موضوع مقاله: قوانین حرکت نیوتن | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # قوانین حرکت نیوتن | مقدمه: این قوانین را می‌توان این‌گونه خلاصه کرد: قانون اول: در یک دستگاه مرجع، جسمی که زیر اثر نیرویی نباشد (یا برآیند نیروهای وارد بر آن، صفر باشد)، یا در حالت سکون باقی می‌ماند، یا با سرعتی ثابت، روی یک خط راست به حرکتش ادامه می‌دهد و تا ابد این شرایط تغییر نخواهد کرد. | ## بخش 1: قوانین حرکت نیوتن | این قوانین، نخستین بار در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی نیوتن در سال ۱۶۸۷ مطرح شده‌اند. اما نیوتن با بهره‌گیری از پژوهش‌های گالیله به این پندار رسید که اگر جسمی با سرعت یک‌نواخت به حرکت درآید و نیرویی به آن وارد نشود تا ابد با شتاب صفر به حرکت ادامه خواهد داد. این ویژگی را نیوتن در نخستین قانون حرکت خود چنین بیان کرد: هنگامی که برآیند نیروهای وارد بر جسم صفر باشد، اگر جسم در حالت سکون باشد تا ابد ساکن می‌ماند، و اگر جسم در حال حرکت (با سرعت یکسان) باشد تا ابد با همان سرعت و در همان جهت به حرکت ادامه می‌دهد. قانون دوم این قانون در سال ۱۶۸۷، در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی توسط نیوتن منتشر شد. نتیجه آشکار قانون اول این است که اگر بر جسمی نیرو وارد شود، ساکن نمی‌ماند و حرکت یک‌نواخت بر خط راست نیز نخواهد داشت، در این صورت وارد کردن نیرو بر جسم به آن شتاب می‌دهد. قانون دوم نیوتن در واقع رابطه‌ی شتاب با نیرویی که بر آن وارد می‌شود را بیان می‌کند. شتاب جسمی به جرم که نیروی بر آن وارد می‌شود، هم‌جهت و متناسب با نیروی وارد بر آن است و با جرم جسم نسبت عکس دارد. این بیان را می‌توان به گونه‌ی زیر نوشت: برآیند نیروهایی است که به علت اثر اجسام دیگر روی جسم مورد نظر وارد می‌شود. دستگاه‌های غیر لَخت این‌گونه دستگاه‌ها بر این اصل پایدارند که هیچ چیز در کره زمین در جای خود ثابت نیست؛ به این دلیل که کره‌ی زمین دارای حرکت وضعی، انتقالی و… در فضا است. | ## بخش 2: قوانین حرکت نیوتن | این نوع دستگاه‌ها تکیه‌گاه یا همان مرجع حرکت جسم (زمین) را به صورت گردان برای ما ایجاد می‌کنند. از این نوع دستگاه‌ها در طراحی‌ها و آزمایش‌هایی استفاده می‌شود که لازم است تحت شرایط واقعی انجام شوند. سومین قانون حرکت نیوتون به طور خلاصه می‌تواند این‌طور خلاصه شود که هر عملی را عکس‌العملی است؛ مساوی و در خلاف جهت آن. این یعنی که هرگاه جسمی به جسمی دیگر نیرو وارد می‌کند، جسم دوم نیز نیرویی به همان مقدار - اما در خلاف جهت - بر جسم اوّل وارد خواهد کرد. باید توجّه داشت که این دو نیرو به دو جسم مختلف وارد می‌گردند و نباید آن‌ها را با هم برآیندگیری کرد؛ برای نمونه، هنگامی که شخصی بر دیوار نیرو وارد می‌کند دیوار نیز بر شخص نیرو وارد می‌کند. اندازه این دو نیرو برابر است؛ هرچند نیروی اوّل به دیوار وارد می‌شود و نیروی دوم به شخص. در شکل ضعیف تنها به این اکتفا می‌شود که نیروی واکنش قرینه‌ی نیروی کنش است یعنی (شاخص‌های پایین معرف آن است که نیرو از جسم ۱ به جسم ۲ وارد می‌شود یا برعکس). اما در شکل قوی، افزون بر مورد بالا، فرض می‌شود که این نیروها در امتداد خط واصل میان دو ذره هستند. مثلاً در مورد نیروهای الکترومغناطیسی، وقتی که اجسام مؤثر برهم از یکدیگر بسیار دور باشند یا به تندی شتاب‌دار شوند و یا در مورد هر نیرویی که با سرعت معمولی از یک جسم به جسم دیگر منتقل شود، صدق نمی‌کند. | ## بخش 3: قوانین حرکت نیوتن | خوشبختانه در مکانیک کلاسیک از بسط‌های قانون سوم به‌ندرت بهره می‌گیرند و اشکالات آن اثر چندانی در مکانیک کلاسیک ندارند. مغالطه‌ای از قانون سوم نیوتن بی‌دقتی در بهره‌گیری از قانون کنش و واکنش و مسئله‌ی تناقض: فرض کنید که اسبی کالسکه‌ای را می‌کشد. طبق قانون سوم نیوتن، کالسکه نیز با همان نیرو اسب را در جهت مخالف می‌کشد، پس اسب نمی‌تواند کالسکه را به حرکت درآورد. اشکال این استدلال به این صورت است: اگر می‌خواهیم بدانیم که آیا اسب می‌تواند حرکت کند یا نه، باید نیروهای وارد بر اسب را در نظر بگیریم. نیروهای وارد بر اسب در واقع نیروی وزن کالسکه و نیروی اصطکاک هستند (همان نیروهایی که برخلاف جهت نیرویی که اسب وارد می‌کند. اسبی که برای کشیدن کالسکه تلاش می‌کند، با صرف انرژی بر نیروی وزن کالسکه و اصطکاک غلبه می‌کند؛ درحالی‌که کالسکه برابر نیروی وزن خود اسب را به عقب می‌کشد. اما هنگامی که اسب نیرویی برابر اصطکاک کالسکه با زمین را به نیرویی که برای غلبه بر وزن کالسکه وارد می‌کرده بیفزاید، غلبه بر نیروی اصطکاک باعث می‌شود تا بتواند با سرعتی ثابت کالسکه را به سمت خود بکشد. در واقع، اگر اسب تنها با نیرویی برابر وزن کالسکه، آن را بکشد و نتواند بر اصطکاک غلبه کند، کالسکه از جای خود حرکت نخواهد کرد. اسب به این دلیل قادر به حرکت است که نیرویی که با پاهایش وارد می‌کند، بزرگتر از نیرویی‌ست که کالسکه با آن اسب را به عقب می‌کشد و کالسکه به این دلیل به حرکت در می‌آید که نیرویی که اسب با آن کالسکه را به طرف جلو می‌کشد، بزرگتر از نیروی اصطکاکی‌ست که کالسکه را به عقب می‌کشد. | ## جمع‌بندی | برای این‌که بدانیم یک جسم حرکت می‌کند یا نه، باید نیروهای وارد بر آن را بررسی کنیم.