Obsah
- Vývoj klasickej fyziky
- Prvý zákon: zotrvačnosť
- Druhý zákon: sila a zrýchlenie
- Tretí zákon: konanie a reakcia
Hranie hokeja, vedenie vozidla a dokonca aj prechádzka sú každodennými príkladmi Newtonovho zákona o pohybe. Tri hlavné zákony, zostavené v roku 1687 anglickým matematikom Isaacom Newtonom, popisujú sily a pohyb objektov na Zemi a po celom vesmíre.
Vývoj klasickej fyziky
Filozofi študovali pohyb predmetov od staroveku. Po pozorovaní pohybu Slnka, hviezd a planét veril grécky filozof Aristoteles a neskôr Ptolemaios Zem v strede vesmíru. V Európe v 16. storočí poľský matematik Nicolas Copernicus spochybnil túto teóriu, keď umiestnil slnko do stredu slnečnej sústavy, okolo ktorého obiehali planéty. V nasledujúcom storočí nemecký fyzik Johannes Kepler opísal eliptické dráhy planét a taliansky matematik a astronóm Galileo Galilei uskutočnil experimenty s cieľom študovať pohyby projektilov. Isaac Newton syntetizoval túto prácu do matematickej analýzy a predstavil koncept sily a jeho tri zákony pohybu.
Prvý zákon: zotrvačnosť
Newtonov prvý zákon, tiež nazývaný zákon zotrvačnosti, uvádza, že objekt zostáva v pokoji alebo pokračuje v rovnomernom pohybe, pokiaľ nie je nútený ho zmeniť pôsobením vonkajšej sily. Tendencia objektu zostať v pokoji alebo udržiavať konštantnú rýchlosť sa nazýva zotrvačnosť a jeho odolnosť voči odchýlke od zotrvačnosti sa mení s jeho hmotnosťou. Na to, aby človek ráno vstal z postele, potrebuje fyzickú námahu silu. Bicykel alebo auto sa budú naďalej pohybovať, pokiaľ jazdec alebo vodič nevyvinie na brzdenie treciu silu, aby ho zastavil. Vodič alebo cestujúci v pohybujúcom sa automobile, ktorý nemá bezpečnostný pás, bude vyhodený dopredu, keď sa vozidlo náhle zastaví, pretože zostáva v pohybe. Zapnutý bezpečnostný pás poskytuje obmedzujúcu silu pri pohybe cestujúceho alebo vodiča.
Druhý zákon: sila a zrýchlenie
Newtonov druhý zákon definuje vzťah medzi zmenou rýchlosti pohybujúceho sa objektu - jeho zrýchlením - a silou, ktorá naň pôsobí. Táto sila sa rovná hmotnosti objektu vynásobenej jeho zrýchlením. Na pohon malej jachty na mori je potrebná menšia sila ako na poháňanie supertankera, pretože tá má väčšiu hmotnosť ako tá predchádzajúca.
Tretí zákon: konanie a reakcia
Newtonov tretí zákon hovorí, že neexistujú izolované sily. Pre každú existujúcu silu pôsobí proti nej jedna sila rovnakej veľkosti a opačného smeru: činnosť a reakcia. Napríklad guľa hodená na zem pôsobí silou smerom nadol; v reakcii na zem pôsobí sila na loptu nahor a odráža sa. Človek nie je schopný chodiť po zemi bez trecej sily zeme. Keď urobí jeden krok vpred, vyvinie na zem spätnú silu. Zem reaguje vyvíjaním trecej sily v opačnom smere, čo umožňuje chodcovi pohybovať sa vpred, keď robí ďalší krok so svojou druhou nohou.