• מה הם חוקי ניוטון?
• החוק הראשון של ניוטון או חוק האינרציה
• חוק שני או חוק יסוד של דינמיקה
• החוק השלישי או עקרון הפעולה והתגובה
• ביוגרפיה של אייזק ניוטון

אנו מסבירים מהם חוקי ניוטון, כיצד הם מסבירים אינרציה, דינמיקה ועקרון הפעולה-תגובה.

חוקי ניוטון מאפשרים לנו להבין תנועה.

מה הם חוקי ניוטון?

חוקי ניוטון או חוקי התנועה של ניוטון הם שלושת העקרונות הבסיסיים שעליהם מבוססת המכניקה הקלאסית, אחד מענפי גוּפָנִי. הם הונחו על ידי סר אייזק ניוטון בעבודתו Philosohiae naturalis principia mathematica ("עקרונות מתמטיים של הפילוסופיה הטבעית") משנת 1687.

קבוצה זו של חוקים פיזיקליים חוללה מהפכה במושגים הבסיסיים לגבי תְנוּעָה של הגופים שהיו לאנושות. יחד עם תרומותיו של גלילאו גליליי, הוא מהווה את הבסיס לדִינָמִי. בשילוב עם החוק הכבידה האוניברסלי מאת אלברט איינשטיין, מאפשר לנו להסיק ולהסביר את חוקי קפלר על תנועה פלנטרית.

עם זאת, חוקי ניוטון תקפים רק בתוך מסגרות ייחוס אינרציאליות, כלומר אלו שאינן מואצות ושרק כוחות אמיתיים מתערבים בהן. יתר על כן, חוקים אלה תקפים עבור עצמים הנעים במהירות הרבה יותר איטית מהמהירות מהירות האור (300,000 קמ"ש).

חוקי ניוטון מתחילים משיקול של תנועה בתור תְזוּזָה מעצם אחד ממקום למקום, תוך התחשבות במקום בו הוא מתרחש, שיכול לנוע גם הוא במהירות קבועה ביחס למקום אחר.

החוק הראשון של ניוטון או חוק האינרציה

ה החוק הראשון של ניוטון סותר עיקרון שנוסח ב- יָמֵי קֶדֶם מאת החכם היווני אריסטו, שעבורו יכול הגוף לשמור על תנועתו רק אם א כּוֹחַ ממושך. ניוטון קובע במקום זאת כי:

"כל גוף מתמיד במצב המנוחה שלו או בתנועה ישרה אחידה, אלא אם כן הוא נאלץ לשנות את מצבו על ידי כוחות המוטבעים עליו."

לכן, חפץ שזז או שנמצא במנוחה אינו יכול לשנות את המצב הזה, אלא אם כן מופעל עליו סוג כלשהו של כוח.

על פי עיקרון זה, תנועה כרוכה בגדלים שהם וקטוריים (ניחנים בכיוון ובחוש). ניתן לחשב תאוצה ממהירות התחלתית וסופית. בנוסף, הוא מציע שגופים בתנועה נוטים תמיד לתזוזה במסלול ישר ואחיד.

דוגמה מושלמת לחוק שלאִינֶרצִיָה הוא מורכב על ידי זורק משקל באולימפיאדה. הספורטאי צובר תאוצה על ידי תנועה במעגלים, סיבוב המשקולת הקשורה בחבל על צירו (תנועה מעגלית), עד שהוא מגיע לתְאוּצָה יש צורך לשחרר אותו ולראות אותו עף בקו ישר (תנועה ישרה אחידה).

תנועה ישר זו נמשכת עד הכוח משיכה המסלול שלו מתעקל. במקביל, החיכוך של האובייקט עם האוויר מאט (האצה שלילית) עד שהוא נופל.

חוק שני או חוק יסוד של דינמיקה

החוק השני של ניוטון מתייחס לכוח, מסה ותאוצה.

בחוק זה מגדיר ניוטון את מושג הכוח (מיוצג על ידי ו), מציין ש:

"השינוי של תנועה עומד ביחס ישר לכוח המודפס עליה ומתרחש על פי הקו הישר שלאורכו מודפס הכוח הזה."

המשמעות היא שההאצה של עצם נע תמיד מגיבה לכמות הכוח המופעלת עליו ברגע נתון, כדי לשנות את מסלולו או מהירותו.

