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經典力學是力學的一個分支，它以牛頓運動定律為基礎，并以此為基礎發(fā)展出其他相關理論。經典力學有兩個基本假定：一是假定時間和空間是絕對的，即長度和時間間隔的測量與觀測者的運動無關；二是物質間相互作用的傳遞是瞬時到達的。 經典力學在20世紀以前一直是物理學的基石，它是物理學中最早建立的一個分支，對物理學的發(fā)展做出了巨大的貢獻。經典力學的應用非常廣泛，從天體運動到材料力學，從流體力學到彈力學，經典力學都是這些領域的基礎理論。 然而，隨著物理學的發(fā)展，人們發(fā)現了一些經典力學無法解釋的現象，例如黑體輻射和相對論效應等。這促使了量子力學和相對論的誕生，使得物理學得以更深入地研究這些現象。盡管如此，經典力學仍然是物理學中的一個重要分支，仍然在許多實際應用中被廣泛使用。經典力學
牛頓運動定律為基礎的學科
經典力學
定理概念
力學在量子力學出現前的總稱，研究宏觀物體的運動規(guī)律，包括以牛頓運動定律為基礎的經典理論和狹義相對論。I．牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》一書中提出的運動三定律和萬有引力定律為經典力學奠定了基礎。L．歐拉，J．-L．拉格朗日、W．R．哈密頓等繼牛頓之后，發(fā)展了不同的體系，推廣了力學在自然科學和工程技術中的應用。
以牛頓定律為基礎的力學理論是有它的局限性的。當物體的運動速度可與光速比擬時，對運動的分析要求放棄絕對空間和時間的概念，A．愛因斯坦于1905年建立的狹義相對論對此作了徹底的改革。在狹義相對論中，給出了長度收縮效應和時間膨脹效應，從而得出質點的質量是速度的函數，當質點速度接近光速時，質量趨于無限大。在物體的速度比光速小得多的條件下，牛頓定律成為相對論的特殊情況。在相對論動力學中也可應用拉格朗日和哈密頓的方法，但此時的拉格朗日函數和哈密頓函數不同于非相對論力學中的相應函數。
20世紀20年代，L．-V．德布羅意、E．薛定諤、W．K．海森伯、P．A．M．狄喇克等物理學家建立了研究電子、質子等微觀粒子行為的量子力學。量子力學的一個基本觀點是微觀粒子的行為不能以空間和時間的確定函數表達，故量子力學是非經典的。
由于牛頓力學和相對論力學在描述物體行為的觀點上是一致的，現代的經典力學著作都把狹義相對論的知識作為經典力學的組成部分。這些著作常包括牛頓力學和其重要發(fā)展體系——拉格朗日體系、哈密頓體系，以及狹義相對論等部分。因此，經典力學可分為非相對論經典力學和相對論經典力學。
經典力學是力學的一個分支。經典力學是以牛頓運動定律為基礎，在宏觀世界和低速狀態(tài)下，研究物體運動的基要學術。在物理學里，經典力學是最早被接受為力學的一個基本綱領。經典力學又分為靜力學（描述靜止物體）、運動學（描述物體運動）和動力學（描述物體受力作用下的運動）。在十六世紀，伽利略·伽利萊就已采用科學實驗和數學分析的方法研究力學。他為后來的科學家提供了許多豁然開朗的啟示。艾薩克·牛頓則是最早使用數學語言描述力學定律的科學家。
定律內容
一切物體在沒有受到外力作用或受到的合外力為零時，它們的運動保持不變，包括加速度始終等于零的勻速直線運動狀態(tài)和靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。
物體的加速度與所受外力成正比，與物體的質量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。
公式：F（合）=kma【當F（合）、m和a 采用國際單位制N、kg和m/s2時，k=1】
兩個物體之間的作用力與反作用力大小相等，方向相反，并且在同一條直線上。
萬有引力定律
自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小與物體（質點）的質量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。公式：;
基本假定
第一個假定：假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運動無關；物質間相互作用的傳遞是瞬時到達的。
