Isaac Newton (1642-1727) ha posto le fondamenta della meccanica classica nei Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687). Le sue tre leggi del moto descrivono il movimento di tutti i corpi nell'universo (a scale non relativistiche né quantistiche).
Prima legge (principio di inerzia)
Ogni corpo persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finché non è costretto a mutarlo da forze impresse.
In assenza di forze nette, un oggetto fermo resta fermo, un oggetto in movimento continua a muoversi a velocità costante in linea retta. È il principio di inerzia (già intuito da Galileo).
Seconda legge (F = ma)
Il cambiamento del moto è proporzionale alla forza motrice impressa, e avviene nella direzione della forza.
In formula: F = m·a, dove F è la forza, m la massa, a l'accelerazione.
Una forza applicata a un corpo gli imprime un'accelerazione direttamente proporzionale alla forza e inversamente proporzionale alla massa. Una palla pesante è più difficile da accelerare di una leggera.
Terza legge (azione e reazione)
A ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.
Se A esercita una forza su B, B esercita una forza uguale in modulo e direzione ma opposta in verso su A. Quando spingi un muro, il muro ti respinge con la stessa forza. È il motivo per cui i razzi possono volare nello spazio: i gas espulsi spingono il razzo verso l'alto.
Applicazioni
Le leggi di Newton spiegano:
- La caduta dei corpi (peso = mg).
- Il moto dei pianeti (con la legge di gravitazione universale).
- Le collisioni (conservazione di quantità di moto).
- L'equilibrio statico.
Limiti
Le leggi di Newton valgono solo a velocità molto inferiori a quelle della luce e per oggetti macroscopici. A velocità relativistiche si applica la relatività ristretta di Einstein; nel mondo atomico la meccanica quantistica.