כשפרסם סר אייזק ניוטון Philosophiae Naturalis Principia Mathematica בשנת 1687, הוא שינה את עולם הפיזיקה לנצח. עבודתו של ניוטון היא עמוד השדרה של מכניקה קלאסית, שימושי לתיאור כל דבר, החל מתנועת כוכבי הלכת סביב השמש ועד לתנועה בה אתה נתקל בחיי היומיום שלך.
בפרט, של ניוטון שלושה חוקי תנועה לתאר תנועה "יומיומית", לבנות על יצירות מאלה כמו אריסטו וגלילאו כדי לתת ניסוח מתמטי מדויק של כמה מחוקי הפיסיקה הבסיסיים ביותר.
בעוד שמכניקת הקוונטים ותורת היחסות המיוחדת של איינשטיין דרושה כדי לתאר במדויק את תנועת התת אטומית חלקיקים או עצמים גדולים מאוד או נעים במהירות, חוקי התנועה של ניוטון משמשים עד היום מדענים מחוץ לקיצוניות זו מצבים.
חוק התנועה הראשון של ניוטון
ה החוק הראשון, כהגדרתה בכיתת הפיזיקה, קובע כי: "אובייקט במנוחה נשאר במנוחה ואובייקט בתנועה נשאר בתנועה אחידה באותה מהירות ובאותו כיוון אלא אם כן פועל על ידי לא מאוזן כּוֹחַ."
לפעמים זה נקרא חוק האינרציה מכיוון שהוא מתאר את נטיית האובייקט להישאר ללא שינוי (בין אם הם נעים או דוממים) אלא אם כן מופעל כוח חיצוני. שים לב שאתה זקוק לכוח "לא מאוזן" כדי לשנות את מהירות האובייקט; שני כוחות בעלי חוזק שווה הדוחפים לכיוונים מנוגדים פשוט יבטלו זה את זה.
זה אולי נראה מוזר על פני כדור הארץ מכיוון שכל מה שנע נע בסופו של דבר לנוח, אך זה נובע רק מדברים כמו כוח חיכוך ושל התנגדות האוויר. אם תוריד את הרגל מהמאיץ במכונית, בסופו של דבר היא תתגלגל לעצירה בגלל אלה כוחות לא מאוזנים - תצטרך לשמור על כף הרגל על דוושת הגז כדי לאזן את הכוחות ולהמשיך ב מהירות קבועה. אם תדחף אובייקט בחלל (הרחק ממקורות הכובד), הוא ימשיך לנוע בקו ישר באותה מהירות עד שהוא נתקל בכוח אחר.
טיפים
עצם נע במהירות קבועה או נשאר דומם כשאין כוח נטו המופעל עליו.
חוק התנועה השני של ניוטון
ה החוק השני מתייחס לכוח נטו Fנֶטוֹ מוחל על אובייקט על תוצר המסה של האובייקט M ותאוצה כתוצאה מכך א. החוק השני נקבע באופן מתמטי כ:
F_ {net} = אמא
במילים, נֶטוֹכוח שווה למסה כפול תאוצה. אז אם אתה מפעיל כוח נטו של ניוטון אחד (1 נ ') על עצם בעל מסה של 1 ק"ג, תגרום לו להאיץ ב -1 מ / ש2 כל עוד הכוח מופעל. החוק נקבע באופן מדויק יותר כ:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
הנועז מודים בכך כוח ותאוצה הם וקטורים מכיוון שכיוון הכוח והתאוצה הם יבוא, כמו גם גודלם. בפועל יהיו מרובים רכיבים של כל אחד מהם לכיוונים שונים, ועליך להשתמש בתוספת וקטורית כדי לתאר באופן מלא את הכוחות והתנועה של עצמים בשניים או שלושה ממדים.
זה מסביר מהו כוח "לא מאוזן": כוח 5 N ב איקס כיוון יבוטל על ידי כוח 5 N בכיוון -איקס כיוון, אבל אם הכוח השני היה ב y כיוון, הם יתאגדו לכוח נטו וייצרו תנועה (כלומר, תאוצה) בכיוון שתוכלו לעבוד על ידי הרכיבים.
חוק התנועה השלישי של ניוטון
ניוטון החוק השלישי נקבע לעתים קרובות כ"כל פעולה יש תגובה שווה והפוכה ", אך ניסוח מדויק יותר יהיה: אם האובייקט מפעיל כוח על האובייקט השני, האובייקט השני מפעיל כוח באותו גודל וכיוון ההפוך על הראשון לְהִתְנַגֵד.
במילים אחרות, כל הכוחות ביקום מגיעים בזוגות, מהדחיפה לאחור שאתה מרגיש כשאתה מנסה דחוף קיר למשיכה שכדור הארץ נותן לשמש בתגובה למשיכת הכבידה של השמש על כדור הארץ.
הדרך הטובה ביותר להבין זאת היא על ידי חשיבה על כוח נורמלי. כאשר אובייקט נח על הקרקע, הוא מפעיל כוח כלפי מטה על הקרקע עקב כוח הכבידה (שלה מִשׁקָל), והרצפה מפעילה כוח כלפי מעלה על האובייקט באותו גודל בדיוק, המכונה הכוח הרגיל. בלי זה, האובייקט ימשיך להאיץ מטה לכיוון מרכז כדור הארץ, שבהחלט תבחין בפעם הבאה שניסית לשבת על כיסא!
כשאתה הולך, כפות הרגליים שלך נדחקות כלפי מטה על הרצפה, והרצפה דוחף חזרה את כפות הרגליים בהתאם לחוק השלישי של ניוטון, המסייע להניע אותך קדימה.