Οι νόμοι της κίνησης του Νεύτωνα

Οι νόμοι που διέπουν την κίνηση απέφυγαν τους επιστήμονες, τους φιλόσοφους και άλλους μεγάλους στοχαστές μέχρι τον 17ο αιώνα. Στη συνέχεια, τη δεκαετία του 1680, ο Isaac Newton πρότεινε τρεις νόμους που εξηγούσαν πώς η αδράνεια, η επιτάχυνση και η αντίδραση επηρεάζουν την κίνηση των αντικειμένων. Μαζί με τον νόμο της βαρύτητας του Νεύτωνα, αυτοί οι νόμοι αποτέλεσαν τη βάση της κλασικής φυσικής.

Ο πρώτος νόμος κίνησης του Νεύτωνα, επίσης γνωστός ως νόμος αδράνειας, δηλώνει ότι τα αντικείμενα ούτε κινούνται ούτε παύουν να κινούνται μόνα τους. Ένα αντικείμενο αλλάζει την κατάσταση κίνησης του μόνο όταν ενεργείται από εξωτερική δύναμη. Μια μπάλα σε κατάσταση ηρεμίας, για παράδειγμα, θα παραμείνει σε κατάσταση ηρεμίας μέχρι να την σπρώξετε. Στη συνέχεια θα κυλήσει έως ότου η τριβή από το έδαφος και ο αέρας το σταματήσει.

Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα εξηγεί πώς οι εξωτερικές δυνάμεις επηρεάζουν την ταχύτητα ενός αντικειμένου σε κίνηση. Δηλώνει ότι η επιτάχυνση ενός αντικειμένου είναι ευθέως ανάλογη με τη δύναμη που το προκαλεί και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του αντικειμένου. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι χρειάζεται περισσότερη δύναμη για να μετακινήσετε ένα βαρύ αντικείμενο από ένα ελαφρύ.

Σκεφτείτε ένα άλογο και ένα καλάθι. Το ποσό δύναμης που μπορεί να ασκήσει το άλογο καθορίζει την ταχύτητα του καροτσιού. Το άλογο μπορεί να κινηθεί γρηγορότερα με ένα μικρότερο, ελαφρύτερο καλάθι, αλλά η μέγιστη ταχύτητά του περιορίζεται από το βάρος ενός βαρύτερου καροτσιού.

Στη φυσική, η επιβράδυνση μετρά ως επιτάχυνση. Έτσι, μια δύναμη που ενεργεί στην αντίθετη κατεύθυνση ενός κινούμενου αντικειμένου προκαλεί επιτάχυνση προς αυτή την κατεύθυνση. Για παράδειγμα, εάν ένα άλογο τραβά ένα καρότσι ανηφορικά, η βαρύτητα τραβά το καρότσι προς τα κάτω καθώς το άλογο τραβά προς τα πάνω. Με άλλα λόγια, η δύναμη της βαρύτητας προκαλεί αρνητική επιτάχυνση στην κίνηση του αλόγου.

Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα αναφέρει ότι για κάθε δράση στη φύση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Αυτός ο νόμος αποδεικνύεται από την πράξη του περπατήματος ή του τρεξίματος. Καθώς τα πόδια σας ασκούν δύναμη προς τα κάτω και προς τα πίσω, προωθείτε προς τα εμπρός και προς τα πάνω. Αυτό είναι γνωστό ως «δύναμη αντίδρασης του εδάφους».

Αυτή η δύναμη είναι επίσης παρατηρήσιμη στην κίνηση μιας γόνδολας. Καθώς ο οδηγός πιέζει τον πόλο του στο έδαφος κάτω από την επιφάνεια του νερού, δημιουργεί ένα μηχανικό σύστημα που ωθεί το σκάφος προς τα εμπρός κατά μήκος της επιφάνειας του νερού με δύναμη ίση με αυτήν που εφάρμοσε στο έδαφος.