La mécanique classique est un domaine d’étude qui décrit le mouvement d’un objet en raison de sa masse et des forces agissant sur lui. Les effets ont été décrits pour la première fois par Sir Isaac Newton au XVIIe siècle. Newton a basé ses travaux sur des scientifiques antérieurs, dont Galileo Galilei, Johannes Kepler et Christiaan Huygens. Toutes les théories de la mécanique classique sont basées sur ou dérivées des théories de Newton, c’est pourquoi la mécanique classique est souvent appelée mécanique newtonienne.
Newton a présenté ses trois lois du mouvement dans son ouvrage le plus célèbre, Principia Mathematica. Ces lois décrivent comment les forces affectent le mouvement d’un corps. La première loi stipule qu’un corps restera au repos ou se déplacera à une vitesse constante lorsque les forces agissant sur lui sont toutes égales. La deuxième loi relie l’accélération d’un corps aux forces agissant sur lui, et la troisième stipule que pour toute action, il y a une réaction égale et opposée.
Le comportement des gaz et des liquides, l’oscillation des ressorts et des pendules ont tous été décrits à l’aide de la mécanique classique. Newton lui-même a utilisé ses lois pour définir le concept de gravité et le mouvement des planètes autour du soleil. À leur tour, ces théories ont conduit à des choses telles que la révolution industrielle européenne du XIXe siècle et le développement de la technologie des satellites et des voyages spatiaux au cours du XXe siècle.
Il existe cependant des limites aux solutions mécaniques classiques. Les systèmes présentant des extrêmes de masse, de vitesse ou de distance s’écartent tous des lois de Newton. Le modèle newtonien, par exemple, ne peut pas expliquer pourquoi les électrons présentent à la fois des propriétés ondulatoires et particulaires, pourquoi rien ne peut voyager à la vitesse de la lumière ou pourquoi la force de gravité entre les galaxies lointaines semble agir instantanément.
Deux nouvelles branches de la physique ont émergé : la mécanique quantique et la relativité. La mécanique quantique, lancée par Edwin Schroedinger, Max Planck et Werner Heisenberg, interprète les mouvements de très petits objets, tels que les atomes et les électrons. Les objets grands et distants ainsi que les objets se déplaçant à une vitesse proche de la lumière sont décrits par relativement, qui a été développé par Albert Einstein.
Malgré ces limitations, la mécanique newtonienne présente plusieurs avantages par rapport à la mécanique quantique et relativement. Les deux domaines les plus récents nécessitent des connaissances en mathématiques avancées. De même, les sciences quantiques et relativistes peuvent sembler contre-intuitives car elles décrivent des comportements qui ne peuvent être observés ou vécus.
Le principe d’incertitude de Heisenberg, par exemple, stipule qu’il est impossible de connaître à la fois la vitesse et l’emplacement du corps. Un tel principe est contraire à l’expérience quotidienne. Les mathématiques de la mécanique newtonienne sont beaucoup moins difficiles et sont utilisées pour décrire les mouvements des corps dans la vie quotidienne.