אייזק ניוטון נתן את התיאור הטוב ביותר של הקשרים בין כוח לתנועה בשלושת החוקים המפורסמים שלו, ולמידה עליהם היא חלק מכריע בלימוד הפיזיקה. הם מספרים לך מה קורה כאשר מוחל כוח על מסה, ומגדירים גם את מושג הכוח העיקרי. אם אתה רוצה להבין את הקשר בין כוח לתנועה, שני החוקים הראשונים של ניוטון הם החשובים ביותר שיש לקחת בחשבון, והם קלים להתמודד איתם. הם מסבירים כי כל שינוי מלהעביר לא לנוע או להיפך דורש כוח לא מאוזן וכי ה כמות התנועה פרופורציונאלית לגודל הכוח וביחס הפוך למסת האובייקט.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
אם אין כוח, או אם הכוחות היחידים מאוזנים לחלוטין, אובייקט יישאר דומם או ימשיך לנוע באותה מהירות בדיוק. רק כוחות לא מאוזנים גורמים לשינויים במהירות של אובייקט, כולל שינוי מהירותו מאפס (כלומר נייח) ליותר מאפס (נע).
החוק הראשון של ניוטון: כוחות ותנועה לא מאוזנים
החוק הראשון של ניוטון אומר שאובייקט יישאר במנוחה (לא בתנועה) או בתנועה בשעה בדיוק באותה מהירות ובאותו כיוון בדיוק אלא אם כן היא פועלת על ידי "לא מאוזן" כּוֹחַ. במילים פשוטות יותר, זה אומר שמשהו זז רק אם משהו אחר דוחף אותו, ושהדברים רק נעצרים, משנים כיוון או מתחילים לנוע מהר יותר אם משהו דוחף אותו.
הבנת המשמעות של "כוח לא מאוזן" מבהירה את החוק הזה. אם שני כוחות פועלים על עצם, האחד דוחף אותו שמאלה והשני דוחף אותו ימינה, הוא ינוע רק אם אחד הכוחות גדול יותר מהשני. אם יש להם בדיוק אותו כוח, האובייקט פשוט יישאר איפה שהוא.
אחת הדרכים לדמיין זאת היא לחשוב על מערכת מאזניים, עם משקולות משני צידיה. המשקולות נמשכות על ידי כוח הכבידה, והדבר היחיד שמשפיע על כמה כוח המשיכה מושך אותם הוא כמה מסת יש. אם יש לך אותה כמות מסה משני הצדדים, הסולם נשאר דומם. הסולם נע רק אם ממש הופכים אותו ללא מאוזן מבחינת המסה. ההבדל במסות אומר שהכוחות הפועלים משני צידי הסקאלה אינם מאוזנים, ולכן הסולם נע.
לדמיין תנועה מתמדת באותה מהירות קשה יותר מכיוון שאתה לא נתקל בזה בחיי היום יום. תחשוב מה היה קורה אם היית מכונית צעצוע יושבת על משטח חלק לחלוטין (ללא חיכוך) ולא היה אוויר בחדר. המכונית תישאר דוממת אלא אם כן היא נדחפה, כמתואר לעיל. אבל מה קורה אחרי הדחיפה? אין חיכוך עם המשטח כדי להאט אותו ואין אוויר להאט אותו. המשטח מאזן את כוח הכבידה (על ידי משהו שנקרא "התגובה הרגילה", הקשור לחוק השלישי של ניוטון), ואין כוחות הפועלים עליו מצד שמאל או ימין. במצב זה, המכונית תמשיך לנסוע באותה מהירות לאורך פני השטח. אם המשטח היה ארוך לאין ערוך, המכונית תמשיך לנוע במהירות זו לנצח.
החוק השני של ניוטון: מהו כוח?
החוק השני של ניוטון מגדיר את מושג הכוח. הוא קובע כי הכוח המופעל על אובייקט שווה למסתו מוכפל בתאוצה שהכוח גורם. בסמלים זה:
F = אמא
יחידת הכוח היא הניוטון - להכיר במי שהגדיר זאת - שהיא דרך קצרה לומר קילוגרם-מטר לשניה בריבוע (ק"ג מ"ש2). אם יש לך מסה של 1 ק"ג ואתה רוצה להאיץ אותה ב -1 מ / ש בכל שנייה, עליך להפעיל כוח של 1 נ '.
כתיבת חוק ניוטון באופן הבא עוזרת להבהיר את הקשר בין כוח לתנועה:
האצה, משמאל, מספרת לנו כמה משהו זז. הצד הימני מראה שכוח גדול יותר מוביל לתנועה רבה יותר אם מסת האובייקט זהה. אם מופעל כוח ספציפי, משוואה זו מראה גם שכמות התאוצה תלויה במסה שאתה מנסה להזיז. אובייקט גדול וכבד יותר נע פחות מאובייקט קטן וקל יותר הנתון לדחיפה בגודל זהה. אם תבעט כדור כדורגל, הוא ינוע הרבה יותר מאשר אם תבעט כדור באולינג באותו הכוח.