由此可知，經典力學實際上只適用于與光速相比低速運動的情況。在高速運動情況下，時間和長度不能再認為與觀測者的運動無關。
第二個假定：一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。
由此可知，經典力學只適用于宏觀物體。在微觀系統(tǒng)中，所有物理量在原則上不可能同時被精確測定。因此經典力學的定律一般只是宏觀物體低速運動時的近似定律。
應用范圍
在低速運動的物體中，經典力學非常實用，雖然愛因斯坦提出了相對論，但是在生活中，我們幾乎不會遇見高速運動（光速級別），因此，我們還是會以經典力學解釋各種現象。但是在高速運動或極大質量物體之間，經典力學就“心有余而力不足”了。這也正是現代物理學的范疇。
理論的表述
經典力學有不同的理論表述方式：
3.哈密頓力學的表述方式。
下面按照矢量力學的表述方式介紹經典力學的基本概念。為簡單起見，使用質點的概念，它是可以忽略大小的物體。質點運動可用一些參數描述：位置，質量，和作用在其上的力。
在現實中，經典力學可以描述的物體總是具有非零的尺寸。真正的點粒子，例如電子，用量子力學才能真正描述。非零尺寸的物體比虛構的點粒子有更復雜的行為，因為它們的內部結構可以改變-例如，棒球在移動的時候可以旋轉。但是，點粒子的結果可以用于研究這種物體，因為可以把它們當成有大量點粒子組成的復合物體。這種復合物體和點粒子行為相似，如果他們小到和所研究的問題的距離尺度相比很小的話，因為這表示使用點粒子在這個問題內沒有矛盾。
位置及其導數
質點的位置是相對于空間的任意固定點定義的，固定點有時稱為原點，O。它定義為從O指向粒子的向量r。通常，質點不是靜止的，所以r是t(從任意的初始時刻開始的時間)的函數。在愛因斯坦之前的相對性理論
速度
速度，或者說位置的變化率，定義為位置對于時間的導數，也就是
\mathbf{v}={d\mathbf{r}\overdt}.
在經典力學中，速度是直接可加可減的。例如，如果一輛車以向東60km/h的速度超過一輛以50km/h向東的車，從被超的車上的人的角度來講，它的速度是向東60?50=10km/h.從快一點的車上的人的角度來看，慢一點的車以10km/h向西開。如果車是向北開呢？速度作為向量還是直接可加；但必須用向量分析的辦法來處理。
數學上，如果前面討論的第一個物體的速度用向量v=vd表示，第二個物體的速度用向量u=ue表示，其中v是第一個物體的速率,u是第二個物體的速率，而d和e分別是兩輛車運動方向上的單位向量，則第一個物體的速度從第二個物體來看，為
v'=v-u
類似的:
u'=u-v
當兩個物體在同一個方向運動，這個方程簡化為
v'=(v-u)d
或者，如果忽略方向，可以只用速率表達這個差
v'=v-u
加速度
加速度，或是說速度的變化量，是速度對于時間的導數或表示成
\mathbf{a}={d\mathbf{v}\overdt}.
加速度矢量可以改變大小、改變方向、或同時改變兩者。如果v的大小減小，有時意味著減速或變慢；但通常速度上的任何改變，包括減速，只是簡單的稱之為加速度。
參照系
下面的結果是關于同一個事件在兩個參照系S和S'的表述，其中S'以u為相對速度相
對于S運動.
v'=v-u(從S'來看，質點的速度比從S來看慢u)
a'=a(質點的加速度和參照系無關)
光速不是常數。
麥克斯韋方程組的形式不是獨立于參照系的。
牛頓第二定律
起來。如果m是質點的質量而F所有作用在其上的力的向量和(就是，凈作用力),牛頓第二定律說
\mathbf{F}={d(m\mathbf{v})\overdt}.
量mv稱為動量。一般的，質量m是時間的常數，牛頓定律可以簡化為
\mathbf{F}=m\mathbf{a}
牛頓第二定律不足以獨立表述粒子的運動。它需要知道F的值，這要通過考慮質點與之作用的特定物理實體來獲得。例如，一個典型的摩擦力可以用質點的速度的函數來表示，例如:
\mathbf{F}_{
mR}=-\lambda\mathbf{v}
其中λ是一個正常數。一旦每個作用在質點上的力的獨立關系都給定了，它們可以代入到牛頓第二定律中來得到一個微分方程，稱為運動方程。繼續(xù)上面的例子，假設摩擦力是唯一作用在質點上的力。則運動方程為
-\lambda\mathbf{v}=m\mathbf{a}=m{d\mathbf{v}\overdt}.
