Több mint 8 éve foglalkozik galaxisvetítőkkel, lávalámpákkal és tudományos dekortárgyakkal, több száz terméket tesztelve valós otthoni környezetben.
Mit mondanak Newton mozgástörvényei?
Newton mozgás törvényeit, amelyeket newtoni mechanikának vagy klasszikus mechanikának is neveznek, gyakran alkalmazzák a mechanikai feladatok megoldásában. Más szóval, ezeket a törvényeket jól ismerik a középiskolások, különösen azok, akik az érettségi utáni felvételi vizsgákra vagy magára az érettségire készülnek. Íme, amit tudni kell ezekről a híres Newton-törvényekről.
Mik Newton törvényei?
A Newton mozgástörvényei jól ismert fizikai alapelvek. Természetesen Sir Isaac Newton, brit matematikus és fizikus fogalmazta meg őket. Először 1687-ben fogalmazta meg őket a Philosophiae Naturalis Principia Mathematica című művében, és összesen három van belőlük. Pontosan miről szólnak?
Valójában ezek általános szabályok a különféle tárgyak mozgására az univerzumban. Newton elméletei tehát az Arisztotelész által leírt mozgás természetének világosabb magyarázatát jelentik. Meg kell említeni, hogy a nagy brit fizikus egyszerű matematikai képleteket használt.
Newton mozgástörvényei nem egyszerű elméletek. A valós világban is érvényesek. Számos technológiai fejlesztést tettek lehetővé. Valójában például az űrhajók navigációjában alkalmazott technikák a híres Newton mozgástörvényein alapulnak. Ugyanez vonatkozik a biliárdozók mozdulataira is.
Newton három törvénye
Mint korábban említettük, Newton három, egymástól jól elkülönülő törvényt fogalmazott meg. Fedezze fel, melyek ezek.
Az első törvény
Newton első törvényének eredeti megfogalmazása szerint „Minden test megőrzi a nyugalmi állapotát vagy az egyenes vonalú egyenletes mozgását, amiben éppen van, hacsak valamilyen erő nem hat rá, és nem kényszeríti állapotának megváltoztatására.”
Gyakorlati szempontból ez a törvény azt jelenti, hogy egy test vagy tárgy mozdulatlan marad, hacsak nem hat rá erő. Hasonlóképpen, egy mozgó tárgy hajlamos ugyanazt a sebességet megtartani, amíg nem hat rá olyan erő, mint a súrlódás vagy a gravitáció.
Ha tehát egy labdát eldobunk a levegőbe, az ugyanazzal a sebességgel fog haladni, kivéve, ha szél vagy egy másik test, például egy fa ereje hat rá. Newton ezen elméletét tehetetlenségi törvénynek vagy tehetetlenségi elvnek nevezik.
A második törvény
Ezt a dinamika alapelve néven ismerik, és a következő matematikai képlettel írják le: Σ F = ma. F az erőt, m a test tömegét, ma pedig a test gyorsulását jelöli.
Ezen a képleten keresztül Newton magyarázza azokat a változásokat, amelyeket egy erő okozhat egy tárgy mozgásában. Pontosabban: amikor egy erő hat egy testre, az sebességváltozást, nevezetesen gyorsulást eredményez.
Fontos megjegyezni, hogy különböző típusú erők hatnak egy tárgyra. Ilyenek például a súrlódási erők, a gravitációs erők és az elektromágneses erők. Ezeket figyelembe véve ez a képlet különböző típusú feladatok megoldására használható. Éppen ezért a dinamika alapelve a legfontosabb fizikai törvénynek számít.
Hogy jobban megértsük ezt, vegyünk példaként két kör alakú tárgyat. Az egyik egy kis gumilabda, a másik pedig egy bowlinggolyó. Ahhoz, hogy ez a két tárgy azonos sebességgel guruljon, a bowlinggolyóra nagyobb erővel kell rálökni, mivel annak nagyobb a tömege. Ez a lökéskor kifejtett erő tehát a bowlinggolyó sebességének gyorsulását eredményezte.
Ha mindkét golyó legurul egy dombon, és egy falnak ütközik, az ütközés nem lesz azonos. A bowlinggolyó ütközése erősebb és károsabb lesz, mivel nehezebb.
A harmadik törvény, vagyis az akció-reakció elve
Isaac Newton szerint: „A cselekvés mindig egyenlő a reakcióval, vagyis két test egymásra gyakorolt hatásai mindig egyenlőek és ellentétes irányúak.” Konkrét példaként vegyünk két, egymással kölcsönhatásban lévő tárgyat. Nevezzük őket A-nak és B-nek. Ha az A test erőt gyakorol a B testre, akkor a fordítottja is igaz.
Ahhoz, hogy jobban megértsük ezt a Newton-törvényt, elég megfigyelni egy lőfegyver visszarúgását. Amikor a golyó kilép a csőből, a fegyver ellentétes irányba mozdul el. Ugyanez a fizikai jelenség játszódik le, amikor egy könyvet leteszünk egy asztalra. Az asztal erőt fejt ki a könyvre, a könyv pedig erőt fejt ki az asztalra.
Newton törvényeinek alkalmazása
Mikor kell alkalmazni Newton első, második vagy harmadik törvényét? Általában a tehetetlenség elve akkor érvényesül, amikor egy rendszer súlypontja egyenletes egyenes irányú mozgásban van, mint például a Newton-ingán.
A második törvény viszont akkor alkalmazandó, amikor a tárgy súlypontjának pályája nem egyenes, vagy amikor sebessége nem állandó. Ez lehetővé teszi, hogy a tárgyra ható erők ismeretében meghatározzuk a tárgy mozgásának alakulását, és így azonosítsuk annak irányát. Végül a harmadik törvényt arra használjuk, hogy megismerjük egy test erővektorának jellemzőit.