משיקולים אלו עולה המשוואה היסודית של ה דִינָמִי עבור עצמים בעלי מסה קבועה:

כוח המתקבל (Fresultant) = מסה (מ') x תאוצה (א)

כוח נטו פועל על גוף של מסה קבוע ונותן לך תאוצה מסוימת. במקרים בהם המסה אינה קבועה, הנוסחה תתמקד יותר בתנע (p), לפי הנוסחה הבאה:

כמות התנועה (p) = מסה (m) x מהירות (v). מכאן: Fneta = d (m.v) / dt.

לפיכך, כוח יכול להיות קשור לתאוצה ולמסה, ללא קשר אם האחרון משתנה או לא.

כדי להמחיש את החוק השני הזה, המקרה של נפילה חופשית הוא אידיאלי: אם נפיל כדור טניס מבניין, התאוצה שהוא חווה תגדל ככל מזג אוויר חולף, מאז ה כוח המשיכה. לפיכך, מהירותו ההתחלתית תהיה אפס, אך יופעל עליו כוח קבוע בקו ישר, כלפי מטה.

החוק השלישי או עקרון הפעולה והתגובה

לפי החוק השלישי של ניוטון,

"כל פעולה מתאימה לתגובה שווה אבל בכיוון ההפוך: כלומר, הפעולות ההדדיות של שני גופים תמיד שוות ומכוונות לכיוון ההפוך."

באופן זה, בכל פעם שכוח מופעל על עצם, הוא מפעיל עליו כוח דומה כתובת הפוך ובעוצמה שווה, כך שאם שני עצמים (1 ו-2) פועלים באינטראקציה, הכוח המופעל על ידי אחד על השני יהיה שווה בגודלו לזה המופעל על ידי השני על הראשון, אך בסימן הפוך.

כלומר: F1-2 = F2-1. הכוח הראשון ייקרא "פעולה" והכוח השני כ"תגובה".

כדי להדגים את החוק השלישי הזה, די להתבונן במה שקורה כששני אנשים במשקל דומה רצים לכיוונים מנוגדים ומתנגשים: שניהם יקבלו את הכוח של השני ויזרקו לכיוון ההפוך. אותו דבר קורה כאשר כדור קופץ מהקיר ונזרק פנימה כתובת להיפך, בכוח דומה לזה שאנו מקרינים כאשר אנו זורקים אותו.

ביוגרפיה של אייזק ניוטון

בין שאר התרומות, אייזק ניוטון גילה את ספקטרום הצבעים של האור.

אייזק ניוטון (1642-1727) נולד בלינקולנשייר, אנגליה. בן של איכרים פוריטנים, לידתו הייתה טראומטית והוא בא לעולם כל כך צנום וצנום שהם הניחו שהוא לא יחיה הרבה זמן.

עם זאת, הוא גדל להיות ילד אקסצנטרי, עם כישרונות מוקדמים עבור מתמטיקה וה פִילוֹסוֹפִיָה טִבעִי. בגיל שמונה עשרה הוא נכנס לאוניברסיטת קיימברידג' כדי להמשיך בלימודיו. אומרים שהוא נכנס לכיתה מעט מאוד, מכיוון שעיקר העניין שלו היה ב סִפְרִיָה והכשרה עצמית.

זה לא הפריע להתפתחותו האקדמית. הוא הפך לפיזיקאי, תאולוג, פילוסוף ומתמטיקאי בעל חשיבות, המוכר על ידי החברה המלכותית. הוא זוכה להמצאת החשבון המתמטי, כמו גם מחקרים שונים על אופטיקה ו אוֹר.

בנוסף, הוא תרם רבות לפיתוח המתמטיקה והפיזיקה: הוא גילה את הספקטרום של צֶבַע של אור, ניסח חוק של הולכה תרמית, אחר על מקורו של כוכבים, על המהירות של ה נשמע בְּ- אוויר והמכניקה של נוזלים, ועוד ענק וכו'. עבודתו הגדולה הייתה ה Philosophiae naturalis principia mathematica.

ניוטון מת ב-1727, לאחר שהיה מדען מכובד ומכובד, וקיבל מינוי אדוני ("אדוני") ממלכת אנגליה אן. הוא סבל מקוליק כליות וממחלות כליות אחרות, אשר לאחר שעות רבות של הזיות, הובילו אותו לבסוף לקברו ב-31 במרץ.