- מהו החוק הראשון של ניוטון?
- היסטוריה של החוק הראשון של ניוטון
- נוסחת חוק האינרציה
- דוגמאות לחוק הראשון של ניוטון
- חוקים אחרים של ניוטון
אנו מסבירים מהו החוק הראשון של ניוטון או חוק האינרציה, ההיסטוריה, הנוסחה והדוגמאות שלו. כמו כן, חוקי ניוטון אחרים.
מהו החוק הראשון של ניוטון?
זה ידוע בתור החוק הראשון של ניוטון, חוק התנועה הראשון של ניוטון או חוק האינרציה להנחה התיאורטית הראשונה שהוצעה על ידי המדען והמתמטיקאי האנגלי אייזק ניוטון, על הטבע הפיזיקלי של תְנוּעָה.
יחד עם שאר הלכותיו (השני והשלישי), מה שבא לידי ביטוי בציווי ראשון זה של ה גוּפָנִי תנועה היא חלק מהמצוות היסודיות שעמן פועלות המכניקה הניוטונית או המכניקה הקלאסית. תגליות אלו חוללו לעד מהפכה בהבנת חוֹמֶר על ידי מדענים ברחבי העולם.
נקודת המבט של ניוטון נחשבה לתקפה, למעשה, במהלך המאות הבאות, עד להתקדמות עכשווית בפיזיקה ובמדע.טֶכנוֹלוֹגִיָה הם נאלצו לחפש תיאוריות חדשות.
אלברט איינשטיין ביצע מחקרים ותרומות שאפשרו את תחילתה של מכניקה רלטיביסטית, השונה מהמכניקה הניוטונית בכך שהיא חסרה נקודת התייחסות מוחלטת, ובאה לשקול סדרי גודל כמו מזג אוויר וה מֶרחָב כיחסי.
החוק הראשון של ניוטון קורא כך:
Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogitur statum suum mutare.
בספרדית זה מתרגם:
"כל גוף ממשיך במצב מנוחה או בתנועה ישרה אחידה, לא רחוק מהכוחות שנגרמו לשנות את מיקומו".
משמעות הדבר היא שעצם נוטה תמיד לשמר את מצבו - בין אם זה של מנוחה או של תנועה ישרה אחידה - אלא אם כן פועל עליו כוח חיצוני אשר מאלץ אותו לשנות את מצבו.
היסטוריה של החוק הראשון של ניוטון
לפני ניוטון, גלילאו גליליי כבר התווה חוק אינרציה ראשון, שבו הוא ציין שלעצם יש נטייה לשמור על תנועתו המשורגנת והאחידה, אלא אם כן פועל עליו כוח שמאלץ אותו לשנות את מסלולו.
תגליתו שימשה בסיס לניוטון, שהתבונן בנתיב בשמי הירח, הסיק שאם הוא לא יורה החוצה בקו ישר בעקבות משיק שלומַסלוּלזה היה בגלל שכוח אחר פעל עליה כדי למנוע זאת. הכוח הזה שמונע זאת במקרה השמימי שונה שמוכוח משיכה.
ניוטון הניח כי כוח המשיכה פעל מרחוק, מכיוון ששום דבר לא מתחבר פיזית ל כדור הארץ עם הירח. באופן דומה, כאשר זורק כדור אולימפי מסובב את הכלי על הציר שלו ולבסוף משחרר אותו בפתאומיות, הוא נוסע בכיוון כלשהו בקו ישר, אך בסופו של דבר עוקב אחר פרבולה ונופל על הקרקע.
בשני המקרים כוח הכבידה פועל. אבל במקרה של הכדור, המסלול שלו מושפע גם מהחיכוך עם האוויר בדרכו, מה שמפחית את מהירותו. תגליותיו של גלילאו אפשרו לניוטון להניח את קיומו של כוח הכבידה.
ניוטון פרסם בעבודתו תסקירים אלה ואחרים, המהווים את גוף החוק הראשון והשני שלו Philosophiae naturalis rincipia mathematica , אחד החיבורים הגדולים ביותר על פיזיקה בכל הזמנים.
נוסחת חוק האינרציה
חוק האינרציה של ניוטון מגיב לניסוח הבא:
Σ F = 0 ↔ a = dv / dt = 0
זהו ביטוי וקטור, שכן הכוחות ניחנו במשמעות ובכיוון. המשמעות היא שבהעדר כוחות חיצוניים, המהירות נשארת קבועה לאורך זמן, כלומר ה- תְאוּצָה זה בטל.
דוגמאות לחוק הראשון של ניוטון
יש הרבה דוגמאות פשוטות למה שהחוק הזה מציע:
- כל החפצים נופלים בקו ישר, אלא אם כן הרוח ו/או סיבולת שֶׁל אוויר להפעיל עליהם (אם הם קלים מאוד) התנגדות מסוימת שמשנה את שלהם תְזוּזָה, כפי שקורה עם עלי העצים.
- אבן במנוחה על הקרקע לא תזוז בלי שכוח ראשוני ידחף אותה. וברגע שהוא נוסע, הוא ימשיך לעשות זאת עד שהחיכוך יאט אותו עד לעצירה.
- אם מצחצחים משטח כדי למזער את כוח החיכוך שלו, כמו ברצפות שעוות, התנועות ייטו להישמר זמן רב יותר, אלא אם כן כוח חיצוני יעצור אותן.
חוקים אחרים של ניוטון
בעבודתו שהוזכרה לעיל, אנו מוצאים גם אתהחוק השני של ניוטון, שנקרא "עקרון יסוד שלדִינָמִי". חוק זה מנסה לכמת את מושג הכוח: השינוי בתנועה של עצם עומד ביחס ישר לכוח המניע המודפס עליו ויתרחש לפי הקו הישר שלפיו הכוח האמור מבוצע.
ההחוק השלישי של ניוטון הוא ידוע כעקרון הפעולה והתגובה, שכן הוא קובע כי על כל כוח המופעל על עצם ישנו אחד שווה ומנוגד, כלומר בכיוון ההפוך, שהעצם מפעיל על מי שנוגע בו. המשמעות היא שכל פעולה מלווה בתגובה שווה אך הפוכה.
בניגוד לשני הראשונים, חוק התנועה השלישי הוא לגמרי המקור של ניוטון, ללא גרסאות קודמות של גלילאו,הוק או הויגנס.