قوانین حرکتی نیوتن: بررسی و توضیح سه قانون اساسی فیزیک

قوانین حرکت نیوتون به ما کمک می کند تا بفهمیم اجسام چگونه در حالت سکون، در حال حرکت و در هنگام تأثیر نیروها بر روی آن ها رفتار می کنند. سه قانون حرکت وجود دارد. در اینجا توصیفی از قوانین حرکت سر آیزاک نیوتون و خلاصه ای از معنای آن ها آورده شده است.

قانون اول حرکت نیوتون

قانون اول حرکت نیوتون بیان می کند که یک جسم در حرکت تمایل دارد که در حرکت باقی بماند مگر اینکه نیروی خارجی بر آن تأثیر بگذارد. به طور مشابه، اگر جسمی در حالت سکون باشد، در آن حالت باقی می ماند مگر اینکه نیروی نامتعادل بر آن تأثیر کند. قانون اول حرکت نیوتون همچنین به عنوان قانون اینرسی شناخته می شود.

منظور از قانون اول نیوتون این است که اجسام به طور پیش بینی شده رفتار می کنند. اگر یک توپ روی میز شما نشسته باشد، به خودی خود حرکت نخواهد کرد یا از میز نیفتد مگر اینکه نیرویی بر آن تأثیر بگذارد. اجسام در حال حرکت، جهت خود را تغییر نمی دهند مگر اینکه نیرویی باعث تغییر مسیر آن ها شود.

همانطور که می دانید، اگر یک بلوک را روی میز بکشید، در نهایت متوقف می شود به جای اینکه به طور نامحدود ادامه یابد. این به دلیل این است که نیروی اصطکاک با حرکت ادامه دار مخالف است. اگر یک توپ را در فضا پرتاب کنید، مقاومت کمتری وجود دارد و توپ به مسافت بسیار بیشتری ادامه خواهد یافت.

قانون دوم حرکت نیوتون

قانون دوم حرکت نیوتون بیان می کند که وقتی نیرویی بر یک جسم اعمال می شود، باعث شتاب آن جسم می گردد. هر چه جرم جسم بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای شتاب دادن به آن نیاز است. این قانون می تواند به این صورت نوشته شود: نیروی برابر است با جرم ضربدر شتاب یا:

F = m * a

راه دیگری برای بیان قانون دوم این است که بگوییم برای حرکت یک جسم سنگین به نیروی بیشتری نسبت به یک جسم سبک نیاز است. ساده است، درست است؟ این قانون همچنین شتاب منفی یا کاهش سرعت را توضیح می دهد. می توانید شتاب منفی را به عنوان شتاب با علامت منفی در نظر بگیرید. به عنوان مثال، توپی که از بالای تپه پایین می رود به دلیل تأثیر جاذبه در همان جهت حرکت، سریع تر حرکت می کند (شتاب مثبت). اگر یک توپ به سمت بالای تپه غلتیده شود، نیروی جاذبه در جهت مخالف حرکت بر آن تأثیر می گذارد (شتاب منفی یا توپ کاهش سرعت می یابد).

قانون سوم حرکت نیوتون

قانون سوم حرکت نیوتون بیان می کند که برای هر عمل، واکنش برابر و متضادی وجود دارد.

این به این معنی است که فشار به یک جسم باعث می شود آن جسم به همان مقدار اما در جهت مخالف به شما فشار بیاورد. به عنوان مثال، هنگامی که روی زمین ایستاده اید، بر زمین به سمت پایین فشار می آورید و زمین نیز با همان شدت به سمت بالا بر شما فشار می آورد.

تاریخچه قوانین حرکت نیوتون

سر آیزاک نیوتون سه قانون حرکت نیوتون را در سال 1687 در کتابی به نام "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" (یا به سادگی "پرینسیپیا") معرفی کرد. همین کتاب همچنین به نظریه جاذبه پرداخت. این یک جلد قوانین اصلی را توصیف می کند که هنوز هم در مکانیک کلاسیک امروز استفاده می شود.