Toen Sir Isaac Newton publiceerde Philosophiae Naturalis Principia Mathematica in 1687 veranderde hij de wereld van de natuurkunde voor altijd. Newtons werk vormt de ruggengraat van klassieke mechanica, handig voor het beschrijven van alles, van de beweging van planeten rond de zon tot de beweging die je in je dagelijkse leven tegenkomt.
In het bijzonder, Newton's drie wetten van beweging "alledaagse" beweging beschrijven, voortbouwend op werken van onder meer Aristoteles en Galileo om een nauwkeurige wiskundige formulering te geven van enkele van de meest fundamentele natuurwetten.
Hoewel kwantummechanica en Einsteins speciale relativiteitstheorie nodig zijn om de beweging van subatomaire nauwkeurig te beschrijven? deeltjes of zeer grote of snel bewegende objecten, worden de bewegingswetten van Newton vandaag de dag nog steeds gebruikt door wetenschappers buiten deze extreme situaties.
Newtons eerste bewegingswet
De eerste wet, zoals gedefinieerd door de Physics Classroom, stelt dat: "Een object in rust blijft in rust en een object in beweging blijft in eenparige beweging met dezelfde snelheid en in dezelfde richting tenzij erop wordt gereageerd door een ongebalanceerde dwingen."
Het wordt soms genoemd de wet van traagheid omdat het de neiging van een object beschrijft om onveranderd te blijven (of ze nu bewegen of stilstaan), tenzij een externe kracht wordt uitgeoefend. Merk op dat je een "ongebalanceerde" kracht nodig hebt om de snelheid van een object te veranderen; twee krachten van gelijke sterkte die in tegengestelde richting duwen, zullen elkaar eenvoudigweg opheffen.
Dit lijkt misschien vreemd op aarde omdat alles wat beweegt uiteindelijk tot stilstand komt, maar dit komt alleen door zaken als wrijvingskracht en die van luchtweerstand. Als je in een auto je voet van het gaspedaal haalt, zal hij hierdoor uiteindelijk tot stilstand komen ongebalanceerde krachten - u moet uw voet op het gaspedaal houden om de krachten in evenwicht te houden en op een constante snelheid. Als je een object in de ruimte zou duwen (ver weg van de zwaartekracht), zou het met dezelfde snelheid in een rechte lijn blijven bewegen totdat het een andere kracht tegenkwam.
Tips
Een object beweegt met een constante snelheid of blijft stil staan als er geen netto kracht op wordt uitgeoefend.
Newtons tweede bewegingswet
De tweede wet heeft betrekking op netto kracht Fnetto- toegepast op een object op het product van de massa van het object m en resulterende versnelling een. De 2e wet wordt wiskundig weergegeven als:
F_{net}=ma
In woorden, netto-kracht is gelijk aan massa maal versnelling. Dus als je een netto kracht van 1 newton (1 N) uitoefent op een voorwerp met een massa van 1 kg, dan versnel je het met 1 m/s2 zolang de kracht wordt uitgeoefend. De wet wordt nauwkeuriger uitgedrukt als:
\bm{F_{net}}=m\bm{a}
Het vetgedrukte erkent dat kracht en versnelling zijn vectoren omdat de richting van de kracht en versnelling belangrijk zijn, evenals hun grootte. In de praktijk zullen er meerdere zijn componenten van elk in verschillende richtingen, en je moet vectoroptelling gebruiken om de krachten en beweging van objecten in twee of drie dimensies volledig te beschrijven.
Dit verklaart wat een "ongebalanceerde" kracht is: een kracht van 5 N in de X richting zou worden tenietgedaan door een kracht van 5 N in de -X richting, maar als de tweede kracht in de ja richting, zouden ze worden gecombineerd tot een nettokracht en beweging produceren (d.w.z. versnelling) in een richting die u uit de componenten kunt bepalen.
Newtons derde bewegingswet
Newton's derde wet wordt vaak gezegd als "voor elke actie is er een gelijke en tegengestelde reactie", maar een preciezere formulering zou zijn: als een object oefent een kracht uit op een tweede object, het tweede object oefent een kracht van gelijke grootte en tegengestelde richting uit op het eerste voorwerp.
Met andere woorden, alle krachten in het universum komen in paren, van de terugslag die je voelt wanneer je probeert om schuif een muur naar de sleepboot die de aarde de zon geeft als reactie op de aantrekkingskracht van de zon op de Aarde.
De beste manier om dit te begrijpen is door na te denken over de normale kracht. Wanneer een voorwerp op de grond rust, oefent het door de zwaartekracht een neerwaartse kracht uit op de grond (zijn gewicht), en de vloer oefent een opwaartse kracht uit op het object van precies dezelfde grootte, bekend als de normaalkracht. Zonder dit zou het object blijven versnellen naar het centrum van de aarde, wat je zeker zou opmerken als je de volgende keer op een stoel probeert te gaan zitten!
Als je loopt, duwen je voeten op de vloer en de vloer duwt terug tegen je voeten in overeenstemming met de derde wet van Newton, die u vooruit helpt.
