เมื่อ Sir Isaac Newton ตีพิมพ์ Philosophiae Naturalis Principia Mathematica ในปี ค.ศ. 1687 เขาได้เปลี่ยนโลกของฟิสิกส์ไปตลอดกาล งานของนิวตันคือกระดูกสันหลังของ กลศาสตร์คลาสสิกมีประโยชน์สำหรับการอธิบายทุกอย่างตั้งแต่การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ไปจนถึงการเคลื่อนไหวที่คุณพบในชีวิตประจำวัน
โดยเฉพาะนิวตัน New กฎการเคลื่อนที่สามข้อ อธิบายการเคลื่อนไหว "ทุกวัน" โดยสร้างจากผลงานของอริสโตเติลและกาลิเลโอเพื่อให้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำของกฎฟิสิกส์พื้นฐานที่สุดบางข้อ
ในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์จำเป็นต่อการอธิบายการเคลื่อนที่ของอะตอมอะตอมได้อย่างแม่นยำ อนุภาคหรือวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากหรือเคลื่อนที่เร็ว นักวิทยาศาสตร์ยังคงใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันในปัจจุบัน สถานการณ์
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่หนึ่งของนิวตัน
กฎข้อแรกตามที่ห้องเรียนฟิสิกส์กำหนดไว้ว่า: “วัตถุที่อยู่นิ่งจะนิ่งและวัตถุเคลื่อนที่ อยู่ในการเคลื่อนที่สม่ำเสมอด้วยความเร็วเท่ากันและไปในทิศทางเดียวกัน เว้นแต่จะกระทำโดยความไม่สมดุล บังคับ."
บางครั้งก็เรียกว่า กฎความเฉื่อย เพราะมันอธิบายแนวโน้มของวัตถุที่จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง (ไม่ว่าจะกำลังเคลื่อนที่หรือนิ่งอยู่) เว้นแต่จะใช้แรงภายนอก โปรดทราบว่าคุณต้องมีแรง "ไม่สมดุล" เพื่อเปลี่ยนความเร็วของวัตถุ แรงสองแรงเท่ากันที่ผลักไปในทิศทางตรงกันข้ามก็จะตัดกันออกไป
สิ่งนี้อาจดูแปลกบนโลกเพราะทุกสิ่งที่เคลื่อนไหวในที่สุดก็หยุดนิ่ง แต่นี่เป็นเพียงเพราะสิ่งต่าง ๆ เช่นแรงเสียดทานและแรงต้านของอากาศ หากคุณเหยียบคันเร่งในรถยนต์ ในที่สุดมันก็จะหยุดนิ่งเพราะสิ่งเหล่านี้ แรงที่ไม่สมดุล – คุณต้องเหยียบคันเร่งเพื่อให้สมดุลกับแรงและไปต่อที่ a ความเร็วคงที่ หากคุณผลักวัตถุในอวกาศ (ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดแรงโน้มถ่วง) วัตถุนั้นจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วเท่าเดิมจนกว่าจะพบกับแรงอื่น
เคล็ดลับ
วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่หรือหยุดนิ่งเมื่อไม่มีแรงสุทธิกระทำต่อวัตถุ
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน
กฎข้อที่สอง เกี่ยวข้องกับกำลังสุทธิ Fสุทธิ นำไปใช้กับวัตถุกับผลิตภัณฑ์ของมวลของวัตถุ ม และเกิดความเร่ง . กฎข้อที่ 2 ถูกระบุทางคณิตศาสตร์ดังนี้:
F_{net}=หม่า
ในคำ, สุทธิแรงเท่ากับมวลคูณความเร่ง. ดังนั้น หากคุณใช้แรงสุทธิ 1 นิวตัน (1 นิวตัน) กับวัตถุที่มีมวล 1 กิโลกรัม คุณจะทำให้มันเร่งความเร็วที่ 1 เมตร/วินาที2 ตราบใดยังใช้กำลัง กฎหมายระบุไว้อย่างชัดเจนมากขึ้นว่า:
\bm{F_{net}}=m\bm{a}
ตัวหนายอมรับว่า แรงและความเร่งคือ เวกเตอร์ เพราะทิศทางของแรงและความเร่งนั้นนำเข้ามารวมถึงขนาดของมันด้วย ในทางปฏิบัติจะมีหลายอย่าง ส่วนประกอบ ของแต่ละทิศทางไปในทิศทางที่แตกต่างกัน และคุณจำเป็นต้องใช้การบวกเวกเตอร์เพื่ออธิบายแรงและการเคลื่อนที่ของวัตถุในสองหรือสามมิติอย่างเต็มที่
สิ่งนี้อธิบายว่าแรง "ไม่สมดุล" คืออะไร: แรง 5 N ใน x ทิศทางจะถูกยกเลิกโดยแรง 5 N ใน -x ทิศทาง แต่ถ้าแรงที่สองอยู่ใน y ทิศทาง พวกมันจะรวมกันเป็นแรงสุทธิและทำให้เกิดการเคลื่อนที่ (เช่น ความเร่ง) ในทิศทางที่คุณสามารถคำนวณได้จากส่วนประกอบ
กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สามของนิวตัน
ของนิวตัน กฎข้อที่สาม มักกล่าวไว้ว่า "สำหรับทุกๆ การกระทำย่อมมีปฏิกิริยาที่เท่ากันและตรงกันข้าม" แต่สูตรที่ละเอียดกว่านั้นจะเป็น: ถ้า an วัตถุออกแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นที่สอง วัตถุชิ้นที่สองออกแรงกระทำที่มีขนาดเท่ากันและมีทิศทางตรงกันข้ามกับวัตถุชิ้นแรก วัตถุ.
กล่าวอีกนัยหนึ่ง แรงทั้งหมดในจักรวาลมาเป็นคู่ จากแรงผลักดันที่คุณรู้สึกเมื่อคุณพยายาม ผลักกำแพงให้ลากโลกให้ดวงอาทิตย์ตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์บน โลก.
วิธีที่ดีที่สุดที่จะเข้าใจสิ่งนี้คือการคิดถึง แรงปกติ. เมื่อวัตถุวางอยู่บนพื้นดิน วัตถุนั้นทำแรงกดลงบนพื้นเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (its น้ำหนัก) และพื้นกำลังออกแรงขึ้นบนวัตถุที่มีขนาดเท่ากันทุกประการ เรียกว่าแรงตั้งฉาก หากไม่มีสิ่งนี้ วัตถุจะยังคงเร่งความเร็วลงไปที่ศูนย์กลางของโลก ซึ่งคุณจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนในครั้งต่อไปที่คุณพยายามนั่งบนเก้าอี้!
เมื่อคุณเดิน เท้าของคุณจะกดลงบนพื้นและพื้น ดันกลับขึ้นกับเท้าของคุณ ตามกฎข้อที่สามของนิวตัน ซึ่งช่วยขับเคลื่อนคุณไปข้างหน้า