- Kakšni so Newtonovi zakoni?
- Newtonov prvi zakon ali zakon vztrajnosti
- Drugi zakon ali temeljni zakon dinamike
- Tretji zakon ali načelo delovanja in reakcije
- Življenjepis Isaaca Newtona
Pojasnimo, kaj so Newtonovi zakoni, kako razlagajo vztrajnost, dinamiko in načelo dejanje-reakcija.
Kakšni so Newtonovi zakoni?
Newtonovi zakoni ali Newtonovi zakoni gibanja so tri temeljna načela, na katerih temelji klasična mehanika, ena od vej fizično. V svojem delu jih je postavil Sir Isaac Newton Philosohiae naturalis principia mathematica ("Matematični principi naravne filozofije") iz 1687.
Ta niz fizikalnih zakonov je revolucioniral osnovne koncepte o premikanje teles, ki jih je imelo človeštvo. Skupaj s prispevki Galilea Galileija predstavlja osnovodinamično. V kombinaciji zUniverzalni gravitacijski zakon Alberta Einsteina, nam omogoča izpeljati in razložiti Keplerjeve zakone o gibanju planetov.
Vendar pa Newtonovi zakoni veljajo le znotraj inercialnih referenčnih okvirov, torej tistih, ki niso pospešeni in v katere posegajo le realne sile. Poleg tega ti zakoni veljajo za predmete, ki se premikajo s hitrostjo, ki je veliko počasnejša od hitrosti svetlobna hitrost (300.000 km/s).
Newtonovi zakoni izhajajo iz obravnavanja gibanja kot premik od enega predmeta z enega kraja na drugega, ob upoštevanju kraja, kjer se pojavi, ki se lahko tudi premika s konstantno hitrostjo glede na drugo mesto.
Newtonov prvi zakon ali zakon vztrajnosti
The Prvi Newtonov zakon je v nasprotju z načelom, oblikovanim v antike grškega modreca Aristotela, za katerega je telo lahko ohranilo svoje gibanje le, če a sila vzdržen. Newton namesto tega trdi, da:
"Vsako telo vztraja v svojem stanju mirovanja ali enakomernega pravokotnega gibanja, razen če ga sile, ki so mu natisnjene, prisilijo, da spremeni svoje stanje."
Zato predmet, ki se premika ali miruje, tega stanja ne more spremeniti, razen če se nanj uporabi kakšna sila.
Po tem načelu gibanje vključuje vektorske velikosti (obdarjene s smerjo in smislom). Pospešek se lahko izračuna iz začetne in končne hitrosti. Poleg tega predlaga, da se telesa v gibanju vedno nagibajo k premikanju po ravni in enakomerni poti.
Popoln primer zakona ovztrajnost na olimpijskih igrah ga sestavlja metalec uteži. Športnik pridobi zagon tako, da se giblje v krogih, vrti utež, vezano z vrvjo na lastni osi (krožno gibanje), dokler ne dosežepospešek ga je potrebno sprostiti in gledati, kako leti v ravni črti (enakomerno pravocrtno gibanje).
To pravolinijsko gibanje se nadaljuje dogravitacija njegova pot je ukrivljena. Hkrati se trenje predmeta z zrakom upočasni (negativni pospešek), dokler ne pade.
Drugi zakon ali temeljni zakon dinamike
Newtonov drugi zakon povezuje silo, maso in pospešek.
V tem zakonu Newton definira pojem sile (ki jo predstavlja F), navaja, da:
"Sprememba gibanja je neposredno sorazmerna s silo, ki je natisnjena na njem, in poteka glede na ravno črto, vzdolž katere je ta sila natisnjena."
To pomeni, da se pospešek premikajočega se predmeta vedno odziva na količino sile, ki se nanj uporablja v danem trenutku, da se spremeni njegova pot ali hitrost.
Iz teh premislekov izhaja temeljna enačba dinamično za predmete s konstantno maso:
Nastala sila (Fresultant) = masa (m) x pospešek (a)
Na telo deluje neto sila maso konstanten in vam daje določen pospešek. V primerih, ko masa ni konstantna, se formula bolj osredotoči na zagon (p), v skladu z naslednjo formulo:
Količina gibanja (p) = masa (m) x hitrost (v). Torej: Fneta = d (m.v) / dt.
Tako je sila lahko povezana s pospeškom in maso, ne glede na to, ali je slednja spremenljiva ali ne.
Za ponazoritev tega drugega zakona je primer prostega padca idealen: če spustimo teniško žogico iz zgradbe, se bo njen pospešek povečal, ko vreme poteče, odkar sila gravitacije. Tako bo njegova začetna hitrost enaka nič, vendar bo nanj delovala konstantna sila v ravni črti, navzdol.
Tretji zakon ali načelo delovanja in reakcije
Po tretjem Newtonovem zakonu,
"Vsako dejanje ustreza enaki reakciji, vendar v nasprotni smeri: kar pomeni, da sta medsebojna delovanja dveh teles vedno enaka in usmerjena v nasprotno smer."
Na ta način, kadarkoli deluje sila na predmet, deluje na podobno silo naslov nasprotne in enake intenzivnosti, torej če dva predmeta (1 in 2) delujeta, bo sila, ki jo izvaja eden na drugega, po velikosti enaka tisti, ki jo izvaja drugi na prvega, vendar nasprotnega predznaka.
To je: F1-2 = F2-1. Prva sila bo znana kot "akcija", druga sila pa kot "reakcija".
Za prikaz tega tretjega zakona je dovolj, da opazujemo, kaj se zgodi, ko dve osebi podobne teže tečeta v nasprotni smeri in trčita: oba bosta prejela silo druge in bosta vržena v nasprotno smer. Enako se zgodi, ko se žoga odbije od stene in jo vrže noter naslov nasprotno, s silo, podobno tisti, ki jo projiciramo, ko jo vržemo.
Življenjepis Isaaca Newtona
Isaac Newton (1642-1727) se je rodil v Lincolnshireu v Angliji. Sin puritanskih kmetov, njegovo rojstvo je bilo travmatično in na svet je prišel tako suh in slab, da so domnevali, da ne bo dolgo živel.
Vendar je odraščal v ekscentričnega otroka z zgodnjimi talenti za matematika in filozofije naravno. Pri osemnajstih letih je vstopil na univerzo v Cambridgeu, da bi nadaljeval študij. Pravijo, da je v učilnico hodil zelo malo, saj je bilo njegovo glavno zanimanje za knjižnica in samouk.
To ni oviralo njegovega akademskega razvoja. Postal je pomemben fizik, teolog, filozof in matematik, ki ga je priznala Kraljeva družba. Pripisujejo mu izum matematičnega računa, pa tudi različne študije o optiki in svetloba.
Poleg tega je ogromno prispeval k razvoju matematike in fizike: odkril je spekter barva svetlobe, oblikoval zakon o toplotna prevodnost, drugo o izvoru zvezde, o hitrosti zvok pri zrak in mehanika tekočine, in ogromno itd. Njegovo veliko delo je bilo Philosophiae naturalis principia mathematica.
Newton je umrl leta 1727, potem ko je bil spoštovan in časten znanstvenik, ko je prejel gospodsko imenovanje ("gospod") od angleške kraljice Anne. Imel je ledvične kolike in druge ledvične bolezni, ki so ga 31. marca po večurnem deliriju končno pripeljale v grob.