قوانين نيوتن💡

 قوانين نيوتن:

قوانين نيوتن في الحركة يبحث علم الميكانيكا في حركة الأجسام ويُقسم تبعاً لذلك إلى عدة موضوعات، ومنها علم الكاينمتيكا، أو علم الحركة المجردة، ويصف حركة الأجسام ويبين العلاقة بين متغيّراتها، وعلم الأستاتيكا، أو علم السكونيات، ويختص بدراسة القوى على الأجسام الساكنة، وعلم الديناميكا الحركية أو علم التحريك، ويبحث في القوى المؤثرة في الأجسام وحالتها الحركيّة، ويرتكز علم الديناميكا على ثلاثة قوانين طبيعيّة وضعها العالم نيوتن، وهي قوانين نيوتن الأول والثاني والثالث، وشرح هذه القوانين كالتالي:

 قانون نيوتن الأول وينص هذا القانون على أنّ الجسم الساكن يظل ساكناً، والجسم المتحرك الذي يكون بسرعة محددة أي ثابتة وفي خط مستقيم يستمر ويبقى بحركته بالسرعة والاتجاه نفسه، إنْ لم تؤثر قوة خارجية فيه تجبره على تغيير ذلك. ويصف هذا القانون ميل الأجسام للمحافظة على حالتها الحركيّة وممانعة تغييرها، ويطلق على هذه الظاهرة خاصيّة القصور الذاتي، لذا يسمى قانون نيوتن الأول بقانون القصور الذاتي، وهذه الخاصية تعتمد على كتلة القصور للجسم وتزداد بازديادها، وهذا يعني أنّ تغيير الحالة الحركية للجسم تكون أصعب كلما كانت كتلة القصور له أكبر.

يمكن التعبير عن القانون الأول رياضيا كما يلي:

{\displaystyle \sum \mathbf {F} =0\;\Leftrightarrow \;{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}=0.}

الجسم الساكن سيظل ساكن ما لم تؤثر عليه قوى خارجية.

الجسم المتحرك لا تتغير سرعته طالما لم تؤثر عليه قوة خارجية.  

تسمى هذه الحالة الحركة المنتظمة. يظل الجسم على حالته ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. إذا كان في حالة سكون سيظل في هذه الحالة. إذا كان الجسم متحرك فإنه سيستمر في حركته بدون تغير في اتجاهه أو سرعته. هذا يتضح في المسابر الفضائية التي تستمر في الحركة في الفضاء الخارجي. التغير في حركة الجسم يجب أن يفرض ضد قابلية الجسم للاحتفاظ بحالته من الحركة. في غياب القوة المحصلة، فإن الجسم ينوي للتحرك على طول مساره إلى أجل غير مسمى.

 قانون نيوتن الثاني يتناسب تسارع الجسم والذي يكتسبه نتيجة لقوة دفع ما، تناسباً طرديّاً مع مجموع القوى المؤثّرة فيه ويكون في اتجاهها، ويوضح هذا القانون ماهية العلاقة بين القوة المؤثرة في جسم معين ومقدار التغير في الحالة الحركية له (تسارعه).

إذا أثرت قوة على جسم ما فإنها تكسبه تسارعاً ، يتناسب طردياً مع قوته وعكسياً مع كتلته.

{\displaystyle \mathbf {F} ={\frac {\mathrm {d} \mathbf {p} }{\mathrm {d} t}}={\frac {\mathrm {d} (m\mathbf {v} )}{\mathrm {d} t}}.}

يمكن التعبير عن القانون الثاني باستخدام تسارع الجسم. يتم تطبيق القانون الثاني على الأنظمة ثابتة الكتلة  لذا فإن m تكون كمية ثابتة وبالتالي لا تدخل في نطاق عملية التفاضل طبقا لنظرية المعامل الثابت في التفاضل:

{\displaystyle \mathbf {F} =m\,{\frac {\mathrm {d} \mathbf {v} }{\mathrm {d} t}}=m\mathbf {a} ,}

حيث F هي القوة المحصلة، m هي كتلة الجسم و a هي تسارع الجسم. القوة المؤثرة على الجسم ينتج عنها تسارع في حركة الجسم ويمكن التعبير عنها أيضا أنه إذا كان الجسم في حالة تسارع فإنه يؤثر عليه قوة.

قانون نيوتن الثالث ينص على أن لكل فعل رد فعل مساوياً له في المقدار ومعاكساً له في الاتجاه، ويؤثران في جسمين مختلفين ويعملان على الخط نفسه

في القانون الثالث يكون القوتين من نفس النوع فمثلا عندما يؤثر الطريق على السيارة بقوة احتكاك فإن السيارة أيضا تؤثر على الطريق بقوة احتكاك أخرى.

يمكن رؤية القانون الثالث عندما يسير شخص فإنه يؤثر على الأرض بقوة وتؤثر عليه الأرض بقوة أيضا لذلك كل من الأرض والشخص يؤثرون على بعضهما البعض كذلك يحدث هذا بين الطريق والسيارة. يمكن رؤيته أيضا عندما يكون الشخص بالماء فإنه يدفع الشخص للأمام بينما يدفع الشخص الماء للخلف فكلاهما يؤثر على بعضهما