قوانين نيوتن الثلاث ..

قوانين نيوتن للحركة هي ثلاثة قوانين فيزيائية مجتمعة، أساس الميكانيكا الكلاسيكية، تصف فيها العلاقة بين الجسم والقوى المؤثرة عليه، وحركته استجابة لتلك القوى. وسوف نتعلم خلال مقالنا التالي عن قوانين نيوتن الثلاثة.

قوانين نيوتن الثلاثة

قام إسحاق نيوتن بتجميع قوانين الحركة الثلاثة لأول مرة في كتابه Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica، الذي نُشر لأول مرة في عام 1687. استخدمها نيوتن لشرح والتحقيق في حركة العديد من الأجسام والأنظمة المادية. على سبيل المثال، في المجلد الثالث من النص، أوضح نيوتن أن قوانين الحركة هذه، جنبًا إلى جنب مع قانون الجاذبية العامة، وضحت قوانين كبلر لحركة الكواكب.

يمكن تحديد قوانين نيوتن الثلاثة للحركة على النحو التالي:

• يبقى كل كائن في حالة سكون ما لم تعمل قوة خارجية للتأثير عليه وتحريكه
• القوة تساوي تسارع مرات الكتلة [$ f
• كل عمل له رد فعل معاكس ومساو له

• قوانين نيوتن الثلاثة

قانون نيوتن الأول

يبقى كل كائن في حالة راحة ما لم تتدخل قوة خارجية للتأثير عليه وتحريكه

يطلق عليه قانون القصور الذاتي، وقد ابتكره العالم جاليليو. ومع ذلك، فقد تم تطويره لأنه لم يكن من الممكن في زمن جاليليو مراقبة جسم متحرك دون تحريك قوى الاحتكاك. حيثما توجد حركة، هناك حتمًا قوة خارجية تنتج تلك الحركة.

في الإطار ي بالقصور الذاتي، يظل الجسم في حالة راحة أو يستمر في التحرك بسرعة ثابتة، ما لم يتم التصرف بناءً عليه بالقوة.

ينص القانون الأول على أنه إذا كانت القوة الكلية (مجموع المتجه لجميع القوى المؤثرة على جسم ما) تساوي صفرًا، فإن سرعة الجسم تكون ثابتة. السرعة هي كمية متجهة تعبر عن سرعة الجسم واتجاه حركته

يشير مصطلح سرعة كائن ما ثابت إلى أن كلا من سرعته واتجاه حركته ثابتان.

• يمكن تحديد القانون الأول رياضيًا عندما تكون الكتلة ثابتة غير صفرية
• سيبقى أي شيء في حالة سكون في حالة سكون ما لم تعمل القوة عليه.
• لن يغير الجسم المتحرك سرعته ما لم تؤثر عليه القوة.

قانون نيوتن الثاني

إذا أثرت قوة على جسم ما، فإنها تكتسب تسارعًا يتناسب مع قوتها ويتناسب عكسًا مع كتلته.

[$ f

• وفقًا للمعادلة، يتم استخدام تسريع الجسم للتعبير عن القانون الثاني، وهو يطبق القانون على أنظمة الكتلة الثابتة، لذا فإن F هي القوة المحصلة، و m هي كتلة الجسم وتشير a إلى تسارع الجسم .
• تؤدي القوة المؤثرة على الجسم إلى تسارع حركة الجسم. يمكن أيضًا التعبير عنها كما لو كان الكائن في حالة تسارع، ثم يتأثر بقوة.
• في الإطار ي بالقصور الذاتي، يكون مجموع المتجه للقوى F على جسم ما مساويًا للكتلة m لهذا الجسم مضروبة في التسارع a للجسم، أي F = ma، بحيث تكون الكتلة m ثابتة
• ينص القانون الثاني على أن معدل تغير الزخم في جسم ما يتناسب طرديًا مع القوة المطبقة، ويحدث هذا التغيير في الزخم في اتجاه القوة المطبقة.

• قانون نيوتن الثاني

قانون نيوتن الثالث

كل عمل له رد فعل معاكس ومساو له

يتضمن قانون نيوتن الثالث الحفاظ على الزخم كما يمكن تفسيره من القانون الثاني: عندما “يدفع” الجسم جسمًا ثانيًا عند نقطة تلامس (بدون كتلة) باستخدام القوة المطبقة، يجب أن تكون هناك قوة مساوية ومعاكسة من الكائن الثاني الذي يلغي القوة المطبقة. خلاف ذلك، ستكون هناك قوة صافية غير صفرية في الحشد الذي لا طائل من ورائه، والتي بموجب القانون الثاني، ستسرع نقطة الاتصال بمقدار غير محدود.

عندما يمارس جسم ما قوة على آخر، فإن الجسم الثاني يبذل في نفس الوقت قوة متساوية في الحجم والاتجاه المعاكس على الجسم الأول.

قانون نيوتن الثالث

خصائص قوانين نيوتن الثلاثة

• يتم تطبيق قوانين نيوتن على الأشياء المثالية ككتل من نقطة واحدة، مما يعني أن حجم وشكل جسم الجسم مهملين للتركيز على حركته بسهولة أكبر. يمكن القيام بذلك عندما يكون الكائن صغيرًا مقارنة بالمسافات المتضمنة في تحليله، أو عندما يكون تشوه الكائن ودوره غير مهمين.
• قوانين نيوتن للحركة ليست كافية لوصف حركة الأجسام الصلبة والمشوهة. قام ليونارد أويلر في عام 1750 بتعميم قوانين نيوتن للحركة للأجسام الصلبة تسمى قوانين أويلر للحركة، والتي تم تطبيقها لاحقًا أيضًا على الأجسام المشوهة المفترضة باعتبارها سلسلة متصلة.
• تنطبق قوانين نيوتن فقط فيما يتعلق بمجموعة معينة من الأطر ية تسمى الأطر ية النيوتونية، أو الإطارات بالقصور الذاتي.
• في كتلة التفسير المحددة، يُفترض أن تكون التسارع والزخم والقوة كميات محدودة من الخارج.