กลศาสตร์

**กลศาสตร์** () เป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่ว่าด้วยความสัมพันธ์ระหว่างแรง สสาร และการเคลื่อนที่ของวัตถุทางกายภาพ แรงที่กระทำต่อวัตถุอาจส่งผลให้มีการกระจัด ซึ่งเป็นการเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุที่สัมพัทธ์กับสิ่งแวดล้อม

การอธิบายเชิงทฤษฎีของสาขาในฟิสิกส์นี้มีรากฐานมาจากอารยธรรมกรีซโบราณ อาทิ งานเขียนของอาริสโตเติลและอาร์คิมิดีส ในช่วงสมัยใหม่ตอนต้น นักวิทยาศาสตร์ อาทิ กาลิเลโอ กาลิเลอี โยฮันเนส เคปเลอร์ คริสตียาน เฮยเคินส์ และไอแซก นิวตันเป็นผู้วางรากฐานที่นำไปสู่สาขาที่ปัจจุบันเรียกว่ากลศาสตร์ดั้งเดิม

ในคริสต์ศตวรรษที่ 20 แนวคิดของกลศาสตร์ดั้งเดิมถูกท้าทายด้วยการค้นพบใหม่ นำไปสู่แนวทางพื้นฐานใหม่ รวมถึงกลศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัม

## ประเภทของวัตถุเชิงกล
คำว่า *[[วัตถุทางกายภาพ|วัตถุ]]* ที่มีการใช้บ่อยครั้ง จำเป็นต้องใช้แทนวัตถุหลายประเภทมาก ได้แก่ อนุภาค วัตถุวิถีโค้ง ยานอวกาศ ดาวฤกษ์ ส่วนของเครื่องกล ส่วนของของแข็ง และส่วนของของไหล (แก๊สและของเหลว) เป็นต้น

ความแตกต่างอื่นระหว่างสาขาย่อยของกลศาสตร์ว่าด้วยธรรมชาติของวัตถุที่นำมาบรรยาย อนุภาคเป็นวัตถุที่มีโครงสร้างภายในน้อย (เท่าที่ทราบ) ซึ่งในทางกลศาสตร์ดั้งเดิมจะพิจารณาว่าเป็นจุดทางคณิตศาสตร์ วัตถุแข็งเกร็งมีขนาดและรูปร่าง แต่ยังคงมีความเรียบง่ายใกล้เคียงกับอนุภาค โดยเพิ่มเพียงสิ่งที่เรียกว่า องศาความเป็นอิสระ อาทิ การกำหนดทิศทางในปริภูมิ

นอกจากนี้ วัตถุอาจเป็นกึ่งแข็งเกร็ง คือยืดหยุ่นได้ หรือไม่แข็งเกร็ง คือเป็นของไหล หัวข้อเหล่านี้ได้รับการศึกษาทั้งในกรอบของกลศาสตร์ดั้งเดิมและกลศาสตร์ควอนตัม

ตัวอย่าง อาทิ การเคลื่อนที่ของยานอวกาศ ทั้งในแง่ของวงโคจรและท่าทาง (การหมุน) อธิบายได้ด้วยทฤษฎีเชิงสัมพัทธภาพของกลศาสตร์ดั้งเดิม ขณะที่การเคลื่อนไหวในลักษณะเดียวกันของนิวเคลียสของอะตอมจะอธิบายด้วยกลศาสตร์ควอนตัม

## สาขาย่อย
ต่อไปนี้คือการจัดหมวดหมู่สามสาขาหลัก ซึ่งประกอบด้วยหัวข้อที่ศึกษาในวิชากลศาสตร์

ทั้งนี้ควรสังเกตว่ามี "ทฤษฎีของสนาม" ซึ่งเป็นสาขาที่แยกต่างหากของฟิสิกส์ ในทางทฤษฎี ถือว่าแตกต่างจากกลศาสตร์ ไม่ว่าจะเป็นสนามดั้งเดิมหรือสนามควอนตัมก็ตาม แต่ในทางปฏิบัติ หัวข้อที่อยู่ในกลศาสตร์และทฤษฎีสนามมีความเชื่อมโยงกัน อาทิ แรงที่กระทำต่ออนุภาคมักได้มาจากสนาม (เช่น สนามแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสนามโน้มถ่วง) และอนุภาคสร้างสนามขึ้นโดยทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิด นอกจากนี้ ในกลศาสตร์ควอนตัม อนุภาคถือเป็นสนาม ซึ่งอธิบายในเชิงทฤษฎีด้วยฟังก์ชันคลื่น

