Isaac Newton gav den bästa beskrivningen av kopplingarna mellan kraft och rörelse i sina tre berömda lagar, och att lära sig om dem är en viktig del av att lära sig fysik. De berättar vad som händer när en kraft appliceras på en massa och definierar också nyckelbegreppet kraft. Om du vill förstå förhållandet mellan kraft och rörelse är de två första av Newtons lagar de viktigaste att överväga, och de är lätta att ta itu med. De förklarar att varje förändring från att flytta till att inte röra sig eller tvärtom kräver en obalanserad kraft och att rörelsemängden är proportionell mot kraftens storlek och omvänt proportionell mot objektets massa.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Om det inte finns någon kraft, eller om de enda krafterna är perfekt balanserade, förblir ett objekt antingen stilla eller fortsätter att röra sig i exakt samma hastighet. Endast obalanserade krafter orsakar förändringar i ett objekts hastighet, inklusive att ändra dess hastighet från noll (dvs. stationär) till mer än noll (rör sig).
Newtons första lag: obalanserad styrka och rörelse
Newtons första lag säger att ett objekt antingen kommer att vara i vila (inte i rörelse) eller i rörelse vid exakt samma hastighet och i exakt samma riktning såvida det inte påverkas av en "obalanserad" tvinga. I enklare termer står det att något bara rör sig om något annat driver det, och att saker bara stannar, ändrar riktning eller börjar röra sig snabbare om något driver det.
Att förstå innebörden av "obalanserad kraft" klargör denna lag. Om två krafter verkar på ett objekt, den ena skjuter den åt vänster och den andra trycker den åt höger, kommer den bara att röra sig om en av krafterna är större än den andra. Om de har exakt samma styrka kommer objektet bara att stanna där det är.
Ett sätt att föreställa sig detta är att tänka på en uppsättning vågar med vikter på vardera sidan om den. Vikten dras ner av tyngdkraften, och det enda som påverkar hur mycket tyngdkraften drar dem är hur mycket massa det finns. Om du har samma mängd massa på båda sidor förblir skalan still. Skalan rör sig bara om du bokstavligen gör den obalanserad i termer av massa. Skillnaden i massor innebär att de krafter som verkar på båda sidor av skalan är obalanserade och så att skalan rör sig.
Att föreställa sig konstant rörelse i samma hastighet är svårare eftersom du inte stöter på detta i det dagliga livet. Tänk på vad som skulle hända om du hade en leksaksbil som satt på en helt slät (friktionsfri) yta och det inte fanns luft i rummet. Bilen skulle stanna still om den inte skjuts, som beskrivs ovan. Men vad händer efter push? Det finns ingen friktion med ytan för att sakta ner den och ingen luft för att sakta ner den. Ytan balanserar tyngdkraften (med något som kallas ”normal reaktion”, relaterad till Newtons tredje lag), och det finns inga krafter som verkar på den från vänster eller höger. I denna situation skulle bilen fortsätta att köra i samma hastighet längs ytan. Om ytan var oändligt lång skulle bilen fortsätta att röra sig med den hastigheten för alltid.
Newtons andra lag: vad är kraft?
Newtons andra lag definierar begreppet kraft. Den säger att den kraft som appliceras på ett objekt är lika med dess massa multiplicerad med accelerationen som kraften orsakar. I symboler är detta:
F = ma
Enheten för kraft är Newton - att erkänna den person som definierade den - vilket är ett kortfattat sätt att säga kilogram-meter per sekund i kvadrat (kg m / s2). Om du har en massa på 1 kg och vill accelerera den med 1 m / s varje sekund måste du använda en kraft på 1 N.
Att skriva Newtons lag på följande sätt hjälper till att klargöra sambandet mellan kraft och rörelse:
Acceleration till vänster berättar för oss hur mycket något rör sig. Den högra sidan visar att en större kraft leder till mer rörelse om massan av objektet är densamma. Om en specifik kraft appliceras visar denna ekvation också att accelerationsmängden beror på massan du försöker flytta. Ett större, tyngre föremål rör sig mindre än ett mindre, lättare föremål som utsätts för samma storlek. Om du sparkar en fotboll kommer den att röra sig mycket mer än om du sparkar en bowlingboll med samma styrka.
