Три закона движения сэра Исаака Ньютона были впервые опубликованы в 1687 году и продолжают давать довольно точный отчет о природе (за некоторыми исключениями, такими как поведение вещей в далеком космосе или внутри атомов). Они представляют некоторые из первых больших успехов человечества в использовании простых математических формул для описания мира природы и образуют элегантную и интуитивную физическую теорию, которая проложила путь для последующих достижений в физике. Эти законы применимы к объектам в реальном мире и позволили нам моделировать столкновения автомобилей, управлять космическими кораблями и очень хорошо играть в бильярд. Знаем ли мы о них или нет, законы движения Ньютона играют роль почти в каждом физическом действии нашей повседневной жизни.

Первый закон

Первый закон Ньютона гласит, что если на тело (например, резиновый шар, автомобиль или планету) не действует какая-то сила, тело в движении, как правило, остается в движении, а тело в состоянии покоя, как правило, остается в покое. Этот постулат известен как закон инерции. На практике это означает, что катящийся шар или другой объект замедляется только из-за таких сил, как гравитация и трение. Еще более интуитивно, отдыхающий мяч никуда не денется, если не дать толчок или бросок. Учитывая этот закон, мяч, брошенный в вакуум пространства, теоретически будет продолжать путешествовать с той же скоростью до тех пор, пока он сможет избежать столкновений с небесными телами и их тяготением!

Второй закон

Второй закон Ньютона-это количественное описание изменений, которые сила может произвести на движение тела. Он утверждает, что, когда внешняя сила действует на тело, она производит ускорение (изменение скорости) тела в направлении силы. Этот постулат чаще всего записывается как F = ma, где F (сила) и A (ускорение) являются векторными величинами и, следовательно, имеют как величину, так и направление, а m (масса) постоянна. Хотя это может показаться немного плотным, Второй закон Ньютона является одним из самых важных во всей физике и, как и Первый закон, также довольно интуитивен. Например, подумайте о маленьком резиновом шарике и шаре для боулинга. Чтобы заставить их катиться вместе с одинаковой скоростью, вам нужно будет сильнее надавить (приложить больше силы) на более крупный и тяжелый шар для боулинга, потому что он имеет большую массу. Точно так же, если два шара катятся вместе вниз по склону, вы можете предсказать, что шар для боулинга ударит по стене с большей разрушительной силой, чем меньший шар. Это потому, что его сила равна произведению массы и ускорения.

Третий закон

Третий закон Ньютона гласит, что при взаимодействии двух тел они прикладывают друг к другу силы, равные по величине и противоположные по направлению. Это обыкновенно названо закон действия и реакции (обыкновенно заявленный как “каждое действие имеет равную и противоположную реакцию”). Эта идея хорошо видна в отдаче пистолета: взрыв пули, выходящей из ствола, заставляет пистолет быстро двигаться в противоположном направлении. Немного менее интуитивным, но столь же истинным является тот факт, что книга, лежащая на столе, применяет нисходящую силу, равную ее весу на столе, а таблица применяет равную и противоположную силу к книге. Это усилие происходит потому что вес книги причиняет таблицу деформировать немножко так, что он нажмет назад на книге как спиральная пружина. Если бы таблица не смогла этого сделать, вес книги сломал бы ее.