### แบบดั้งเดิม

ต่อไปนี้เป็นสาขาที่จัดอยู่ในขอบเขตของกลศาสตร์ดั้งเดิม
* กลศาสตร์นิวตัน ว่าด้วยทฤษฎีดั้งเดิมว่าด้วยการเคลื่อนที่ (จลนศาสตร์) และแรง (พลศาสตร์)
* กลศาสตร์วิเคราะห์ ว่าด้วยการจัดรูปใหม่ของกลศาสตร์นิวตัน โดยเน้นที่พลังงานของระบบมากกว่าแรง มีสองสาขาหลักของกลศาสตร์วิเคราะห์คือ
** กลศาสตร์แฮมิลตัน ว่าด้วยรูปนัยนิยมเชิงทฤษฎีที่ตั้งอยู่บนหลักการอนุรักษ์พลังงาน
** กลศาสตร์ลากร็องฌ์ ว่าด้วยรูปนัยนิยมเชิงทฤษฎีอีกแบบหนึ่ง ที่ตั้งอยู่บนหลักแอคชันต่ำสุด (least action)
* กลศาสตร์สถิติดั้งเดิม ว่าด้วยการขยายกลศาสตร์ดั้งเดิมสามัญไปสู่การพิจารณาระบบที่ไม่ทราบสถานะ มักใช้ในการหาคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์
* กลศาสตร์ท้องฟ้า ว่าด้วยการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศ เช่น ดาวเคราะห์ ดาวหาง ดาวฤกษ์ ดาราจักร ฯลฯ
* กลศาสตร์วงโคจร ว่าด้วยการนำทางและการเคลื่อนที่ของยานอวกาศ ฯลฯ
* กลศาสตร์ของแข็ง ว่าด้วยสภาพยืดหยุ่น สภาพพลาสติก หรือสภาพหยุ่นหนืด ที่แสดงออกโดยของแข็งที่เปลี่ยนรูปได้
* กลศาสตร์การแตกหัก 
* สวนศาสตร์ ว่าด้วยเสียง (ความหนาแน่น การแปรผัน และการแผ่) ในของแข็ง ของไหล และแก๊ส)
* สถิตยศาสตร์ ว่าด้วยวัตถุกึ่งแข็งเกร็งในสมดุลกล 
* กลศาสตร์ของไหล ว่าด้วยการเคลื่อนที่ของของไหล
* ปฐพีกลศาสตร์ ว่าด้วยพฤติกรรมเชิงกลของดิน
* กลศาสตร์ภาวะต่อเนื่อง ว่าด้วยความเครียดและการถ่ายทอดแรงผ่านวัสดุที่ใช้เป็นแบบจำลองสำหรับตัวกลางแบบต่อเนื่อง
* ชลศาสตร์ ว่าด้วยคุณสมบัติเชิงกลของของเหลว
* สถิตยศาสตร์ของไหล ว่าด้วยของเหลวในสมดุล
* กลศาสตร์ประยุกต์ (หรือวิศวกรรมเครื่องกล)
* ชีวกลศาสตร์ ว่าด้วยของแข็ง ของไหล ฯลฯ ในชีววิทยา
* ชีวฟิสิกส์ ว่าด้วยกระบวนการทางกายภาพของสิ่งมีชีวิต
* กลศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพหรือกลศาสตร์ไอน์สไตน์

### แบบควอนตัม

ต่อไปนี้เป็นสาขาที่จัดอยู่ในขอบเขตของกลศาสตร์ควอนตัม
* กลศาสตร์คลื่นแบบชเรอดิงเงอร์ ว่าด้วยการใช้ในการอธิบายการเคลื่อนไหวของฟังก์ชันคลื่นของอนุภาคเดี่ยว
* กลศาสตร์เมทริกซ์ ว่าด้วยรูปแบบทางเลือกแบบหนึ่งที่สามารถพิจารณาระบบที่มีปริภูมิสถานะมิติจำกัดได้
* กลศาสตร์สถิติเชิงควอนตัม ว่าด้วยการขยายกลศาสตร์ควอนตัมสามัญไปสู่การพิจารณาระบบที่ไม่ทราบสถานะ มักใช้ในการหาคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์
* ฟิสิกส์อนุภาค ว่าด้วยการเคลื่อนที่ โครงสร้าง และพฤติกรรมของอนุภาคมูลฐาน
* ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ว่าด้วยการเคลื่อนที่ โครงสร้าง และปฏิกิริยาของนิวเคลียส
* ฟิสิกส์สสารควบแน่น ว่าด้วยแก๊สควอนตัม ของแข็ง ของเหลว ฯลฯ

### แบบสัมพัทธภาพ

ในทำนองเดียวกับความแตกต่างระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์ดั้งเดิม ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ขยายขอบเขตของการกำหนดกลศาสตร์ตามแนวคิดของนิวตันและกาลิเลโอ ความแตกต่างระหว่างกลศาสตร์สัมพัทธภาพกับกลศาสตร์นิวตันมีความสำคัญ และมีบทบาทเด่นชัด เมื่อความเร็วของวัตถุเข้าใกล้อัตราเร็วของแสง  ตัวอย่าง อาทิ ในกลศาสตร์นิวตัน พลังงานจลน์ของอนุภาคอิสระคือ  ในทางตรงกันข้าม ในกลศาสตร์เชิงสัมพัทธภาพ พลังงานนี้เป็น  (โดยที่  คือตัวคูณลอเรนซ์ ซึ่งสูตรนี้จะลดรูปเป็นรูปนิพจน์ของนิวตันในขีดจำกัดพลังงานต่ำ)

สำหรับกระบวนการที่มีพลังงานสูง กลศาสตร์ควอนตัมจำเป็นต้องได้รับการปรับให้สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของทฤษฎีสนามควอนตัม

## ดูเพิ่มเติม
*กลศาสตร์ประยุกต์
*กลศาสตร์เชิงคอมพิวเตอร์
*พลศาสตร์
*วิศวกรรม
*วิศวกรรมเครื่องกล
*จลนศาสตร์
*จลนพลศาสตร์
*สถิตยศาสตร์

## เชิงอรรถและอ้างอิง

## อ่านเพิ่มเติม
* 
* 
* Practical Mechanics for Boys (1914) by James Slough Zerbe.

## แหล่งข้อมูลอื่น

* Physclips: Mechanics with animations and video clips จาก มหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์
* The Archimedes Project

thumb|สาขาของกลศาสตร์

หมวดหมู่:หลักการสำคัญของฟิสิกส์
หมวดหมู่:กลศาสตร์