這個可以積分，得到
\mathbf{v}=\mathbf{v}_0e^{-\lambdat/m}
其中v0是初速度。這表示這粒子的速度隨著時間指數式遞減到0。這個表達式可以進一步積分來得到位置r作為的時間的函數
能量
若果力F作用到粒子上產生位移δr,該力做的功是一個標量
若粒子的質量不變，而δWtotal是質點上所有的功，通過把每個力所作的功加起來得到，從牛頓第二定律有:
\deltaW_{
mtotal}=\deltaT\,,
這里T稱為動能。對于一個質點，它定義為
T={m|\mathbf{v}|^2\over2}.
對于很多粒子組成的復合物體，合成體的動能是粒子的動能總和.
為V:
\mathbf{F}=-
ablaV.
如果所有總用在粒子上的力是保守的，而V是通過把所有勢能加起來得到的總勢能，
\mathbf{F}\cdot\delta\mathbf{r}=-
ablaV\cdot\delta\mathbf{r}=-\DeltaV\,\!\RightArrow-\deltaV=\deltaT
\,\!\Rightarrow\delta(T+V)=0.
進一步的結果
舉例例子
考慮兩個參照系，其中一個以u的相對速度相對于另一個運動。例如，一輛車以10km/h的相度速率超過另一輛車,u就是10km/h.
兩個參照系SandS',其中S'以u的相對速度相對于S運動；一個事件在S中的時空坐標為(x,y,z,t)而在S'中為(x',y',z',t')。
設時間在所有參照系中絕對，在相差一個x方向上的相對速度u的兩個坐標系(令x=ut當x'=0)中的時空坐標關系為:
x'=x-ut
y'=y
z'=z
t'=t
三大分支
經典力學三大分支為固體力學，流體力學和一般力學（理論力學，材料力學，結構力學）。
發(fā)展歷史
古希臘的哲學家，包括亞里士多德在內，可能是最早提出“萬有之本，必涵其因”論點，以及用抽象的哲理嘗試敲解大自然奧秘的思想家。當然，對于現代讀者而言，許多仍舊存留下來的思想是蠻有道理的，但并沒有無懈可擊的數學理論與對照實驗來闡明和證實。而這些方法乃現代科學，如經典力學，能形成的最基本因素。
開普勒是第一位要求用因果關系來詮釋星體運動的科學家。他從第谷·布拉赫對火星的天文觀測資料里發(fā)現了火星公轉的軌道是橢圓形的。這與中世紀思維的切割大約發(fā)生在西元1600年。差不多于同時，伽利略用抽象的數學定律來解釋質點運動。傳說他曾經做過一個著名的實驗：從比薩斜塔扔下兩個不同質量的球來試驗它們是否同時落地。雖然這傳說很可能不實，但他確實做過斜面上滾球的數量實驗；他的加速運動論顯然是由這些結果推導出的，而且成為了經典力學上的基石。
牛頓和大多數那個年代的同仁，除了惠更斯著名的例外，都認為經典力學應可以詮釋所有大自然顯示的現象，包括用其分支，幾何光學，來解釋光波。甚至于當他發(fā)現了牛頓環(huán)（一個光波干涉現象），牛頓仍然使用自己的光微粒學說來解釋。
十九世紀后期，尖端的理論與實驗挖掘出許多撲朔迷離的難題。經典力學與熱力學的連結導至出經典統(tǒng)計力學的吉布斯佯謬（熵混合不連續(xù)特性）。在原子物理的領域，原子輻射呈現線狀光譜，而不是連續(xù)光譜。眾位大師盡心竭力研究這些難題，引導發(fā)展出現代的量子力學。同樣的，因為經典電磁學和經典力學在坐標變換時的互相矛盾，終就創(chuàng)發(fā)出驚世的相對論。
自二十世紀末后，不再能虎山獨行的經典力學，已與經典電磁學被牢牢的嵌入相對論和量子力學里面，成為在非相對論性和非量子力學性的極限，研究質點的學問。
經典力學研究
