Vad säger Newtons rörelselagar?
Newtons rörelselagar, som även kallas newtonsk mekanik eller klassisk mekanik, används ofta vid lösning av mekanikuppgifter. Med andra ord är de välkända för gymnasieelever, särskilt de som förbereder sig för antagningsprov efter gymnasiet eller för gymnasieexamen. Här är vad du behöver veta om dessa berömda Newtons lagar.
Vilka är Newtons lagar?
Newtons rörelselagar är välkända fysikaliska principer. De formulerades naturligtvis av Sir Isaac Newton, en brittisk matematiker och fysiker. De presenterades för första gången 1687 i hans verk Philosophiae Naturalis Principia Mathematica och består av tre lagar. Vad handlar de egentligen om?
I själva verket är det allmänna regler om rörelsen hos olika föremål i universum. Newtons teorier utgör alltså en tydligare förklaring av rörelsens natur, som beskrevs av Aristoteles. Det bör nämnas att den store brittiske fysikern använde enkla matematiska formler.
Newtons rörelselagar är inte bara teorier. De gäller i den verkliga världen. De har möjliggjort utvecklingen av många olika kunskapsområden. Teknikerna som används vid navigering av rymdfarkoster bygger till exempel på de berömda Newtons rörelselagar. Detsamma gäller för de rörelser som biljardspelare utför.
Newtons tre lagar
Som nämnts tidigare formulerade Newton tre tydligt åtskilda lagar. Ta reda på vilka de är.
Den första lagen
Enligt den ursprungliga formuleringen av Newtons första lag, ”Varje kropp förblir i det tillstånd av vila eller jämn rörelse i rät linje som den befinner sig i, såvida inte någon kraft verkar på den och tvingar den att ändra tillstånd”.
I praktiken innebär denna lag att ett föremål eller en kropp förblir stillastående så länge den inte påverkas av en kraft. På samma sätt tenderar ett föremål i rörelse att behålla samma hastighet så länge det inte utsätts för en kraft, såsom friktion eller gravitation.
Om du alltså kastar en boll i tomrummet kommer den att röra sig med samma hastighet, såvida den inte utsätts för vindens kraft eller kraften från ett annat föremål, till exempel ett träd. Newtons teori är känd under namnet tröghetslagen eller tröghetsprincipen.
Den andra lagen
Den kallas dynamikens grundläggande princip och illustreras av följande matematiska formel: Σ F = ma. F representerar kraften, m objektets massa och a objektets acceleration.
Med hjälp av denna formel förklarar Newton de förändringar som en kraft kan åstadkomma i ett objekts rörelse. Mer precist innebär det att när en kraft verkar på ett föremål orsakar detta en hastighetsförändring, närmare bestämt en acceleration.
Det bör noteras att olika typer av krafter kan verka på ett föremål. Detta gäller friktionskrafter, tyngdkraften och elektromagnetiska krafter. Med hänsyn till detta kan formeln användas för att lösa olika typer av problem. Det är därför som dynamikens grundläggande princip anses vara den viktigaste fysikaliska lagen.
För att hjälpa dig att bättre förstå detta tar vi exemplet med två runda föremål. Det ena är en liten gummiboll och det andra är en bowlingklot. För att dessa två föremål ska rulla med samma hastighet måste man trycka med en större kraft på bowlingklotet, eftersom det har en större massa. Denna kraft vid trycket har alltså orsakat en acceleration av bowlingklotets hastighet.
Om de båda bollarna rullar nedför en backe och landar mot en vägg kommer kollisionen inte att bli densamma. Kollisionen med bowlingklotet blir kraftigare och mer skadlig eftersom det är tyngre.
Den tredje lagen eller principen om verkan och reaktion
Enligt Isaac Newton: ”Kraften är alltid lika stor som motkraften ”, det vill säga att de krafter som två kroppar utövar på varandra alltid är lika stora och riktade i motsatta riktningar ”. För att förtydliga kan man ta exemplet med två föremål som interagerar. De kallas A och B. Om kropp A utövar en kraft på kropp B, gäller detsamma i motsatt riktning.
För att bättre förstå denna av Newtons lag räcker det att observera rekylen från ett skjutvapen. När kulan lämnar pipan rör sig vapnet i motsatt riktning. Samma fysikaliska fenomen inträffar när man lägger en bok på ett bord. Bordet utövar en kraft på boken och boken utövar en kraft på bordet.
Newtons lagar i praktiken
När ska man tillämpa Newtons första, andra eller tredje lag? I allmänhet gäller tröghetsprincipen när ett systems tyngdpunkt rör sig i en jämn rätlinjig rörelse, som i Newtons pendel.
Den andra lagen gäller däremot när tyngdpunktens bana för ett föremål inte är en rät linje eller när dess hastighet inte är konstant. Den gör det möjligt att bestämma ett föremåls rörelseförlopp utifrån de krafter som verkar på det och därmed identifiera dess riktning. Slutligen används den tredje lagen för att bestämma egenskaperna hos ett kropps kraftvektor.
