l'obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica va utilitzar els mètodes geomètrics reconeguts al moment per no comprometre l'acceptació de les seves propostes. Aquests mètodes antics serien reemplaçats ràpidament pel càlcul, però cal fer notar que va ser Leibniz qui va desenvolupar la notació de la derivada i la integral que són els conceptes preferits avui dia.
Newton i la majoria dels seus contemporanis, amb la notable excepció de Christiaan Huygens treballava assumint que la mecànica clàssica podia explicar tots els fenòmens, inclosa la llum, amb l'òptica geomètrica. Fins i tot després del descobriment dels anomenats anells de Newton (un fenomen d'interferència d'ones) va continuar utilitzant la seva teoria corpuscular de la llum.
Després de Newton la mecànica clàssica va esdevenir el camp principal d'estudi en matemàtiques i en física.
A finals del es van descobrir algunes dificultats que només van poder ser resoltes amb una física més moderna. Algunes d'aquestes dificultats eren relacionades amb la comptatibilitat amb la teoria electromagnètica i el famós experiment de Michelson-Morley, la seva resolució va portar a l'aparició de la teoria de la relativitat especial, que sovint és inclosa dins la mecànica clàssica.
Un segon conjunt de problemes va sorgir amb relació a la termodinàmica, quan la mecànica clàssica combinada amb la termodinàmica va portar a la paradoxa de Gibbs de la mecànica estadística clàssica, a la que l'entropia no és una magnitud ben definida. La radiació d'un cos negre no va poder ser explicada sense la introducció dels quanta (llei de Planck). Quan els experiments van assolir el nivell atòmic la mecànica clàssica no va poder, ni aproximadament, coses tan bàsiques com els nivells d'energia, la mida dels àtoms o l'efecte fotoelèctric. Els esforços per resoldre aquests problemes van portar al desenvolupament de la mecànica quàntica.
Des de finals del la mecànica clàssica ja no és considerada com una teoria independent. L'èmfasi s'ha posat en els esforços per comprendre les forces fonamentals de la natura com en el cas del model estàndard de física de partícules i les seves extensions més modernes vers una teoria unificada (Teoria del tot).A la pàgina 2-10 de l'obra Feynman Lectures on Physics es diu "For already in classical mechanics there was indeterminability from a practical point of view." (Perquè a la mecànica clàssica existia indeterminabilitat des d'un punt de vista pràctic.). La mecànica clàssica és una teoria per a l'estudi del moviment en un entorn fora de l'àmbit de la mecànica quàntica, amb partícules de baixa energia i camps gravitacionals febles.
Branques miniatura|L'anàlisi del comportament del moviment dels projectils és una part de la mecànica clàssica.
La mecànica clàssica se subdivideix en L'estàtica, que estudia els cossos en repòs. La cinemàtica, que estudia el moviment dels cossos des d'un punt de vista purament geomètric, sense tenir-ne en compte les forces que actuen sobre ells. La dinàmica, que estudia el moviment dels cossos tenint en compte les forces que actuen sobre ells.
Els resultats de la mecànica clàssica descriuen amb molta precisió la majoria dels fenòmens de l'experiència quotidiana. El seu rang de validesa va des del moviment de les cèl·lules dins el cos humà fins al moviment dels planetes al sistema solar, passant per tots els moviments (cotxes, pilotes, avions) de la nostra vida diària. Quan les velocitats dels objectes s'aproximen a la velocitat de la llum, la mecànica clàssica perd la seva validesa i és reemplaçada per la mecànica relativista. Quan anem a escales atòmiques també perd la seva validesa i és reemplaçada per la mecànica quàntica.
De vegades es reserva el terme mecànica newtoniana per a la mecànica basada en les lleis de Newton, i el terme mecànica clàssica es fa servir per referir-se conjuntament a la mecànica newtoniana i la mecànica relativista, en contraposició amb la mecànica quàntica.
La mecànica newtoniana que és la formulació més coneguda i la més senzilla, basada en les Lleis de Newton y que requereix l'ús privilegiat d'un sistema de referència inercial). La mecànica lagrangiana és una formulació més abstracta i general, que permet l'ús en igualtat de condicions de sistemes inercials o no inerciales sense que, a diferència de les lleis de Newton, la forma bàsica de les equaciones canvie. La raó és que en mecànica lagrangiana es descriu el moviment de les particules en coordenades generals sobre el fibrat tangent de l'anomenat espai de configuració.
Suposicions bàsiques