Newtonin lait ovat joukko kolmea lakia, jotka selittävät kehojen liikkeen dynamiikka, yhdessä ne muodostavat perustan klassinen mekaniikka. Ne loi Isaac Newton ja julkaisi vuonna 1687 kirjassaan "Luonnonfilosofian matemaattiset periaatteet".
Nämä lait selittävät syyt, jotka muuttavat kehon liiketilaa. Keho voi olla tasapainossa tai se voi liikkua kiihtyvyydellä.
Tasapainotiloja on kaksi: staattinen ja dynaaminen. Kun ruumis on staattisessa tasapainossa, se on levossa. Kun hän on dynaamisessa tasapainossa, hän liikkuu suoralla linjalla ja tasaisella nopeudella - tasainen suora liike (MRU).
Tasapainotilasta poistumiseksi on välttämätöntä, että voima vaikuttaa kehoon ja että se saa kiihtyvyyden. Voimme ymmärtää voiman kahden kehon välisenä vuorovaikutuksena.
Newtonin ensimmäinen laki: hitauslae
Jokainen ruumis pysyy levossa tai tasaisessa liikkeessä suorassa linjassa, ellei sitä pakoteta muuttamaan tilaa siihen kohdistettujen voimien avulla.
Hitauslaissa selitetään, että a keho pyrkii pitämään itsensä tasapainossa
, ellei siihen kohdisteta nollasta poikkeavaa nettovoimaa. Tuloksena oleva voima on kaikkien kehoon vaikuttavien voimien vektorisumma.Jos näiden voimien summa on nolla, toisin sanoen jos eri voimat kumoavat toisensa, keho pysyy tasapainossa: lepo tai tasainen suoraviivainen liike. Jos tuloksena oleva voima ei ole nolla, keho saa kiihtyvyyden ja lähtee tasapainotilasta.
Tämän lain mukaan, mitä suurempi on ruumiin massa, sitä suurempi on sen inertia ja sen vuoksi sitä suurempi voima ottaa kehon pois lepotilasta tai tasaisesta suoraviivaisesta liikkeestä.
Yksinkertainen esimerkki hitauslain ymmärtämisestä on liikkuva bussi, joka yhtäkkiä jarruttaa. Tässä vaiheessa ajoneuvon sisällä seisovat ihmiset projisoidaan eteenpäin, kun heidän ruumiinsa on taipumus liikkua.
Päinvastoin tapahtuu, kun seisova ajoneuvo kiihdytetään nopeasti. Tällöin ajoneuvon sisällä olevat ihmiset työnnetään taaksepäin, koska heillä on taipumus pysyä levossa.
Lisätietoja Newtonin ensimmäinen laki ja inertia.
Newtonin toinen laki: dynamiikan perusperiaate
Liikkeen muutos on verrannollinen painettuun voimaan ja se syntyy suoraviivaisessa suunnassa, johon kyseinen voima kohdistuu.
Sovellettaessa a ei nolla nettovoima keholla tämä voittaa kiihtyvyys ja ne tulevat lepo- tai tasaisen suoran liikkeen (MRU) tilasta.
Kohteelle aiheutettu kiihtyvyys on verrannollinen siihen kohdistettuun voimaan (f). Tämä tarkoittaa, että mitä suurempi voima, sitä suurempi on kehon liike. Kiihtyvyys (a) ja massa (m) ovat toisaalta kääntäen verrannollisia, koska mitä suurempi massa, sitä pienempi kiihtyvyys.
Tätä lakia kuvataan seuraavalla ilmaisulla:
Voima ja kiihtyvyys on esitetty nuolella, koska ne ovat vektorimääriä, toisin sanoen niillä on suuruus, suunta ja suunta. Tämän lain mukaan tuloksena oleva voima tuottaa kiihtyvyyden esineessä samaan suuntaan ja suuntaan.
Voima mitataan Newtonissa (N), joka edustaa voimaa, joka tarvitaan tuottamaan 1 m / s² kiihtyvyys 1000 gramman rungossa.
Tätä lakia kutsutaan myös Voimien päällekkäisyyden periaate, koska tuloksena oleva voima lasketaan kaikkien kehoon vaikuttavien voimien vektorisummalla.
Lisätietoja Newtonin toinen laki.
Newtonin kolmas laki: Toiminnan ja reaktion laki
Jokaiseen toimintaan liittyy aina vastakkainen, yhtä voimakas reaktio: kahden kehon keskinäiset toimet toisiinsa ovat aina samanarvoisia ja suunnattuja vastakkaisiin suuntiin.
Newtonin kolmannen lain mukaan, kun voima vaikuttaa kehoon, se reagoi samalla voimalla ja samaan suuntaan, mutta vastakkaiseen suuntaan. Tämä tarkoittaa, että jos voimaa kohdistetaan vasemmalta oikealle, kehon reaktio on oikea vasemmalle.
Tämän lain perusteella ymmärretään, että voiman syntymiseen on tarpeen kahden kehon välinen vuorovaikutus, ei ole mahdollista, että vaikutus ja reaktio tapahtuvat samassa kehossa.
Esimerkki toiminnan ja reaktion laista on henkilö luistimilla, joka työntää erittäin raskasta esinettä. Tällöin henkilö ajaa vastakkaiseen suuntaan ja hän liikkuu maan ja rullaluistimien välisen pienen kitkavoiman vuoksi.
Katso myös Newtonin kolmas laki, dynamiikka ja vahvuus.
