Ce spun legile mișcării lui Newton?
Cunoscute și sub denumirea de mecanică newtoniană sau mecanică clasică, legile mișcării lui Newton sunt adesea utilizate în rezolvarea exercițiilor de mecanică. Cu alte cuvinte, ele sunt bine cunoscute de elevii de liceu, în special de cei care se pregătesc pentru examenele de admitere la facultate sau pentru bacalaureat. Iată ce trebuie să știți despre aceste celebre legi ale lui Newton.
Care sunt legile lui Newton?
Legile mișcării lui Newton sunt principii fizice bine cunoscute. Evident, ele au fost formulate de Sir Isaac Newton, un matematician și fizician britanic. Au fost enunțate pentru prima dată în 1687 în lucrarea sa intitulată Philosophiae Naturalis Principia Mathematica și sunt în număr de 3. Despre ce anume vorbesc ele mai exact?
De fapt, acestea sunt reguli generale privind mișcarea diverselor obiecte din univers. Teoriile lui Newton se prezintă, așadar, ca o explicație mai clară a naturii mișcării descrise de Aristotel. Trebuie menționat că marele fizician britanic a folosit formule matematice simple.
Legile mișcării ale lui Newton nu sunt simple teorii. Ele se aplică în lumea reală. Au permis dezvoltarea multor competențe. De fapt, tehnicile utilizate în navigația navelor spațiale se bazează, de exemplu, pe celebrele legi ale mișcării ale lui Newton. Același lucru este valabil și în ceea ce privește mișcările efectuate de jucătorii de biliard.
Cele trei legi ale lui Newton
Așa cum s-a menționat anterior, Newton a enunțat trei legi bine distincte. Descoperiți care sunt acestea.
Prima lege
Conform enunțului original al primei legi a lui Newton, „Orice corp rămâne în starea de repaus sau de mișcare uniformă în linie dreaptă în care se află, cu excepția cazului în care o forță acționează asupra lui și îl obligă să-și schimbe starea”.
Practic, această lege stipulează că un corp sau un obiect rămâne nemișcat, cu excepția cazului în care este acționat de o forță. La fel, un obiect în mișcare tinde să mențină aceeași viteză atâta timp cât nu este supus acțiunii unei forțe, cum ar fi frecarea sau gravitația.
Prin urmare, dacă aruncați o minge în spațiu liber, aceasta se va deplasa cu aceeași viteză, cu excepția cazului în care se confruntă cu forța vântului sau cu cea a unui alt corp, cum ar fi un copac. Această teorie a lui Newton este cunoscută sub numele de legea inerției sau principiul inerției.
A doua lege
Este denumită principiul fundamental al dinamicii și este ilustrată de următoarea formulă matematică: Σ F = ma. F reprezintă forța, m masa obiectului, iar a accelerația obiectului.
Prin această formulă, Newton explică modificările pe care o forță le poate genera asupra mișcării unui obiect. Mai precis, atunci când o forță acționează asupra unui corp, aceasta provoacă o schimbare de viteză, și anume o accelerație.
Trebuie remarcat faptul că asupra unui obiect pot acționa diferite tipuri de forțe. Este cazul forțelor de frecare, al gravitației și al forțelor electromagnetice. Ținând cont de acestea, această formulă poate fi utilizată pentru a rezolva diferite tipuri de probleme. De aceea, principiul fundamental al dinamicii este considerat cea mai importantă lege fizică.
Pentru a vă ajuta să îl înțelegeți mai bine, să luăm exemplul a două obiecte de formă rotundă. Unul este o minge mică de cauciuc, iar celălalt este o minge de bowling. Pentru ca aceste două obiecte să se rostogolească cu aceeași viteză, trebuie să împingem cu o forță mai mare mingea de bowling, deoarece aceasta are o masă mai mare. Această forță exercitată la împingere a provocat, așadar, accelerarea vitezei mingii de bowling.
Dacă ambele bile se rostogolesc pe o pantă și ajung la un zid, impactul nu va fi același. Cel al bilei de bowling va fi mai puternic și mai distructiv, deoarece aceasta este mai grea.
A treia lege sau principiul acțiune-reacțiune
Potrivit lui Isaac Newton, „Acțiunea este întotdeauna egală cu reacția”, adică „acțiunile exercitate de două corpuri unul asupra celuilalt sunt întotdeauna egale și de sensuri opuse”. Mai concret, să luăm exemplul a două obiecte care interacționează. Le vom numi A și B. Dacă corpul A exercită o forță asupra corpului B, va fi valabil și invers.
Pentru a înțelege mai bine această lege a lui Newton, este suficient să observăm reculul unei arme de foc. Când glonțul iese din țeavă, arma se deplasează în direcția opusă. Același fenomen fizic are loc atunci când așezi o carte pe o masă. Masa exercită o forță asupra cărții, iar aceasta exercită o forță asupra mesei.
Aplicarea legilor lui Newton
Când trebuie aplicată prima, a doua sau a treia lege a lui Newton? În general, principiul inerției se aplică atunci când centrul de greutate al unui sistem se mișcă în linie dreaptă cu viteză constantă, cum este cazul pendulului lui Newton.
A doua lege se aplică, în schimb, atunci când traiectoria centrului de greutate al unui obiect nu este o linie dreaptă sau când viteza acestuia nu este constantă. Ea permite determinarea evoluției mișcării unui obiect, cunoscând acțiunile forțelor care acționează asupra lui, și identificarea astfel a direcției sale. În fine, a treia lege este utilizată pentru a determina caracteristicile vectorului de forță al unui corp.
