Isaac Newton kirjeldas jõu ja liikumise vahelisi seoseid kõige paremini oma kolmes kuulsas seaduses ning nende tundmaõppimine on füüsika õppimisel ülioluline osa. Nad ütlevad teile, mis juhtub, kui massile rakendatakse jõudu, ja määratlevad ka jõu põhimõiste. Kui soovite mõista jõu ja liikumise suhet, on Newtoni kaks esimest seadust kõige olulisemad, mida tuleb arvestada, ja neist on lihtne aru saada. Nad selgitavad, et mis tahes muutus liikumisest mitteliikumiseks või vastupidi nõuab tasakaalustamata jõudu ja et liikumishulk on proportsionaalne jõu suurusega ja pöördvõrdeline objekti massiga.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Kui jõudu pole või kui ainsad jõud on täiesti tasakaalus, jääb objekt kas paigale või jätkab liikumist täpselt sama kiirusega. Ainult tasakaalustamata jõud põhjustavad objekti kiiruse muutusi, sealhulgas muudavad selle kiiruse nullist (st statsionaarselt) rohkem kui nulliks (liikuvaks).
Newtoni esimene seadus: tasakaalustamata jõud ja liikumine
Newtoni esimene seadus ütleb, et objekt jääb kas puhkeolekusse (mitte liikuma) või liikuma kell täpselt sama kiirusega ja täpselt samas suunas, kui sellele ei mõju "tasakaalustamata" jõud. Lihtsamalt öeldes ütleb see, et midagi liigub ainult siis, kui miski muu seda surub, ja et asjad peatuvad, muudavad suunda või hakkavad kiiremini liikuma ainult siis, kui miski seda surub.
“Tasakaalustamata jõu” tähenduse mõistmine selgitab seda seadust. Kui esemele mõjuvad kaks jõudu, üks lükates seda vasakule ja teine paremale, liigub see ainult siis, kui üks jõud on suurem kui teine. Kui neil on täpselt sama tugevus, jääb objekt lihtsalt sinna, kus ta on.
Üks võimalus seda ette kujutada on mõelda kaalukomplektile, mille mõlemal küljel on kaalud. Raskusjõud tõmbab raskusi alla ja ainus asi, mis mõjutab seda, kui palju raskusjõud neid tõmbab, on see, kui palju massi on. Kui teil on mõlemal küljel sama mass, jääb skaala paigale. Skaala liigub ainult siis, kui muudate selle sõna otseses mõttes massi osas tasakaalust välja. Masside erinevus tähendab, et skaala mõlemal küljel mõjuvad jõud on tasakaalust väljas ja nii skaala liigub.
Pideva liikumise ettekujutamine sama kiirusega on raskem, sest te ei puutu sellega kokku igapäevases elus. Mõelge, mis juhtuks, kui mänguauto istuks täiesti siledal (hõõrdeta) pinnal ja ruumis poleks õhku. Auto jäi paigale, kui seda ei lükatud, nagu eespool kirjeldatud. Aga mis juhtub pärast tõuget? Selle aeglustamiseks puudub hõõrdumine pinnaga ja aeglustamiseks õhk. Pind tasakaalustab raskusjõudu (nn Newtoni kolmanda seadusega seotud nn normaalreaktsioonina) ning sellele ei mõju vasakult ega paremalt ühtegi jõudu. Sellises olukorras sõidaks auto edasi sama kiirusega mööda pinda. Kui pind oleks lõpmatult pikk, jätaks auto selle kiirusega igavesti edasi.
Newtoni teine seadus: mis on jõud?
Newtoni teine seadus määratleb jõu mõiste. Selles öeldakse, et objektile rakendatav jõud on võrdne selle massiga, mida korrutatakse jõu põhjustatud kiirendusega. Sümbolites on see:
F = ma
Jõuühik on Newton - tunnustamaks selle määranud isikut - see on lühike viis öelda kilogramm-meetrit sekundis ruudus (kg m / s2). Kui teil on 1 kg mass ja soovite seda sekundis 1 m / s kiirendada, peate rakendama jõudu 1 N.
Newtoni seaduse järgmine kirjutamine aitab selgitada jõu ja liikumise vahelist seost:
Vasakul olev kiirendus ütleb meile, kui palju midagi liigub. Parempoolne külg näitab, et suurem jõud viib suurema liikumiseni, kui eseme mass on sama. Kui rakendatakse konkreetset jõudu, näitab see võrrand ka seda, et kiirenduse suurus sõltub massist, mida proovite liigutada. Suurem ja raskem objekt liigub vähem kui väiksem, kergem objekt, mis on allutatud sama suurusele. Kui lööd jalgpallipalli, liigub see palju rohkem kui siis, kui lööd sama tugevusega keeglipalli.