مقدمة
قوانين نيوتن الثلاثة هي مجموعة من القوانين الفيزيائية التي تصف العلاقة بين القوة والحركة. صاغها إسحاق نيوتن ونشرها في كتابه المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية في عام 1687. قوانين نيوتن هي حجر الأساس لميكانيكا نيوتن، وهي النظرية الكلاسيكية للحركة.
القانون الأول لنيوتن: قانون القصور الذاتي
ينص القانون الأول لنيوتن على أن الجسم الساكن سيبقى ساكنًا، والجسم المتحرك سيظل متحركًا بسرعة ثابتة في خط مستقيم ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. يُعرف هذا القانون أيضًا بقانون القصور الذاتي.
الأجسام الساكنة: الجسم الساكن هو جسم لا يتحرك. وفقًا للقانون الأول لنيوتن، سيبقى الجسم الساكن ساكنًا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. على سبيل المثال، إذا كان لديك كرة على الأرض، فستبقى الكرة ساكنة حتى تدفعها أو ترفسها.
الأجسام المتحركة: الجسم المتحرك هو جسم يتحرك. وفقًا للقانون الأول لنيوتن، سيظل الجسم المتحرك متحركًا بسرعة ثابتة في خط مستقيم ما لم تؤثر عليه قوة خارجية. على سبيل المثال، إذا كنت تدحرج كرة على الأرض، فستستمر الكرة في التدحرج حتى تصطدم بشيء ما أو تتدحرج بعيدًا عن المنحدر.
القصور الذاتي: القصور الذاتي هو ميل الجسم لمقاومة أي تغيير في حركته. بموجب القانون الأول لنيوتن، فإن لجميع الأجسام قصور ذاتي. هذا يعني أنه من الصعب تحريك جسم ساكن وأنه من الصعب إيقاف جسم متحرك.
القانون الثاني لنيوتن: قانون التسارع
ينص القانون الثاني لنيوتن على أن معدل تغير زخم الجسم يتناسب طرديًا مع القوة المحصلة المؤثرة عليه ويتناسب عكسيًا مع كتلته. يُعرف هذا القانون أيضًا باسم قانون التسارع.
الزخم: الزخم هو كمية الحركة في الجسم. يتم حساب الزخم عن طريق ضرب كتلة الجسم في سرعته.
القوة: القوة هي تأثير يدفع أو يسحب جسمًا، مما يتسبب في تغيير حركته.
التسارع: التسارع هو معدل تغير السرعة. يتم حساب التسارع عن طريق قسمة التغير في السرعة على التغير في الوقت.
معادلة القانون الثاني لنيوتن: معادلة القانون الثاني لنيوتن هي F = ma، حيث F هي القوة، m هي الكتلة، و a هو التسارع.
القانون الثالث لنيوتن: قانون الفعل ورد الفعل
ينص القانون الثالث لنيوتن على أن لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه. هذا يعني أنه عندما يؤثر جسم ما بقوة على جسم آخر، فإن الجسم الآخر يؤثر بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه على الجسم الأول.
الفعل ورد الفعل: الفعل هو القوة التي يؤثر بها جسم ما على جسم آخر. رد الفعل هو القوة التي يؤثر بها الجسم الآخر على الجسم الأول.
المساواة في المقدار: مقدار الفعل يساوي مقدار رد الفعل. هذا يعني أن القوتين متساويتان في القوة.
مخالفة الاتجاه: اتجاه الفعل معاكس لاتجاه رد الفعل. هذا يعني أن القوتين تعملان في اتجاهين متعاكسين.
أمثلة على قوانين نيوتن الثلاثة
كرة البولينج: عندما تدحرج كرة البولينج على الأرض، فإنها تؤثر بقوة على الأرض. الأرض، بدورها، تؤثر بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه على كرة البولينج. هذه القوة هي التي تسبب في تسارع كرة البولينج.
الصاروخ: عندما ينطلق الصاروخ إلى الفضاء، فإنه يؤثر بقوة على الأرض. الأرض، بدورها، تؤثر بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه على الصاروخ. هذه القوة هي التي تدفع الصاروخ إلى الفضاء.
المغناطيس: عندما يضع شخص مغناطيسين بالقرب من بعضهما البعض، فإنهما يتفاعلان بقوة. المغناطيس الأول يؤثر بقوة على المغناطيس الثاني، والمغناطيس الثاني يؤثر بقوة مساوية في المقدار ومعاكسة في الاتجاه على المغناطيس الأول. هذه القوة هي التي تسبب في انجذاب المغناطيسين أو تنافرهما.
تطبيقات قوانين نيوتن الثلاثة
تستخدم قوانين نيوتن الثلاثة في العديد من المجالات، منها:
الميكانيكا: تستخدم قوانين نيوتن الثلاثة في دراسة حركة الأجسام.
الفيزياء: تستخدم قوانين نيوتن الثلاثة في دراسة القوى التي تؤثر على الأجسام.
الهندسة: تستخدم قوانين نيوتن الثلاثة في دراسة تصميم المباني والآلات.
الرياضة: تستخدم قوانين نيوتن الثلاثة في دراسة حركة الرياضيين.
خاتمة
قوانين نيوتن الثلاثة هي مجموعة من القوانين الفيزيائية التي تصف العلاقة بين القوة والحركة. قوانين نيوتن هي حجر الأساس لميكانيكا نيوتن، وهي النظرية الكلاسيكية للحركة. تستخدم قوانين نيوتن الثلاثة في العديد من المجالات، بما في ذلك الميكانيكا والفيزياء والهندسة والرياضة.