Νόμοι του Νεύτωνα (περίληψη): τι είναι, τύποι και παραδείγματα

Τι είναι οι νόμοι του Νεύτωνα;

Οι νόμοι του Νεύτωνα είναι τρεις αρχές που περιγράφουν την κίνηση των σωμάτων, που βασίζεται σε ένα αδρανειακό σύστημα αναφοράς (πραγματικές δυνάμεις με σταθερή ταχύτητα).

Οι τρεις νόμοι του Νεύτωνα είναι:

• Πρώτος νόμος ή νόμος αδράνειας. Δεύτερος νόμος ή θεμελιώδης νόμος της δυναμικής. Τρίτος νόμος ή αρχή της δράσης και της αντίδρασης.

Αυτοί οι νόμοι σχετικά με τη σχέση μεταξύ της δύναμης, της ταχύτητας και της κίνησης των σωμάτων αποτελούν τη βάση της κλασικής μηχανικής και της φυσικής, και διατυπώθηκαν από τον Άγγλο φυσικό και μαθηματικό Isaac Newton, το 1687.

Ο πρώτος νόμος του Νεύτωνα: ο νόμος της αδράνειας

Ο νόμος της αδράνειας ή του πρώτου νόμου υποδηλώνει ότι ένα σώμα θα παραμείνει σε ηρεμία ή σε ευθεία κίνηση με σταθερή ταχύτητα, εκτός εάν εφαρμόζεται εξωτερική δύναμη.

Με άλλα λόγια, δεν είναι δυνατό για ένα σώμα να αλλάξει την αρχική του κατάσταση (είτε σε κατάσταση ηρεμίας είτε σε κίνηση) εκτός εάν παρέμβει μία ή περισσότερες δυνάμεις.

Ο πρώτος τύπος νόμου του Νεύτωνα είναι:

Σ F = 0 ↔ dv / dt = 0

Εάν η καθαρή δύναμη (Σ F) που εφαρμόζεται σε ένα σώμα είναι ίση με το μηδέν, η επιτάχυνση του σώματος, που προκύπτει από τη διαίρεση μεταξύ ταχύτητας και χρόνου (dv / dt), θα είναι επίσης ίση με το μηδέν.

Ένα παράδειγμα του πρώτου νόμου του Νεύτωνα είναι η μπάλα σε κατάσταση ηρεμίας. Για να κινηθεί, απαιτεί ένα άτομο να το κλωτσήσει (εξωτερική δύναμη). Διαφορετικά, θα παραμείνει σε ηρεμία. Από την άλλη πλευρά, όταν η μπάλα είναι σε κίνηση, μια άλλη δύναμη πρέπει επίσης να παρέμβει ώστε να μπορεί να σταματήσει και να επιστρέψει στην κατάσταση ηρεμίας της.

Αν και αυτός είναι ο πρώτος από τους προτεινόμενους νόμους κίνησης του Νεύτωνα, αυτή η αρχή είχε ήδη διατυπωθεί από το Galileo Galilei στο παρελθόν, για τον οποίο ο τελευταίος πιστώνεται για τη συγγραφή του και ο Νεύτωνας για τη δημοσίευσή του.

Δείτε επίσης: Φυσική.

Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: θεμελιώδης νόμος της δυναμικής

Ο θεμελιώδης νόμος της δυναμικής, ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα ή ο θεμελιώδης νόμος υποδηλώνει ότι η καθαρή δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα σώμα είναι ανάλογη με την επιτάχυνση που αποκτά στην πορεία του.

Ο τύπος του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα είναι:

F = μα

Η καθαρή δύναμη (F) είναι ίση με το προϊόν που προκύπτει από τη μάζα (m), εκφρασμένη σε kg, με την επιτάχυνση (a), εκφραζόμενη σε m / s2 (μέτρο ανά δευτερόλεπτο τετράγωνο).

Αυτός ο τύπος ισχύει μόνο εάν η μάζα είναι σταθερή. Όταν η μάζα του σώματος είναι μεταβλητή, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η ποσότητα της κίνησης, η οποία είναι το προϊόν της μάζας του αντικειμένου επί την ταχύτητα του (mv).

Σε αυτήν την περίπτωση, ο τύπος του νόμου της δυναμικής θα ήταν:

F = d (mv) / dt

Η δύναμη (F) είναι ίση με το παράγωγο της ορμής (d (mv) μεταξύ του παραγώγου του χρόνου (dt).

Ένα παράδειγμα του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα μπορεί να φανεί τοποθετώντας μπάλες διαφορετικής μάζας σε επίπεδη επιφάνεια και εφαρμόζοντας την ίδια δύναμη σε αυτές. Η ελαφρύτερη μπάλα θα κινηθεί γρηγορότερα από εκείνη με μεγαλύτερη μάζα.

Αυτός είναι ίσως ένας από τους πιο σημαντικούς νόμους κίνησης στην κλασική φυσική, καθώς απαντά στο ερώτημα ποια είναι η δύναμη και πώς πρέπει να υπολογιστεί.

Δείτε επίσης το Dynamics.

Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα: αρχή της δράσης και της αντίδρασης

Το τρίτο αξίωμα του Νεύτωνα λέει ότι κάθε δράση δημιουργεί μια ίση αντίδραση, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ο τύπος του νόμου της δράσης και της αντίδρασης είναι:

F _1-2 = F _2-1

Η δύναμη του σώματος 1 στο σώμα 2 (F _1-2) ή η δύναμη δράσης είναι ίση με τη δύναμη του σώματος 2 στο σώμα 1 (F _2-1) ή τη δύναμη αντίδρασης. Η δύναμη αντίδρασης θα έχει την ίδια κατεύθυνση και μέγεθος με τη δύναμη δράσης, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ένα παράδειγμα του τρίτου νόμου του Νεύτωνα μπορεί να φανεί όταν πρέπει να μετακινήσουμε έναν καναπέ ή οποιοδήποτε βαρύ αντικείμενο. Η δύναμη δράσης που εφαρμόζεται στο αντικείμενο το κάνει να κινείται, αλλά ταυτόχρονα δημιουργεί μια δύναμη αντίδρασης προς την αντίθετη κατεύθυνση που αντιλαμβανόμαστε ως αντίσταση αντικειμένου.

Δείτε επίσης Τύποι κινήσεων.

Ο τέταρτος νόμος του Νεύτωνα: παγκόσμιος νόμος της βαρύτητας

Το αξίωμα αυτού του νόμου της φυσικής αναφέρει ότι η ελκυστική δύναμη δύο σωμάτων είναι ανάλογη με το προϊόν των μαζών τους.

Η ένταση αυτής της έλξης θα είναι ισχυρότερη όσο πιο κοντά και πιο μαζικά είναι τα σώματα.

Ο τέταρτος τύπος νόμου του Νεύτωνα είναι:

F = G m1.m2 / d2

Η δύναμη που ασκείται μεταξύ των δύο σωμάτων με μάζα (F) είναι ίση με την καθολική σταθερά βαρύτητας (G). Αυτή η σταθερά επιτυγχάνεται διαιρώντας το προϊόν των δύο εμπλεκόμενων μαζών (m1.m2) με την απόσταση που τα χωρίζει, τετράγωνο (d2).

Έχουμε ένα παράδειγμα του τέταρτου νόμου του Νεύτωνα στη βαρυτική έλξη που ασκούν δύο μπάλες μπόουλινγκ . Όσο πιο κοντά είναι ο ένας στον άλλο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ελκυστική δύναμη.

Δείτε επίσης:

• Βαρύτητα. Κλάδοι της φυσικής.