- Care sunt legile lui Newton?
- Prima lege a lui Newton sau legea inerției
- A doua lege sau legea fundamentală a dinamicii
- A treia lege sau Principiul acțiunii și reacției
- Biografie Isaac Newton
Explicăm ce sunt legile lui Newton, cum explică ele inerția, dinamica și principiul acțiune-reacție.
Care sunt legile lui Newton?
Legile lui Newton sau legile mișcării lui Newton sunt cele trei principii fundamentale pe care se bazează mecanica clasică, una dintre ramurile fizic. Ele au fost postulate de Sir Isaac Newton în lucrarea sa Philosohiae naturalis principia mathematica („Principii matematice ale filosofiei naturale”) din 1687.
Acest set de legi fizice a revoluționat conceptele de bază referitoare la circulaţie a trupurilor pe care le avea omenirea. Împreună cu contribuțiile lui Galileo Galilei, constituie bazadinamic. Când este combinat cuLegea gravitației universale de Albert Einstein, ne permite să deducem și să explicăm legile lui Kepler asupra mișcării planetare.
Totuși, Legile lui Newton sunt valabile doar în cadrul cadrelor de referință inerțiale, adică acelea care nu sunt accelerate și în care intervin doar forțe reale. În plus, aceste legi sunt valabile pentru obiectele care se deplasează cu o viteză mult mai mică decât cea viteza luminii (300.000 km/s).
Legile lui Newton pornesc de la considerarea mișcării ca fiind deplasare de la un obiect dintr-un loc în altul, ținând cont de locul unde apare, care se poate deplasa și cu o viteză constantă în raport cu un alt loc.
Prima lege a lui Newton sau legea inerției
The Prima lege a lui Newton contrazice un principiu formulat în antichitate de înțeleptul grec Aristotel, pentru care un corp și-ar putea păstra mișcarea doar dacă a forta sustinut. Newton afirmă în schimb că:
„Fiecare corp perseverează în starea sa de repaus sau de mișcare rectilinie uniformă, cu excepția cazului în care este forțat să-și schimbe starea de forțele care îi sunt imprimate.”
Prin urmare, un obiect care se mișcă sau care este în repaus nu poate modifica acea stare, decât dacă i se aplică un anumit tip de forță.
Conform acestui principiu, mișcarea implică mărimi care sunt vectoriale (dotate cu direcție și simț). Accelerația poate fi calculată din viteza inițială și cea finală. În plus, el propune că corpurile în mișcare tind întotdeauna la deplasare pe o cale dreaptă și uniformă.
Un exemplu perfect al legii luiinerţie el este constituit dintr-un aruncător de greutăţi la olimpiade. Sportivul capătă avânt deplasându-se în cerc, rotind greutatea legată cu o frânghie pe propria sa axă (mișcare circulară), până când ajunge laaccelerare necesar să-l eliberezi și să-l vezi zburând în linie dreaptă (mișcare rectilinie uniformă).
Această mișcare rectilinie continuă până lagravitatie traiectoria sa este curbată. În același timp, frecarea obiectului cu aerul încetinește (accelerare negativă) până când acesta cade.
A doua lege sau legea fundamentală a dinamicii
A doua lege a lui Newton leagă forța, masa și accelerația.
În această lege, Newton definește conceptul de forță (reprezentat prin F), precizând că:
„Schimbarea unei mișcări este direct proporțională cu forța imprimată pe ea și are loc în funcție de linia dreaptă de-a lungul căreia este imprimată acea forță.”
Aceasta înseamnă că accelerația unui obiect în mișcare răspunde întotdeauna la cantitatea de forță aplicată acestuia la un moment dat, pentru a-și modifica traiectoria sau viteza.
Din aceste considerații reiese ecuația fundamentală a dinamic pentru obiecte cu masă constantă:
Forța rezultată (Fresultant) = masa (m) x accelerație (a)
O forță netă acționează asupra unui corp de masa constantă și vă oferă o anumită accelerație. În cazurile în care masa nu este constantă, formula se va concentra mai mult pe impuls (p), conform următoarei formule:
Cantitatea de mișcare (p) = masa (m) x viteza (v). De aici: Fneta = d (m.v) / dt.
Astfel, forța poate fi legată de accelerație și masă, indiferent dacă aceasta din urmă este variabilă sau nu.
Pentru a exemplifica această a doua lege, cazul căderii libere este ideal: dacă aruncăm o minge de tenis dintr-o clădire, accelerația pe care o experimentează va crește pe măsură ce vreme se scurge, din moment ce forta gravitatiei. Astfel, viteza sa inițială va fi zero, dar i se va aplica o forță constantă în linie dreaptă, în jos.
A treia lege sau Principiul acțiunii și reacției
Conform celei de-a treia legi a lui Newton,
„Fiecărei acțiuni îi corespunde o reacție egală, dar în direcția opusă: ceea ce înseamnă că acțiunile reciproce a două corpuri sunt întotdeauna egale și îndreptate în direcția opusă.”
În acest fel, ori de câte ori o forță este exercitată asupra unui obiect, aceasta exercită o forță similară asupra abordare opuse și de intensitate egală, deci dacă două obiecte (1 și 2) interacționează, forța exercitată de unul asupra celuilalt va fi egală ca mărime cu cea exercitată de celălalt asupra primului, dar de semn opus.
Adică: F1-2 = F2-1. Prima forță va fi cunoscută ca „acțiune”, iar a doua forță ca „reacție”.
Pentru a demonstra această a treia lege, este suficient să observăm ce se întâmplă atunci când doi oameni de greutate similară aleargă în direcții opuse și se ciocnesc: ambii vor primi forța celuilalt și vor fi aruncați în direcția opusă. Același lucru se întâmplă atunci când o minge sare de pe perete și este aruncată înăuntru abordare dimpotrivă, cu o forță asemănătoare cu cea pe care o proiectăm atunci când o aruncăm.
Biografie Isaac Newton
Isaac Newton (1642-1727) s-a născut în Lincolnshire, Anglia. Fiu al țăranilor puritani, nașterea sa a fost traumatizantă și a venit pe lume atât de slab și slăbit încât au presupus că nu va trăi mult.
Cu toate acestea, a crescut pentru a fi un copil excentric, cu talente timpurii pentru matematica si filozofie natural. La vârsta de optsprezece ani a intrat la Universitatea din Cambridge pentru a-și continua studiile. Se spune că a intrat foarte puțin în clasă, deoarece principalul său interes era în bibliotecă și formare autodidactă.
Acest lucru nu i-a împiedicat dezvoltarea academică. A devenit fizician, teolog, filozof și matematician de importanță, recunoscut de Royal Society. I se atribuie invenția calculului matematic, precum și diverse studii despre optică și ușoară.
În plus, a contribuit enorm la dezvoltarea matematicii și fizicii: a descoperit spectrul de culoare a luminii, a formulat o lege a conductie termica, altul despre originea stele, despre viteza de sunet la aer iar mecanica de fluide, și un uriaș etc. Marea sa lucrare a fost Philosophiae naturalis principia mathematica.
Newton a murit în 1727, după ce a fost un om de știință respectat și onorat, primind o numire de domnie („domnule”) de la Regina Ana a Angliei. A suferit de colici renale și alte afecțiuni ale rinichilor care, după multe ore de delir, l-au dus în cele din urmă la mormânt pe 31 martie.