Isaac Newton ga den beste beskrivelsen av koblingene mellom kraft og bevegelse i sine tre berømte lover, og å lære om dem er en avgjørende del av læring av fysikk. De forteller deg hva som skjer når en kraft påføres en masse, og definerer også nøkkelbegrepet kraft. Hvis du vil forstå forholdet mellom kraft og bevegelse, er de to første av Newtons lover de viktigste å vurdere, og de er enkle å ta tak i. De forklarer at enhver endring fra å bevege seg til ikke å bevege seg eller omvendt krever en ubalansert kraft og at bevegelsesmengden er proporsjonal med størrelsen på kraften og omvendt proporsjonal med massen til objektet.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Hvis det ikke er noen kraft, eller hvis de eneste kreftene er perfekt balansert, vil et objekt enten forbli stille eller fortsette å bevege seg i nøyaktig samme hastighet. Bare ubalanserte krefter forårsaker endringer i et objekts hastighet, inkludert å endre hastigheten fra null (dvs. stasjonær) til mer enn null (i bevegelse).
Newtons første lov: Ubalansert styrke og bevegelse
Newtons første lov sier at et objekt enten vil forbli i ro (ikke i bevegelse) eller i bevegelse ved nøyaktig samme hastighet og i nøyaktig samme retning med mindre den blir handlet av en "ubalansert" makt. I enklere termer står det at noe bare beveger seg hvis noe annet skyver det, og at ting bare stopper, endrer retning eller begynner å bevege seg raskere hvis noe skyver det.
Å forstå betydningen av "ubalansert kraft" tydeliggjør denne loven. Hvis to krefter virker på en gjenstand, den ene skyver den mot venstre og den andre skyver den mot høyre, vil den bare bevege seg hvis den ene kreftene er større enn den andre. Hvis de har nøyaktig samme styrke, vil objektet bare holde seg der det er.
En måte å forestille seg dette er å tenke på et sett med vekter, med vekter på hver side av det. Vekten trekkes ned av tyngdekraften, og det eneste som påvirker hvor mye tyngdekraften trekker dem, er hvor mye masse det er. Hvis du har like mye masse på begge sider, forblir skalaen stille. Vekten beveger seg bare hvis du bokstavelig talt gjør den ubalansert når det gjelder masse. Forskjellen i masse betyr at kreftene som virker på begge sider av skalaen er ubalanserte, og slik at skalaen beveger seg.
Å forestille seg konstant bevegelse i samme hastighet er vanskeligere fordi du ikke møter dette i det daglige livet. Tenk på hva som ville skje hvis du hadde en lekebil som satt på en perfekt glatt (friksjonsfri) overflate og det ikke var luft i rommet. Bilen ville forbli stille med mindre den ble presset, som beskrevet ovenfor. Men hva skjer etter dyttet? Det er ingen friksjon med overflaten for å bremse den ned og ingen luft for å bremse den ned. Overflaten balanserer tyngdekraften (av noe som kalles "normal reaksjon", relatert til Newtons tredje lov), og det er ingen krefter som virker på den fra venstre eller høyre. I denne situasjonen ville bilen fortsette å kjøre i samme hastighet langs overflaten. Hvis overflaten var uendelig lang, ville bilen fortsette å bevege seg i den hastigheten for alltid.
Newtons andre lov: Hva er kraft?
Newtons andre lov definerer begrepet makt. Den sier at kraften som påføres et objekt er lik massen multiplisert med akselerasjonen kraften forårsaker. I symboler er dette:
F = ma
Kraftenheten er Newton - for å erkjenne personen som definerte den - som er en kortfattet måte å si kilogram-meter per sekund i kvadrat (kg m / s2). Hvis du har en masse på 1 kg, og du vil akselerere den med 1 m / s hvert sekund, må du bruke en kraft på 1 N.
Å skrive Newtons lov på følgende måte bidrar til å tydeliggjøre sammenhengen mellom kraft og bevegelse:
Akselerasjon til venstre forteller oss hvor mye noe beveger seg. Høyre side viser at en større kraft fører til mer bevegelse hvis massen til objektet er den samme. Hvis en bestemt kraft påføres, viser denne ligningen også at akselerasjonsmengden avhenger av massen du prøver å bevege deg. Et større, tyngre objekt beveger seg mindre enn et mindre, lettere objekt som utsettes for samme størrelse. Hvis du sparker en fotball, vil den bevege seg mye mer enn om du sparker en bowlingkule med samme styrke.