Mécanique Classique

La mécanique est aujourd’hui une des branches les plus importante de la physique. Elle rassemble plusieurs méthodes d’analyse qui ont évolué au cours du temps et selon ceux qui en ont postulé les mécanismes. Au début, cette science était considérée comme une branche des mathématiques. De grands noms tel que Euler, Cauchy, Lagrange, ont apporté leur contribution décisive à cette discipline.

Dans cet rubrique « Mécanique Classique », nous commencerons par nous intéresser à la mécanique statique, des notions datant de l’antiquité, tels que la poussée d’Archimède dans les fluides ou le bras de levier. Ensuite, nous étudierons la dynamique, telle qu’elle fût décrite par Galilée et ensuite par Isaac Newton. Cette dernière se divise en deux catégories ; la mécanique du point tout d’abord, qui se concentre sur l’étude du mouvement des solides « indéformables » et leur centre de gravité dans le vide (en général). La deuxième est la mécanique des fluides. Nous conclurons ceci par des théories regroupant ces deux branches dans un même cadre, la mécanique des milieux continus qui prend en compte la déformation des solides et l’écoulement des fluides.

En parallèle, un autre formalisme prit forme pour expliquer le mouvement des solides. Lagrange dans un premier temps puis Hamilton, avec une approche plus « analytique ». Bien que proche de celle de Newton, comportant cependant comme axiome, non plus un équilibre des forces ou de l’accélération, mais un potentiel d’énergie minimum auquel tout mouvement de solide obéit. Néanmoins, nous n’aborderons ce formalisme que dans un autre chapitre, et il est important de ne débuter ce dernier qu’après avoir vu les fondamentaux de la mécanique newtonienne, due entre autre,  aux calculs mathématiques plus compliqués utilisés dans les transformation de Lagrange et Legendre.

En développant sa théorie de la relativité, Einstein mis en évidence les insuffisances de la mécanique telle qu’elle était décrite par Newton. Il s’avère en fait que cette dernière constitue un cas particulier de la théorie de la relativité lorsque l’on considère des vitesses relativement faibles par rapport à la vitesse de la lumière (inférieures à 3.10^5 km/s).

Il est possible de découper la mécanique dite Newtonienne ou classique en plusieurs branches selon tout d’abord, les propriétés étudiées, mais aussi de la découper selon l’objet étudié, nous nous contenterons ici, pour plus de clarté, de découper la discipline selon les différentes propriétés étudiées :

  • La cinématique,  qui est l’étude du mouvement indépendant de sa cause. Cette branche étudie la trajectoire d’objets, leur vitesse, leur accélération.
  • La mécanique statique, qui étudie des corps à l’équilibre, soit immobiles, soit en mouvement rectiligne uniforme dans un référentiel galiléen. On y voit les notions de forces et de moments.
  • La dynamique, qui elle, étudie les causes du mouvement, en mettant en relation la cinématique, les forces et les moments, à travers des notions telle que l’énergie cinétique.
  • La mécanique ondulatoire,  qui étudie les ondes mécaniques, elle est la toute première forme de la mécanique quantique.

Nous verrons dans chacun de ces formalismes, différents objets étudiés, par exemple, nous distinguerons l’étude de la cinématique du point de la cinématique du solide et des fluides.

Il est fortement conseillé pour ceux n’étant pas très familiarisés avec ce domaine, de commencer par le chapitre sur les lois fondamentales du mouvement de Newton et de la mécanique statique, qui posent les bases fondamentales pour la compréhension de la mécanique.