Da Sir Isaac Newton publiserte Philosophiae Naturalis Principia Mathematica i 1687 forandret han fysikkens verden for alltid. Newtons arbeid er ryggraden i klassisk mekanikk, nyttig for å beskrive alt fra bevegelse av planeter rundt solen til bevegelsen du møter i ditt daglige liv.
Spesielt Newtons tre bevegelseslover beskrive "hverdags" bevegelse, bygge videre på verk fra de som Aristoteles og Galileo for å gi en presis matematisk formulering av noen av de mest grunnleggende fysiske lovene.
Mens kvantemekanikk og Einsteins teori om spesiell relativitet er nødvendig for å nøyaktig beskrive bevegelsen til subatomær partikler eller veldig store eller hurtiggående gjenstander, brukes Newtons bevegelseslover fortsatt av forskere i dag utenfor disse ekstreme områdene situasjoner.
Newtons første lov om bevegelse
De første lov, som definert av Physics Classroom, sier at: “Et objekt i ro forblir i ro og et objekt i bevegelse holder seg i jevn bevegelse med samme hastighet og i samme retning med mindre det blir handlet av en ubalansert makt."
Det kalles noen ganger treghetsloven fordi den beskriver et objekts tendens til å forbli uendret (enten de beveger seg eller er stille) med mindre en ekstern kraft påføres. Merk at du trenger en "ubalansert" kraft for å endre et objekts hastighet; to krefter med like styrke som skyver i motsatt retning, vil ganske enkelt avbryte hverandre.
Dette kan virke rart på jorden fordi alt som beveger seg til slutt kommer til ro, men dette skyldes bare ting som friksjonskraft og luftmotstand. Hvis du tar foten av gasspedalen i en bil, vil den til slutt rulle til et stopp på grunn av disse ubalanserte krefter - du trenger å holde foten på gasspedalen for å balansere kreftene og fortsette på en konstant hastighet. Hvis du skyver en gjenstand i rommet (langt borte fra tyngdekilder), vil den fortsette å bevege seg i en rett linje i samme hastighet til den møter en annen kraft.
Tips
Et objekt beveger seg med konstant hastighet eller forblir stille når det ikke er brukt nettokraft på det.
Newtons andre lov om bevegelse
De andre lov relaterer nettokraft Fnett påført et objekt på produktet av objektets masse m og resulterende akselerasjon en. 2. lov er matematisk angitt som:
F_ {net} = ma
I ord, nettkraft er lik masse ganger akselerasjon. Så hvis du bruker en nettokraft på 1 newton (1 N) på en gjenstand med 1 kg masse, vil du få den til å akselerere med 1 m / s2 så lenge kraften påføres. Loven er mer presist angitt som:
\ bm {F_ {net}} = m \ bm {a}
Fedringen erkjenner det kraft og akselerasjon er vektorer fordi styrken og akselerasjonen er viktig, så vel som deres størrelse. I praksis vil det være flere komponenter av hver i forskjellige retninger, og du må bruke vektortilsetning for å fullstendig beskrive objektenes krefter og bevegelse i to eller tre dimensjoner.
Dette forklarer hva en "ubalansert" kraft er: en 5 N kraft i x retningen ville bli kansellert av en 5 N kraft i -x retning, men hvis den andre styrken var i y retning, ville de kombineres til en nettokraft og produsere bevegelse (dvs. akselerasjon) i en retning du kan regne ut fra komponentene.
Newtons tredje lov om bevegelse
Newton’s tredje lov blir ofte uttalt som "for hver handling er det en like og motsatt reaksjon," men en mer presis formulering vil være: hvis en objektet utøver en kraft på et annet objekt, det andre objektet utøver en styrke av samme størrelse og motsatt retning på den første gjenstand.
Med andre ord, alle krefter i universet kommer i par, fra push-backen du føler når du prøver å skyv en vegg til slepebåten Jorden gir solen som svar på gravitasjonssleepbåten til solen på Jord.
Den beste måten å forstå dette på er å tenke på normal kraft. Når en gjenstand hviler på bakken, utøver den en nedadgående kraft på bakken på grunn av tyngdekraften (dens vekt), og gulvet utøver en kraft oppover på objektet av nøyaktig samme størrelse, kjent som den normale kraften. Uten dette ville gjenstanden fortsette å akselerere ned mot sentrum av jorden, noe du definitivt ville merke neste gang du prøvde å sitte på en stol!
Når du går, skyver føttene ned på gulvet og gulvet skyver opp mot føttene i samsvar med Newtons tredje lov, som bidrar til å drive deg fremover.
