عندما نشر السير إسحاق نيوتن Philosophiae Naturalis Principia Mathematica في عام 1687 ، غير عالم الفيزياء إلى الأبد. عمل نيوتن هو العمود الفقري لـ الميكانيكا الكلاسيكية، مفيد لوصف كل شيء من حركة الكواكب حول الشمس إلى الحركة التي تواجهها في حياتك اليومية.
على وجه الخصوص ، نيوتن ثلاثة قوانين للحركة وصف الحركة "اليومية" ، بناءً على أعمال من أمثال أرسطو وغاليليو لإعطاء صياغة رياضية دقيقة لبعض أكثر القوانين الأساسية للفيزياء.
في حين أن ميكانيكا الكم ونظرية أينشتاين للنسبية الخاصة ضرورية لوصف حركة دون الذرية بدقة الجسيمات أو الأجسام الكبيرة جدًا أو سريعة الحركة ، لا تزال قوانين نيوتن للحركة مستخدمة من قبل العلماء اليوم خارج هذه الحدود القصوى مواقف.
قانون نيوتن الأول للحركة
ال القانون الأول، كما هو محدد في فصل الفيزياء ، ينص على أن: "الكائن في حالة الراحة يبقى في حالة الراحة والجسم في حالة حركة يبقى في حركة موحدة بنفس السرعة وفي نفس الاتجاه ما لم يتم التصرف بناءً عليه من قبل شخص غير متوازن فرض."
يطلق عليه أحيانًا قانون القصور الذاتي لأنه يصف ميل الكائن للبقاء دون تغيير (سواء كان يتحرك أو لا يزال) ما لم يتم تطبيق قوة خارجية. لاحظ أنك بحاجة إلى قوة "غير متوازنة" لتغيير سرعة الجسم ؛ قوتان متساويتان في القوة تدفعان في اتجاهين متعاكسين ستلغي بعضهما البعض.
قد يبدو هذا غريباً على الأرض لأن كل ما يتحرك في النهاية يهدأ ، لكن هذا يرجع فقط إلى أشياء مثل قوة الاحتكاك ومقاومة الهواء. إذا رفعت قدمك عن دواسة الوقود في السيارة ، فستتوقف في النهاية بسبب ذلك قوى غير متوازنة - ستحتاج إلى إبقاء قدمك على دواسة الوقود لموازنة القوى والاستمرار في سرعة ثابتة. إذا دفعت جسمًا في الفضاء (بعيدًا عن مصادر الجاذبية) ، فسيستمر في التحرك في خط مستقيم بنفس السرعة حتى يواجه قوة أخرى.
نصائح
يتحرك الجسم بسرعة ثابتة أو يظل ثابتًا في حالة عدم وجود قوة محصلة عليه.
قانون نيوتن الثاني للحركة
ال القانون الثاني يتعلق صافي القوة Fصافي يتم تطبيقه على كائن على منتج كتلة الجسم م وما ينتج عن ذلك من تسارع أ. تم تحديد القانون الثاني رياضيًا على النحو التالي:
F_ {net} = ma
بكلمات، صافيالقوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع. لذلك إذا قمت بتطبيق قوة صافية مقدارها 1 نيوتن (1 نيوتن) على جسم كتلته 1 كجم ، فستتسبب في تسارعه بسرعة 1 م / ث2 ما دامت القوة مطبقة. يتم تحديد القانون بشكل أكثر دقة على النحو التالي:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
الغامق يعترف بذلك القوة والتسارع ثلاثة أبعاد لأن اتجاه القوة والتسارع مهمان ، وكذلك قوتهما. في الممارسة العملية سيكون هناك عدة عناصر من كل منها في اتجاهات مختلفة ، وتحتاج إلى استخدام إضافة متجه لوصف قوى وحركة الكائنات بشكل كامل في بعدين أو ثلاثة أبعاد.
هذا يفسر ما هي القوة "غير المتوازنة": قوة 5 نيوتن في x سيتم إلغاء الاتجاه بقوة 5 N في -x الاتجاه ، ولكن إذا كانت القوة الثانية في ذ في الاتجاه ، سوف تتحد في قوة محصلة وتنتج حركة (أي ، تسارع) في اتجاه يمكنك حسابه من المكونات.
قانون نيوتن الثالث للحركة
نيوتن القانون الثالث غالبًا ما يتم ذكره على أنه "لكل فعل رد فعل مساوٍ ومعاكس" ، ولكن الصيغة الأكثر دقة ستكون: يبذل الجسم قوة على جسم ثانٍ ، ويؤثر الجسم الثاني بقوة متساوية في الحجم والاتجاه المعاكس على الأول موضوع.
بعبارة أخرى ، كل القوى في الكون تأتي في أزواج ، من الضغط الذي تشعر به عندما تحاول ذلك دفع الجدار إلى الساحبة التي تعطي الأرض للشمس استجابة لسحب الجاذبية للشمس على أرض.
أفضل طريقة لفهم هذا هو التفكير في قوى طبيعية. عندما يستقر جسم على الأرض ، فإنه يبذل قوة لأسفل على الأرض بسبب الجاذبية (لها وزن) ، والأرض تمارس قوة تصاعدية على جسم له نفس الحجم تمامًا ، والمعروفة باسم القوة العادية. بدون ذلك ، سيستمر الكائن في التسارع لأسفل باتجاه مركز الأرض ، وهو ما ستلاحظه بالتأكيد في المرة القادمة التي تحاول فيها الجلوس على كرسي!
عندما تمشي ، تضغط قدميك على الأرض والأرض يدفع للأعلى ضد قدميك وفقًا لقانون نيوتن الثالث ، مما يساعد على دفعك إلى الأمام.