قوانین حرکت نیوتن / نیوتن برای حرکت سه قانون معرفی کرد که تا به امروز بسیار کاربردی است . در ادامه این سه قانون را برای شما توضیح خواهیم داد .
قبل از صحبت راجع به قوانین حرکت نیوتن بهتر است که کمی نیوتن را بشناسید .
نیوتن کیست ؟
نیوتن فیزیک دان ، ستاره شناس ، ریاضی دان و نظریه پردازی است که متولد انگلیس است و در سال 1642 به دنیا آمد . به دلیل عدم علاقه او به کار در مزرعه خانوادگی برای تحصیل به دانشگاه کمبریج انگلستان رفت . نیوتن به علوم و کشفیات دانشمندان قبلی خود از جمله گالیله علاقه بسیاری داشت . نیوتن همواره سعی می کرد قوانین حاکم بر جهان هستی و کشفیات خودش را به زبان ریاضی بیان کند . بنابراین برای کشفیات خود فرمول هایی را نیز به دست می آورد . برای قوانین جاذبه و قوانین حرکت فرمول هایی را تعیین کرد که تا به امروز از آن ها استفاده می شود . همه ی قوانین نیوتن ، فرمول های ریاضی هستند که حرکت اشیا را وقتی نیرویی به آن ها وارد می شود شرح می دهند . یکی دیگر از دستاوردهای نیوتن این بود که نیوتن کتابی تحت عنوان پایه های ریاضیاتی فلسفه طبیعی را نیز در طول زندگی خود منتشر کرد که در آن تمام قوانین و کشفیات خود را نوشت .
یکی از مباحثی که نیوتن راجع به آن صحبت و آن را کشف کرده است ، قانون جاذبه است . جاذبه همان نیرویی است که اشیا را به سمت زمین می کشاند . اولین بار جرقه ی این فکر توسط افتادن یک سیب از درخت به ذهن نیوتن رسید . برای نیوتن جالب بود که چرا سیب وقتی از درخت جدا شد به سمت پایین کشیده شد ؟ و چرا این سیب به جهت های دیگر حرکت نکرد ؟ نیوتن همچنین در رابطه با قانون جاذبه ی بین دو جسم نیز تحقیقاتی را انجام داده است و این را بیان کرده که اجسام بزرگتر نیروی جاذبه ی بیشتری را دارند و می توانند اجسام کوچکتر را به سمت خودشان بکشانند .
همان طور که در بالا اشاره کردیم نیوتن در مورد ماه ، سیارات و ستاره ها تحقیقات بسیار زیادی را انجام داده است و یکی از نتایج حاصل از این تحقیقات این بود که ، نیوتن توانست این را ثابت کند که زمین و سیارات در یک مدار بیضوی به دور خورشید می چرخند و این فرضیه که زمین در یک مدار دایره ای شکل به دور خورشید می چرخد را رد کرد . نیوتن همچنین راجع سه قانون مهم در مورد حرکت اشیا را بیان کرد که تا به امروز کاربردهای بسیاری را دارند . در ادامه به شرح این قوانین می پردازیم .
قانون اول نیوتن:
قانون اول از سری قوانین حرکت نیوتن می گوید:وقتی به یک جسم نیرویی وارد نشود یا برآیند نیروهای وارد شده صفر باشد جسم تمایل دارد وضعیت کنونی خودش را حفظ کند یا به عبارت دیگر می توان گفت جسمی که در حالت سکون و بی حرکت باشد در صورتی که هیچ نیرویی به آن وارد نشود تمایل دارد در همان حالت بی حرکتی و سکون خود باقی بماند و همچنین جسمی که با سرعت ثابت و به صورت یکنواخت (با شتاب صفر) در حال حرکت باشد در صورتی که هیچ نیرویی به آن وارد نشود تمایل دارد با همان سرعت ثابت به مسیر خود ادامه دهد.
برای مثال وقتی شما در ماشین نشستید و ماشین با سرعت ثابت در حال حرکت است در صورتی که یهویی ترمز بگیرید مقداری به جلو پرتاب می شوید علت این امر همین قانون اول نیوتن است،بدن شما تمایل دارد با همان سرعت ثابت به مسیر خود ادامه دهد. استفاده از کمربند ایمنی در هنگام رانندگی به علت پیروی از همین قانون و با هدف حفظ سلامتی است .