經典力學研究InternationalJournalofMechanicsResearch是一本關注力學領域最新進展的國際中文期刊，由漢斯出版社發(fā)行。本刊支持思想創(chuàng)新、學術創(chuàng)新，倡導科學，繁榮學術，集學術性、思想性為一體，旨在為了給世界范圍內的科學家、學者、科研人員提供一個傳播、分享和討論力學領域內不同方向問題與發(fā)展的交流平臺。
研究領域：
·經典力學
·基礎力學
·分析力學
·材料力學
·固體力學
·流體力學
·彈性力學
·板殼力學
·塑性力學
·斷裂力學
·結構力學
·應用力學
·工程力學
·流變學
·爆炸力學
·物理力學
·化學流體動力學
力學其他學科
發(fā)展沿革
古希臘
力學是物理學中發(fā)展較早的一個分支。古希臘著名的哲學家亞里士多德曾對“力和運動”提出過許多觀點，例如“力是維持物體運動狀態(tài)的原因”，“兩個重物，較重的下落較快”等。
他的著作一度被當作古代世界學術的百科全書，在西方有著極大的影響，以致他的很多錯誤觀點在長達2000年的歲月中被大多數人所接受。
古代中國
在中國古代，墨子提出“力，重之謂”，首次將重量看做一種力，將重力與質量區(qū)分開。又提出“力，形之所以奮也”，即力是物體加速運動的原因，盡管“加速運動”與“運動狀態(tài)的改變”仍有較大區(qū)別，但這已經是一個巨大的進步，領先西方近兩千年。可惜，由于秦漢戰(zhàn)亂，墨家逐漸消亡，儒家占據統(tǒng)治地位使得自然科學研究被看做“奇技淫巧”，因此中國的經典力學研究沒有發(fā)展下去。
16世紀-17世紀
英國科學家牛頓在前人研究和實踐的基礎上，經過長期的實驗觀測、數學計算和深入思考，提出了力學三大定律和萬有引力定律，把天體力學和地球上物體的力學統(tǒng)一起來，建立了系統(tǒng)的經典力學理論。經典力學概括來說，是由伽利略及其時代的優(yōu)秀物理學家奠基，由牛頓正式建立。所以牛頓曾說過，他是站在了巨人的肩膀上。
18世紀-19世紀
由伽利略和牛頓等人發(fā)展出來的力學，著重于分析位移、速度、加速度、力等等矢量間的關系，又稱為矢量力學。它是工程和日常生活中最常用的表述方式，但并不是唯一的表述方式：拉格朗日、哈密頓、卡爾·雅可比等發(fā)展了經典力學的新的表述形式，即所謂分析力學。分析力學所建立的框架是現代物理的基礎，如量子場論、廣義相對論、量子引力等。
微分幾何的發(fā)展為經典力學注入了蒸蒸日盛的生命力，是研究現代經典力學的主要數學工具。
20世紀
現代力學推翻了絕對空間的概念：即在不同空間發(fā)生的事件是絕然不同的。例如，靜掛在移動的火車車廂內的時鐘，對于站在車廂外的觀察者來說是呈移動狀態(tài)的。但是，經典力學仍然確認時間是絕對不變的。
在日常經驗范圍中，采用經典力學可以計算出精確的結果。但是，在接近光速的高速度或強大引力場的系統(tǒng)中，經典力學已被相對論力學取代；在小距離尺度系統(tǒng)中又被量子力學取代；在同時具有上述兩種特性的系統(tǒng)中則被相對論性量子場論取代。雖然如此，經典力學仍舊是非常有用的。因為：它比上述理論簡單且易于應用。
雖然經典力學和其他“經典”理論（如經典電磁學和熱力學）大致相容，在十九世紀末，還是發(fā)現出有些只有現代物理才能解釋的不一致性。特別是，經典非相對論電動力學預言光速在以太內是常數，經典力學無法解釋這預測，并導致了狹義相對論的發(fā)展。經典力學和經典熱力學的結合又導出吉布斯佯謬（熵無定義）和紫外災難（黑體發(fā)射無窮能量）。為解決這些問題的努力造成了量子力學的發(fā)展。
完善與補充
牛頓力學的輝煌成就，決定著后來物理學家的思想、研究和實踐的方向。《原理》采用的是歐幾里得幾何學的表述方式，處理的是質點力學問題，以后牛頓力學被推廣到流體和剛體，并逐漸發(fā)展成嚴密的解析形式。
