Newton törvényei

Bevezetés

Isaac Newton angol fizikus a 17. század végén három alapvető törvényt fogalmazott meg, melyek alapján leírható egy test mozgása klasszikus fizikai módszerekkel. Ezen törvények alapján válnak érthetővé a testekre ható erők, és a következményként kialakuló mozgások.

 

1. Newton első törvénye: A tehetetlenség törvénye

Newton első törvénye, más néven a tehetetlenség törvénye, kimondja, hogy minden test megtartja nyugalmi állapotát vagy egyenes vonalú egyenletes mozgását mindaddig, amíg egy külső erő ennek megváltoztatására nem kényszeríti. E törvény alapgondolata, hogy egy test mozgásállapotának megváltoztatásához erő szükséges. Következménye pedig az, hogy a testek nem képesek önmagukat gyorsítani.

1.1 Példák a tehetetlenség törvényére

Ha például egy autó hirtelen fékez, az utasok előre dőlnek, mivel testük tehetetlensége azaz tömege megpróbálja fenntartani a mozgást.

1.2 Következmény

A világűrben F erővel elindított m tömegű test egyenes pályán állandó sebességgel fog haladó mozgást végezni. Az erő hatásának ill. a gyorsítási folyamatnak a végén a sebesség állandósul, konstans értékű lesz.

 

2. Newton második törvénye: A dinamika alapegyenlete

Newton második törvénye, amely a dinamika alapegyenleteként is ismert, kimondja, hogy egy test a gyorsulása egyenesen arányos a rá ható F erővel, azaz a két mennyiség hányadosa állandó. Az állandó pedig a testre jellemző tehetetlen tömeg, m.

ahol: F az erő, m a tömeg, és a a gyorsulás.

A F=ma alakból jól látszik, hogy a mozgás oka egy erőhatás, következménye pedig a növekvő sebesség azaz a gyorsulás lesz. Eközben a gyorsítási folyamatot az m tömeg akadályozza. A test s úton, t ideig mozog növekvő sebességgel, állandó gyorsulással.

2.1 Alkalmazás

A második törvény számos gyakorlati alkalmazása közé tartozik a járművek gyorsulásának mérése. Egy rakéta kilövésénél a hajtómű által kifejtett F erő és a rakéta m tömege határozza meg a rakéta gyorsulását.

 

3. Newton harmadik törvénye: Hatás-ellenhatás törvénye

Newton harmadik törvénye kimondja, hogy minden hatásnak mindig van egy vele egyenlő nagyságú, de ellentétes irányú ellenhatása. Ez azt jelenti, hogy ha egy test erőt fejt ki egy másik testre, akkor az utóbbi test is erőt fejt ki az elsőre, de ellentétes irányban.

A harmadik törvény számos helyzetben megfigyelhető, például egy személy amikor egy falat nyom, a fal ugyanekkora erővel ellenszegül. Hasonlóképpen, amikor egy úszó hátrafelé nyomja a vizet kezével, a víz előre tolja az úszót egy azonos nagyságú de ellentétes irányú erővel.

 

4. Newton 4. törvénye: szuperpozíció elve

Ha egy tömegpont egyidejűleg több erőhatásnak is ki van téve, akkor azok együttes hatása egy eredő erővel helyettesíthető. Az eredő erő a testre ható összes erő vektori összege.

Mivel az erő vektor mennyiség ezért vektorokra vonatkozó műveletek az erőkre is érvényesek. A fenti ábrán ezek közül az eltolás és az összeadás van alkalmazva.

Kapcsolódó termékek, fizika esszék