Οι νόμοι κίνησης του Isaac Newton έχουν γίνει η ραχοκοκαλιά της κλασικής φυσικής. Αυτοί οι νόμοι, που δημοσιεύθηκαν για πρώτη φορά από τον Newton το 1687, εξακολουθούν να περιγράφουν με ακρίβεια τον κόσμο όπως τον γνωρίζουμε σήμερα. Ο Πρώτος Νόμος του Κινήματος δηλώνει ότι ένα αντικείμενο σε κίνηση τείνει να παραμείνει σε κίνηση εκτός εάν άλλη δύναμη ασκεί σε αυτό. Ο νόμος αυτός μερικές φορές συγχέεται με τις αρχές του δεύτερου νόμου κίνησης του, ο οποίος αναφέρει τη σχέση μεταξύ δύναμης, μάζας και επιτάχυνσης. Σε αυτούς τους δύο νόμους, ωστόσο, ο Νεύτωνας συζητά ξεχωριστές αρχές που, αν και συχνά αλληλένδετες, περιγράφουν ωστόσο δύο διαφορετικές πτυχές της μηχανικής.
Ισορροπημένη έναντι Μη ισορροπημένες δυνάμεις
Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα ασχολείται με ισορροπημένες δυνάμεις ή εκείνες που βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας. Όταν δύο δυνάμεις είναι ισορροπημένες, ακυρώνουν η μία την άλλη και δεν έχουν καθαρή επίδραση στο αντικείμενο. Για παράδειγμα, εάν εσείς και ο φίλος σας τραβήξετε και τα δύο αντίθετα άκρα ενός σχοινιού χρησιμοποιώντας ίση δύναμη, το κέντρο του σχοινιού δεν θα κινηθεί. Οι ίσες, αλλά αντίθετες δυνάμεις σας ακυρώνουν η μία την άλλη. Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα, ωστόσο, περιγράφει αντικείμενα που επηρεάζονται από μη ισορροπημένες δυνάμεις ή δυνάμεις που δεν ακυρώνουν. Όταν συμβεί αυτό, υπάρχει καθαρή κίνηση προς την κατεύθυνση της πιο ισχυρής δύναμης.
Αδράνεια εναντίον Επιτάχυνση
Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα, όταν όλες οι δυνάμεις που λειτουργούν σε ένα αντικείμενο είναι ισορροπημένες, αυτό το αντικείμενο θα παραμείνει στην κατάσταση που βρίσκεται για πάντα. Εάν κινείται, θα παραμείνει κινούμενη με την ίδια ταχύτητα και προς την ίδια κατεύθυνση. Εάν δεν κινείται, δεν θα κινηθεί ποτέ. Αυτό είναι γνωστό ως ο νόμος της αδράνειας. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, εάν το status quo αλλάξει έτσι ώστε οι δυνάμεις που εργάζονται στο αντικείμενο να καταστούν ανισορροπημένες, το αντικείμενο θα επιταχυνθεί σε ρυθμός που περιγράφεται από την εξίσωση F = ma, όπου το "F" ισούται με την καθαρή δύναμη που ενεργεί πάνω στο αντικείμενο, "m" ισούται με τη μάζα του και "a" ισούται με την προκύπτουσα επιτάχυνση.
Χωρίς όρους εναντίον Υπό όρους κράτος
Η αδράνεια και η επιτάχυνση περιγράφουν διαφορετικές ιδιότητες του αντικειμένου. Η αδράνεια είναι μια άνευ όρων ιδιότητα που έχει κάθε αντικείμενο ανά πάσα στιγμή, ανεξάρτητα από το τι συμβαίνει σε αυτό. Ωστόσο, ένα αντικείμενο δεν επιταχύνεται πάντα. Αυτό συμβαίνει μόνο υπό ένα συγκεκριμένο σύνολο συνθηκών. Επομένως, μπορείτε να περιγράψετε την επιτάχυνση ως κατάσταση υπό όρους. Ο ρυθμός επιτάχυνσης εξαρτάται επίσης από το ότι εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου και την ποσότητα της καθαρής δύναμης. Για παράδειγμα, μια δύναμη 1-newton που ενεργεί πάνω σε μια μπάλα βάρους 1 g δεν θα προκαλέσει την επιτάχυνση της μπάλας όσο και τη δύναμη των 2-newton.
Παράδειγμα
Η αδράνεια περιγράφει γιατί οι άνθρωποι σε ένα κινούμενο όχημα πρέπει να συγκρατηθούν. Εάν το αυτοκίνητο σταματήσει ξαφνικά, οι άνθρωποι μέσα θα συνεχίσουν να κινούνται προς τα εμπρός, εκτός εάν η ζώνη ασφαλείας εφαρμόζει αντίθετη δύναμη. Η επιτάχυνση περιγράφει γιατί το αυτοκίνητο σταμάτησε ξαφνικά. Επειδή η επιβράδυνση είναι αρνητική επιτάχυνση, διέπεται από τον δεύτερο νόμο. Όταν η δύναμη που αντιτίθεται στην εμπρός κίνηση του αυτοκινήτου έγινε μεγαλύτερη από εκείνη που προωθεί την κίνησή του, το αυτοκίνητο επιβραδύνθηκε μέχρι να σταματήσει.