A la física newtoniana generalmente se le denomina mecánica clásica. Esta última es una descripción de la naturaleza que no implica a la teoría de la relatividad ni la mecánica cuántica. La mecánica clásica es parte fundamental de la formación de todo físico y de muchos ingenieros. Esta basada en las leyes de movimiento de Newton que originalmente fueron dadas en su libro “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica”, conocido simplemente como “Principia”, publicado en 1687. Estas son:
- Un cuerpo permanece en reposo o en movimiento a velocidad constante en línea recta a menos que una fuerza actúe sobre él. Esta es la Ley de la Inercia.
- Si una fuerza actúa sobre un cuerpo, la aceleración del cuerpo multiplicada por su masa es igual a la fuerza actuante. Esta es la definición de Fuerza.
- Si dos cuerpos ejercen fuerzas uno sobre otro, estas fuerzas serán de la misma magnitud, pero de dirección opuesta. Esta es la Ley de Acción y Reacción.
Ahora sabemos que limitaciones importantes de la física newtoniana ocurren cuando se intenta describir cuerpos en cualquiera de los siguientes tres casos; i) cuerpos moviéndose a muy alta velocidad, ii) cuerpos muy masivos, iii) cuerpos muy pequeños. En el primer caso se requiere de la teoría de la relatividad especial, en el segundo caso se requiere de la teoría general de la relatividad y en el tercer caso se requiere de la mecánica cuántica. Sin embargo, para la mayoría de las situaciones cotidianas se puede aplicar con gran precisión la física newtoniana o mecánica clásica.
Con las leyes anteriores se puede tratar una inmensa cantidad de problemas prácticos. Por ejemplo, la descripción del movimiento de proyectiles, el movimiento circular, el movimiento oscilatorio, problemas de cuerpos con masa variable, así como problemas en donde no hay movimiento, como son los problemas de la estática de estructuras, entre muchos otros importantes problemas como la descripción del sistema planetario en donde se requiere añadir a las tres leyes anteriores, la ley de gravitación universal de Newton.
Resulta fascinante saber que aplicando las leyes de Newton se pueden también describir sistemas caóticos o sistemas no lineales. Estos sistemas muestran en su comportamiento una dependencia crítica de las condiciones iniciales pues un minúsculo cambio del estado inicial puede conducir a un comportamiento totalmente diferente conforme evoluciona el tiempo. Ejemplos notables de esto son los péndulos dobles, así como el problema del movimiento de tres cuerpos, entre muchos otros.
A pesar de que en la mayoría de los cursos básicos de mecánica ésta se presenta a partir de las tres leyes del movimiento de Newton, en cursos avanzados de mecánica se prefieren otras formulaciones que resultan más prácticas y poderosas para abordar problemas no solo de mecánica clásica sino también de teoría electromagnética, óptica, física estadística, teoría de la relatividad y mecánica cuántica. Tres de las más importantes presentaciones alternativas son; la mecánica Lagrangiana, la mecánica Hamiltoniana y la mecánica de Hamilton-Jacobi.