قوانين نيوتن في الحركة (Newton's Laws of Motion)

1-1- قانون نيوتن الأول:

يختص قانون نيوتن الأول في محاولة الاجسام للبقاء على حالتها الساكنة أو المتحركة المنتظمة (قانون الممانعة وينص على الآتي:

((الأجسام الساكنة تبقى ساكنة والأجسام المتحركة ثابت تبقى في حالة الحركة ما لم تؤثر عليها قوى خارجية تحاول تغيير حالتها)).

2-1- قانون نيوتن الثاني:

يختص قانون نيوتن الثاني في تبيان العلاقة بين تسارع الجسم والقوى المؤثرة عليه، حيث ينص على:

(( تسارع الجسم يتناسب طردياً مع محصلة القوى المؤثرة عليه)).

وبذلك يمكن كتابة تلك العلاقة بعد تنظيمها بشكلها المعروف حالياً كما يلي:

ΣF = ma

حيث: m هي كتلة الجسم بوحدات الكيلو غرام وهي كمية ثابتة تمثل ثابت التناسب للمعادلة، FΣ تمثل محصلة القوى المؤثرة على الجسم، وهي كمية متجه وتقاس بوحدات النيوتن (a ، (Nتمثل تسارع الجسم وهو كمية متجهة وتقاس بوحدات (م/ثا²). ويعرف النيوتن (N) بأنه مقدار القوى التي إذا أثرت على جسم كتلته 1 كغم جعلته بتسارع بمقدار 1م/ثا². وحيث أن القوة والتسارع هو كميات متجهة، فمن الممكن تطبيق قانون نيوتن الثاني على ثلاثة محاور في الفضاء حيث يمكن كتابته على النحو التالي:

وعندما تكون محصلة القوى المؤثرة على الجسم الساكن تساوي صفراً، فإن تسارع الجسم يساوي صفراً، وبذلك يبقى الجسم في حالة توازن.

وحيث أن الأجسام على سطح الأرض لها كتلة، فإنها تنجذب بقوة معينة إلى مركز الأرض وهذه القوى تسمى بوزن الجسم وتتناسب مع كتلة الجسم. وفي الحقيقة أن وزن الجسم يمثل محصلة القوى المؤثرة عليه من كافة الأجسام حوله حتى تلك التي في الفضاء، ويمكن كتابة معادلة وزن الجسم كما يلي:

W = mg

حيث w تمثل وزن الجسم بوحدات النيوتن (m ، (N تمثل كتلة الجسم بوحدات الكيلو غرام، g يمثل تسارع الجاذبية الأرضية وهو مقدار ثابت يساوي 9.8 م/ثا². وحيث أن الوزن يعتمد على التسارع الأرضي الذي بدوره يقل كلما ارتفعنا عن سطح الأرض، ولذلك فمن المتوقع أن يقل وزن الشخص بارتفاعه عن سطح الأرض.

3-1- قانون نيوتن الثالث:

ويخص قانون نيوتن الثالث بمفهوم الفعل ورد الفعل حيث ينص على أن: ((لكل فعل رد فعل مساوياً في المقدار ومعاكساً له في الاتجاه))، وهذا يعني أن قوى متبادلة تنشأ من تأثير جسم على آخر بحيث سوف تتولد قوة في الجسم الثاني تساوي في قيمتها القوة الأولى وتعاكسها في الاتجاه، ولذلك تبقى الأجسام على سطح الأرض في حالة توازن رغم أن للجسم وزن اتجاهه نحو مركز الأرض. وتدعى قوة رد فعل الأرض على الاجسام فوقها بالقوة العمودية (Normal Force) كما في الشكل التالي.