Die klassische Mechanik ist ein Studiengebiet, das die Bewegung eines Objekts aufgrund seiner Masse und der darauf wirkenden Kräfte beschreibt. Die Auswirkungen wurden erstmals im 17. Jahrhundert von Sir Isaac Newton beschrieben. Newton stützte seine Arbeit auf frühere Wissenschaftler, darunter Galileo Galilei, Johannes Kepler und Christiaan Huygens. Alle Theorien der klassischen Mechanik basieren auf Newtons Theorien oder leiten sich davon ab, weshalb die klassische Mechanik oft als Newtonsche Mechanik bezeichnet wird.
Newton führte seine drei Bewegungsgesetze in seinem berühmtesten Werk Principia Mathematica ein. Diese Gesetze beschreiben, wie Kräfte die Bewegung eines Körpers beeinflussen. Das erste Gesetz besagt, dass ein Körper in Ruhe bleibt oder sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt, wenn die auf ihn einwirkenden Kräfte alle gleich sind. Der zweite Hauptsatz setzt die Beschleunigung eines Körpers in Beziehung zu den auf ihn einwirkenden Kräften, und der dritte besagt, dass es bei jeder Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion gibt.
Das Verhalten von Gasen und Flüssigkeiten, das Schwingen von Federn und Pendeln wurde mit der klassischen Mechanik beschrieben. Newton selbst benutzte seine Gesetze, um das Konzept der Gravitation und der Bewegung der Planeten um die Sonne zu definieren. Diese Theorien führten wiederum zu Dingen wie der europäischen industriellen Revolution des 19. Jahrhunderts und der Entwicklung der Satellitentechnologie und der Raumfahrt im 20. Jahrhundert.
Es gibt jedoch Einschränkungen für klassische mechanische Lösungen. Systeme mit extremen Massen, Geschwindigkeiten oder Entfernungen weichen alle von den Newtonschen Gesetzen ab. Das Newtonsche Modell zum Beispiel kann nicht erklären, warum Elektronen sowohl wellen- als auch teilchenähnliche Eigenschaften aufweisen, warum sich nichts mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegen kann oder warum die Schwerkraft zwischen entfernten Galaxien augenblicklich zu wirken scheint.
Zwei neue Zweige der Physik sind entstanden: Quantenmechanik und Relativität. Die von Edwin Schroedinger, Max Planck und Werner Heisenberg entwickelte Quantenmechanik interpretiert die Bewegungen sehr kleiner Objekte wie Atome und Elektronen. Große und weit entfernte Objekte sowie Objekte, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen, werden mit relativ beschrieben, das von Albert Einstein entwickelt wurde.
Trotz dieser Einschränkungen hat die Newtonsche Mechanik mehrere Vorteile gegenüber der Quantenmechanik und relativ. Beide neueren Gebiete erfordern Kenntnisse in fortgeschrittener Mathematik. In ähnlicher Weise können die Quantenwissenschaften und die relativistischen Wissenschaften kontraintuitiv erscheinen, da sie Verhaltensweisen beschreiben, die nicht beobachtet oder erlebt werden können.
Das Heisenbergsche Unsicherheitsprinzip beispielsweise besagt, dass es unmöglich ist, sowohl die Geschwindigkeit als auch die Position eines Körpers zu kennen. Ein solches Prinzip widerspricht der alltäglichen Erfahrung. Die Mathematik der Newtonschen Mechanik ist weit weniger anspruchsvoll und wird verwendet, um die Bewegungen von Körpern im Alltag zu beschreiben.