牛頓在他的巨著《自然哲學的數學原理》里發(fā)表了三條牛頓運動定律；慣性定律，加速度定律，和作用與反作用定律。他示范了這些定律能支配著普通物體與天體的運動。特別值得一提的是，他研究出開普勒定律在理論方面的詳解。牛頓先前已創(chuàng)發(fā)的微積分是研究經典力學所必備的數學工具。1738年，伯努利出版了《流體力學》，解決了流體運動問題；達朗貝爾進而于1743年出版了《力學研究》，把動力學問題化為靜力學來處理，提出了所謂達朗貝爾原理；莫培督接著在1744年提出了最小作用原理。把解析方法進一步貫徹到底的是拉格朗日1788年的《分析力學》和拉普拉斯的《天體力學》(在1799～1825年間完成)。前者雖說是一本力學書，可是沒有畫一張圖，自始至終采用的都是純粹的解析法，因而十分出名，運用廣義坐標的拉格朗日方程就在其中。后者專門用牛頓力學處理天體問題，解決了各種各樣的疑難。《分析力學》和《天體力學》可以說是經典力學的頂峰。在分析力學方面做出杰出貢獻的還有其他一批人，他們使經典力學在邏輯上和形式上更加令人滿意。就這樣，經過牛頓的精心構造和后人的著意雕飾，到了十八世紀初期，經典力學這一宏偉建筑巍然矗立，無論外部造型之雅致，還是內藏珍品之精美，在當時的科學建筑群中都是無與倫比的。經典力學正確地反映了弱引力情況下、低速宏觀物體運動的客觀規(guī)律，使人類對物質運動的認識大大地向前跨進了一步。
經典力學是研究宏觀物體做低速機械運動的現象和規(guī)律的學科。宏觀是相對于原子等微觀粒子而言的；低速是相對于光速而言的。物體的空間位置隨時間變化稱為機械運動。人們日常生活直接接觸到的并首先加以研究的都是宏觀低速的機械運動。
自遠古以來，由于農業(yè)生產需要確定季節(jié)，人們就進行天文觀察。16世紀后期，伽利略的望遠鏡使人們對行星繞太陽的運動進行了詳細、精密的觀察。17世紀開普勒從這些觀察結果中總結出了行星繞日運動的三條經驗規(guī)律。差不多在同一時期，伽利略進行了落體和拋物體的實驗研究，從而提出關于機械運動現象的初步理論。
牛頓深入研究了這些經驗規(guī)律和初步的現象性理論，發(fā)現了宏觀低速機械運動的基本規(guī)律，為經典力學奠定了基礎。亞當斯根據對天王星的詳細天文觀察，并根據牛頓的理論，預言了海王星的存在，以后果然在天文觀察中發(fā)現了海王星。于是牛頓所提出的力學定律和萬有引力定律被普遍接受了。
經典力學中的基本物理量是質點的空間坐標和動量：一個力學系統(tǒng)在某一時刻的狀態(tài)，由它的某一個質點在這一時刻的空間坐標和動量表示。對于一個不受外界影響，也不影響外界，不包含其他運動形式(如熱運動、電磁運動等)的力學系統(tǒng)來說，它的總機械能就是每一個質點的空間坐標和動量的函數，其狀態(tài)隨時間的變化由總能量決定。
在經典力學中，力學系統(tǒng)的總能量和總動量有特別重要的意義。物理學的發(fā)展表明，任何一個孤立的物理系統(tǒng)，無論怎樣變化，其總能量和總動量數值是不變的。這種守恒性質的適用范圍已經遠遠超出了經典力學的范圍，截止到2013年還沒有發(fā)現它們的局限性。
早在19世紀，經典力學就已經成為物理學中十分成熟的分支學科，它包含了豐富的內容。例如：質點力學、剛體力學、分析力學、彈性力學、塑性力學、流體力學等。經典力學的應用范圍，涉及到能源、航空、航天、機械、建筑、水利、礦山建設直到安全防護等各個領域。當然，工程技術問題常常是綜合性的問題，還需要許多學科進行綜合研究，才能完全解決。例如紙錐揚聲器的振動模式。
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尚可名片
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作者