یکی دیگر از مواردی که این قانون را می شود در آن مشاهده کرد این است که ورزشکاری که می خواهد پرش از مانع را انجام دهد ابتدا کمی به عقب برمیگردد تا مسافتی را بدود این کار را برای غبلبه بر همین قانون انجام می دهد .
قانون دوم نیوتن
این قانون می گوید :مجموع نیروهایی که به جسم وارد می شود با شتابی که متناسب با جرم جسم است برابر است .به عبارت دیگری می شود گفت که وقتی نیرویی به یک جسم وارد می شود جسم در همان جهتی که نیرو به آن وارد شده است شتاب میگیرد وحرکت می کند. رابطه ی میان نیرو و شتاب رابطه ای مستقیم است یعنی هر چه نیروی بیشتری وارد شود جسم شتاب بیشتری میگیرد و برعکس . برای این قانون فرمولی وجود دارد : F=ma
در این فرمول F برابر است با نیروی وارد شده بر جسم ، m برابر است با جرم جسم و a برابر است با شتاب جسم . توسط این فرمول می توان با داشتن شتاب جسم و جرم جسم ،نیروی وارد شده به جسم را محاسبه کرد و همچنین با داشتن میزان نیروی وارد شده به جسم ،شتاب حرکت جسم را حساب کرد.
در صورتی که چندین نیرو به یک جسم وارد شوند ، برآیند نیروهای وارد شده به جسم را محاسبه کرده و مد نظر قرار می دهیم.
یکی از مثال هایی که می شود برای این قانون زد این است که هنگامی که دو گروه در حال بازی طناب کشی هستند . هر کدام از گرو ها از دو سمت نیروی زیادی را به طناب وارد می کنند اما طناب در نهایت به جهتی حرکت می کند که نیروی بیشتری وارد می کند یعنی برآیند نیروی وارد شده مد نظر است . به این قانون ، قانون واقعی هم گفته می شود .
قانون سوم نیوتن
این قانون به قانون کنش و واکنش معروف است. این قانون می گوید: هر عملی ، عکس العملی دارد به عبارت دیگه وقتی یک جسمی به جسم دیگری نیرویی وارد می کند ،آن جسم هم به جسم اول نیرویی هم اندازه و خلاف جهت نیروی اول وارد میکند. مثلا وقتی شما یک دیوار را با دست هل می دهید یک نیرو از سمت شما به سمت دیوار وارد می شود و در مقابل نیرویی به همان اندازه و در خلاف جهت یعنی از سمت دیوار به شما وارد می شود . به دلیل اینکه این دو نیرو با هم ، هم اندازه و برابر هستند یکدیگر را خنثی می کنند .
برای ساخت موشک ها ، شناور ها ، ترازوها و بسیاری از وسایل نقلیه از این قانون پیروی می کنند و بر این اساس بسیاری از وسیله ها را در صنعت می سازند . مثلا گازهای خروجی از موشک با شدت به سمت زمین نیرو وارد می کنند و زمین نیز همین نیرو را با همان شدت به موشک وارد می کند و باعث پرتاب موشک می شود .
ساده ترین مثال برای این قاون راه رفتن است . وقتی که در حال راه رفتن هستید پای شما نیرویی را به زمین وارد می کند ، زمین هم نیرویی با همان شدت به پای شما وارد می کند و پای شما را هل می دهد و باعث حرکت شما رو به جلو می شود .
نیوتن علاوه بر تمامی قوانین بالا راجع به حرکت ماه ، فاصله ماه از زمین ، جاذبه های بین سیارات ف چگونگی چرخیدن سیارات تحقیقات بسیار زیادی را انجام داده است و نتایج تحقیقاتش مسیر بسیار بزرگی را به روی علم و دانشمندان گشود و دیدگاه مردم را در مورد بسیاری از موضوعات جهان هستی تغییر داد .
همچنین ببینید: جزوه شیمی دهم