10 דוגמאות לחוקי ניוטון

חוקי ניוטון

ה חוקי ניוטון, המכונים גם חוקי תנועה, הם שלושה עקרונות של גוּפָנִי המתייחסים לתנועת גופים. הם:

עקרונות אלה גובשו על ידי הפיזיקאי והמתמטיקאי האנגלי, אייזיק ניוטון בעבודתו Philosophiæ naturalis principia mathematica (1687). עם חוקים אלה ביסס ניוטון את היסודות של מכניקה קלאסית, ענף הפיזיקה החוקר את התנהגותם של גופים במנוחה או נע במהירות קטנה (בהשוואה למהירות האור).

חוקי ניוטון סימנו מהפכה בתחום הפיזיקה. הם היוו את יסודות הדינמיקה (חלק מהמכניקה החוקרת תנועה על פי הכוחות שמקורם בה). יתר על כן, על ידי שילוב עקרונות אלה עם חוק הכבידה האוניברסלי, ניתן היה להסביר את חוקי האסטרונום והמתמטיקאי הגרמני, יוהנס קפלר, על תנועת כוכבי הלכת והלוויינים.

החוק הראשון של ניוטון - עקרון האינרציה

החוק הראשון של ניוטון קובע כי גוף משנה את מהירותו רק אם כוח חיצוני פועל עליו. אינרציה היא הנטייה של גוף להמשיך במצב בו הוא נמצא.

על פי חוק ראשון זה, גוף אינו יכול לשנות את מצבו בעצמו; לצאת ממנוחה (אפס מהירות) או מ- a תנועת קו אחידה, יש צורך שכוח כלשהו יפעל עליו.

לכן, אם לא מופעל כוח והגוף נמצא במצב של מנוחה, הוא יישאר כך; אם גוף היה בתנועה, הוא ימשיך להיות בתנועה אחידה במהירות קבועה.

לדוגמה: אדם משאיר את מכוניתו חונה מחוץ לביתו. שום כוח לא פועל על המכונית. למחרת המכונית עדיין שם.

ניוטון מוציא את רעיון האינרציה מהפיזיקאי האיטלקי, גלילאו גליליי (דיאלוג על שתי המערכות הגדולות בעולם -1632).

החוק השני של ניוטון - העיקרון היסודי של הדינמיקה

החוק השני של ניוטון קובע כי קיים קשר בין הכוח המופעל על גוף לבין האצתו. מערכת יחסים זו הינה ישירה ופרופורציונאלית, כלומר הכוח המופעל על גוף פרופורציונלי ישירות לתאוצה שתהיה לו.

לדוגמה: ככל שחואן מפעיל יותר כוח בעת בעיטה בכדור, כך גדל הסיכוי שהכדור יחצה את אמצע המגרש מכיוון שתאוצה גדולה יותר.

האצה תלויה ב עוצמה, כיוון ותחושה של הכוח המופעל הכולל ושל מסת האובייקט.

החוק השלישי של ניוטון - עקרון הפעולה והתגובה

החוק השלישי של ניוטון קובע שכאשר גוף מפעיל כוח על אחר, האחרון מגיב בתגובה באותה גודל וכיוון אך בכיוון ההפוך. הכוח שמפעיל הפעולה מתאים לתגובה.

לדוגמה: כאשר גבר יעבור מעל שולחן, הוא יקבל מהשולחן את אותו הכוח שהוא הפעיל במכה.

דוגמאות לחוק הראשון של ניוטון

1. נהג מכונית בולם בצורה חדה ובשל אינרציה יורה קדימה.
2. אבן על הקרקע נמצאת במצב של מנוחה. אם שום דבר לא מפריע לו, הוא יישאר במנוחה.
3. אופניים המאוחסנים לפני חמש שנים בעליית גג יוצאים ממצב המנוחה שלהם כאשר ילד מחליט להשתמש בהם.
4. מרתון ממשיך לרוץ כמה מטרים מעבר לקו הסיום גם כשהוא מחליט לבלום, בגלל האינרציה של גופו.

דוגמאות לחוק השני של ניוטון

1. גברת מלמדת שני ילדים לרכוב על אופניים: ילד בן 4 וילד בן 10, כך שיגיעו לאותו מקום באותה האצה. יהיה עליכם להפעיל כוח רב יותר כאשר אתם דוחפים את הילד בן העשרה מכיוון שמשקלו (ולכן המסה שלו) גדול יותר.
2. מכונית זקוקה לכמות מסוימת של כוחות סוס כדי להיות מסוגלת להסתובב בכביש המהיר, כלומר, היא זקוקה לכמות מסוימת של כוח כדי להאיץ את מסתה.

דוגמאות לחוק השלישי של ניוטון

1. אם כדור ביליארד אחד פוגע באחר, אותו כוח מופעל על השני כמו על הראשון.
2. ילד רוצה לקפוץ לטפס על עץ (תגובה), עליו לדחוף את האדמה כדי להניע את עצמו (פעולה).
3. אדם מנפח בלון; הבלון דוחף את האוויר החוצה בכוח השווה למה שהאוויר עושה לבלון. זו הסיבה שהבלון עובר מצד אחד למשנהו.