Když publikoval sir Isaac Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica v roce 1687 navždy změnil svět fyziky. Newtonova práce je páteří klasická mechanika, užitečné pro popis všeho od pohybu planet kolem slunce po pohyb, se kterým se setkáváte ve svém každodenním životě.
Zejména Newton's tři zákony pohybu popsat „každodenní“ pohyb, vycházející z prací od Aristotela a Galileo, aby poskytl přesnou matematickou formulaci některých z nejzákladnějších zákonů fyziky.
Zatímco k přesnému popisu pohybu subatomu je zapotřebí kvantová mechanika a Einsteinova teorie speciální relativity částice nebo velmi velké nebo rychle se pohybující objekty, Newtonovy zákony pohybu dnes používají vědci i mimo tento extrém situacích.
Newtonův první zákon pohybu
The první zákon, jak je definuje učebna fyziky, uvádí, že: „Objekt v klidu zůstává v klidu a objekt v pohybu zůstává v rovnoměrném pohybu se stejnou rychlostí a ve stejném směru, pokud na něj nepůsobí nevyváženost platnost."
Někdy se tomu říká zákon setrvačnosti
Na Zemi by se to mohlo zdát divné, protože všechno, co se hýbe, se nakonec zastaví, ale je to jen díky věcem, jako je třecí síla a odpor vzduchu. Pokud sundáte nohu z plynu v autě, nakonec se kvůli tomu zastaví nevyvážené síly - budete muset držet nohu na plynovém pedálu, abyste vyvážili síly a pokračovali v a konstantní rychlost. Pokud byste zatlačili předmět do vesmíru (daleko od gravitačních zdrojů), pohyboval by se v přímém směru stejnou rychlostí, dokud nenarazil na jinou sílu.
Tipy
Objekt se pohybuje konstantní rychlostí nebo zůstává v klidu, když na něj nepůsobí žádná síla.
Newtonův druhý zákon pohybu
The druhý zákon souvisí čistá síla Fsíť aplikován na objekt na produkt jeho hmotnosti m a výsledné zrychlení A. Druhý zákon je matematicky uveden jako:
F_ {net} = ma
Ve slovech, síťsíla se rovná hmotnosti krát zrychlení. Pokud tedy použijete čistou sílu 1 newton (1 N) na předmět s hmotností 1 kg, způsobíte jeho zrychlení rychlostí 1 m / s2 po celou dobu působení síly. Zákon je přesněji stanoven jako:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
Tučně to uznává síla a zrychlení jsou vektory protože směr síly a zrychlení jsou importovány, stejně jako jejich velikosti. V praxi jich bude několik komponenty každého z nich v různých směrech a pro úplné popsání sil a pohybu objektů ve dvou nebo třech rozměrech musíte použít sčítání vektorů.
To vysvětluje, co je „nevyvážená“ síla: síla 5 N v X směr by byl zrušen silou 5 N v -X směru, ale pokud byla druhá síla v y ve směru, spojili by se do čisté síly a vytvořili pohyb (tj. zrychlení) ve směru, který můžete zpracovat z komponent.
Newtonův třetí zákon pohybu
Newton třetí zákon se často uvádí jako „pro každou akci existuje stejná a opačná reakce“, ale přesnější formulace by byla: kdyby objekt vyvíjí sílu na druhý objekt, druhý objekt vyvíjí sílu stejné velikosti a opačného směru na první objekt.
Jinými slovy, všechny síly ve vesmíru pocházejí ve dvojicích, z tlaku, který pocítíte, když se o to pokusíte strčit zeď k remorkéru, který Země dává slunci v reakci na gravitační remorkér slunce na Země.
Nejlepší způsob, jak tomu porozumět, je přemýšlet o normální síla. Když předmět spočívá na zemi, vyvíjí na zem sílu působenou gravitací (její hmotnost) a podlaha vyvíjí vzhůru sílu na objekt přesně stejné velikosti, známý jako normální síla. Bez toho by objekt pokračoval ve zrychlování směrem dolů do středu Země, což byste si určitě všimli, až se budete příště pokoušet sedět na židli!
Když chodíte, nohy tlačte dolů na podlahu a podlahu tlačí zpět nahoru k vašim nohám v souladu s třetím zákonem Newtona, který pomáhá pohánět vás kupředu.