Περιεχόμενο
- Ανάπτυξη της Κλασικής Φυσικής
- Πρώτος Νόμος: Αδράνεια
- Δεύτερος Νόμος: Δύναμη και Επιτάχυνση
- Τρίτος Νόμος: Δράση και Αντίδραση
Το να παίζεις χόκεϊ, να οδηγείς ένα αυτοκίνητο και να κάνεις μια βόλτα είναι όλα τα καθημερινά παραδείγματα νόμων της κίνησης Newton. Συγκεντρώθηκαν το 1687 από τον αγγλικό μαθηματικό Isaac Newton, οι τρεις κύριοι νόμοι περιγράφουν τις δυνάμεις και την κίνηση αντικειμένων στη Γη και σε όλο το σύμπαν.
Ανάπτυξη της Κλασικής Φυσικής
Οι φιλόσοφοι έχουν μελετήσει την κίνηση αντικειμένων από τους αρχαίους χρόνους. Αφού παρατήρησε την κίνηση του ήλιου, των αστεριών και των πλανητών, ο Έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης και αργότερα ο Πτολεμαίος πίστευαν ότι η Γη ήταν το κέντρο του σύμπαντος. Στην Ευρώπη του 16ου αιώνα, ο Πολωνός μαθηματικός Νικόλας Κοπέρνικος αμφισβήτησε αυτή τη θεωρία, τοποθετώντας τον ήλιο στο κέντρο του ηλιακού συστήματος με πλανήτες γύρω του. Τον επόμενο αιώνα, ο γερμανός φυσικός Johannes Kepler περιέγραψε τις ελλειπτικές τροχιές των πλανητών και ο Ιταλός μαθηματικός και αστρονόμος Galileo Galilei διεξήγαγαν πειράματα για τη μελέτη των κινήσεων των βλημάτων. Ο Isaac Newton συνόψισε αυτό το έργο σε μια μαθηματική ανάλυση και εισήγαγε την έννοια της δύναμης και τους τρεις νόμους της κίνησης.
Πρώτος Νόμος: Αδράνεια
Ο πρώτος νόμος Newton, ο οποίος ονομάζεται επίσης και ο νόμος της αδράνειας, δηλώνει ότι ένα αντικείμενο παραμένει σε κατάσταση ηρεμίας ή συνεχίζει σε ομοιόμορφη κίνηση, εκτός εάν υποχρεωθεί να αλλάξει με τη δράση μιας εξωτερικής δύναμης. Η τάση του αντικειμένου να παραμένει σε ηρεμία ή να διατηρεί σταθερή ταχύτητα ονομάζεται αδράνεια και η αντίσταση του στην απόκλιση από την αδράνεια ποικίλλει ανάλογα με τη μάζα του. Χρειάζεται σωματική προσπάθεια - μια δύναμη - για να ξεπεραστεί η αδράνεια ενός ατόμου να βγει από το κρεβάτι το πρωί. Ένα ποδήλατο ή ένα αυτοκίνητο θα συνεχίσει να κινείται εκτός αν ο οδηγός ή ο οδηγός εφαρμόσει μια δύναμη τριβής μέσω των φρένων για να τον σταματήσει. Ένας οδηγός ή ένας επιβάτης σε κινούμενο αυτοκίνητο που δεν φοράει ζώνη ασφαλείας θα πέσει προς τα εμπρός όταν το αυτοκίνητο σταματήσει ξαφνικά επειδή παραμένει σε κίνηση. Μια ζώνη ασφαλείας που έχει στερεωθεί παρέχει μια δύναμη συγκράτησης στην κίνηση του συνοδηγού ή του οδηγού.
Δεύτερος Νόμος: Δύναμη και Επιτάχυνση
Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα ορίζει τη σχέση μεταξύ της μεταβολής της ταχύτητας ενός κινούμενου αντικειμένου - της επιτάχυνσής του - και της δύναμης που ασκείται επ 'αυτού. Αυτή η δύναμη ισούται με τη μάζα του αντικειμένου πολλαπλασιασμένη με την επιτάχυνσή του. Χρειάζεται μια μικρότερη επιπλέον δύναμη για να προωθήσει ένα μικρό γιοτ στη θάλασσα από το να προωθήσει ένα supertanker επειδή το τελευταίο έχει μεγαλύτερη μάζα από την πρώτη.
Τρίτος Νόμος: Δράση και Αντίδραση
Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα δηλώνει ότι δεν υπάρχουν απομονωμένες δυνάμεις. Για κάθε δύναμη που υπάρχει, ένα με ίσο μέγεθος και αντίθετη κατεύθυνση ενεργεί εναντίον του: δράση και αντίδραση. Για παράδειγμα, μια μπάλα που ρίχνεται στο έδαφος ασκεί μια προς τα κάτω δύναμη. σε απάντηση, το έδαφος ασκεί μια ανοδική δύναμη στην μπάλα και αναπηδά. Ένα άτομο δεν μπορεί να περπατήσει στο έδαφος χωρίς τη δύναμη τριβής του εδάφους. Όταν κάνει ένα βήμα μπροστά, ασκεί μια προς τα πίσω δύναμη στο έδαφος. Το έδαφος αποκρίνονται ασκώντας μια δύναμη τριβής προς την αντίθετη κατεύθυνση επιτρέποντας στον περιπατητή να προχωρήσει προς τα εμπρός, καθώς κάνει ένα ακόμα βήμα με το άλλο πόδι του.