Sisältö
- Klassisen fysiikan kehitys
- Ensimmäinen laki: Inertia
- Toinen laki: Voima ja kiihtyvyys
- Kolmas laki: toiminta ja reaktio
Jääkiekon pelaaminen, auton ajaminen ja jopa vain kävelylle kulkeminen ovat kaikki päivittäisiä esimerkkejä Newtonin liikelakeista. Englantilaisen matemaatikon Isaac Newtonin vuonna 1687 kokoamat kolme päälakia kuvaavat voimia ja liikettä esineillä maapallolla ja koko maailmankaikkeudessa.
Klassisen fysiikan kehitys
Filosofit ovat tutkineet esineiden liikkumista muinaisista ajoista lähtien. Kreikan filosofi Aristoteles ja myöhemmin Ptolemy uskoivat auringon, tähtien ja planeettojen liikkeen havaittuaan, että maa on maailmankaikkeuden keskipiste. Puolalainen matemaatikko Nicolas Copernicus haastoi 1500-luvun Euroopassa tämän teorian asettamalla aurinko aurinkokunnan keskelle planeettojen ympärillä kiertävien planeettojen kanssa. Seuraavana vuosisadalla saksalainen fyysikko Johannes Kepler kuvasi planeettojen elliptisiä kiertoratoja, ja italialainen matemaatikko ja tähtitieteilijä Galileo Galilei suoritti kokeita ammusten liikkeiden tutkimiseksi. Isaac Newton syntetisoi tämän työn matemaattiseen analyysiin ja esitteli voiman käsitteen ja kolme liikettä.
Ensimmäinen laki: Inertia
Newtonin ensimmäinen laki, jota kutsutaan myös hitauslakeeksi, toteaa, että esine pysyy levossa tai jatkuu yhtenäisessä liikkeessä, ellei sitä pakota muuttamaan ulkoisen voiman vaikutuksesta. Kohteen taipumusta pysyä levossa tai ylläpitää vakionopeutta kutsutaan inertiksi ja sen vastus inertistä poikkeamiseksi vaihtelee massan mukaan. Se vaatii fyysistä vaivaa - voimaa - voittaaksesi hitauden, jotta ihminen nousee sängystä aamulla. Polkupyörä tai auto jatkaa liikkumista, ellei kuljettaja tai kuljettaja kohdista kitkavoimaa jarrujen läpi sen pysäyttämiseksi. Liikkuvan auton kuljettaja tai matkustaja, joka ei käytä turvavyötä, heitetään eteenpäin, kun auto yhtäkkiä pysähtyy, koska hän pysyy liikkeessä. Kiinnitetty turvavyö tarjoaa hillitsevän voiman matkustajan tai kuljettajan liikkeelle.
Toinen laki: Voima ja kiihtyvyys
Newtonin toinen laki määrittelee liikkuvan esineen nopeuden muutoksen - sen kiihtyvyyden - ja siihen vaikuttavan voiman välisen suhteen. Tämä voima on yhtä suuri kuin esineen massa kerrottuna sen kiihtyvyydellä. Pienen jahdin kuljettamiseen merellä kuluu pienempi lisävoima kuin supertankkerin kuljettamiseen, koska viimeksi mainitun massa on suurempi kuin edellinen.
Kolmas laki: toiminta ja reaktio
Newtonin kolmannessa laissa todetaan, että ei ole erillisiä voimia. Jokaisella olemassa olevalla voimalla yhtä suuri ja vastakkainen suunta toimii sitä vastaan: toiminta ja reaktio. Esimerkiksi maahan heitetty pallo kohdistaa alaspäin suuntautuvaa voimaa; vastauksena maa kohdistaa palloon ylöspäin suuntautuvan voiman ja se pomppii. Henkilö ei pysty kävelemään maassa ilman maan kitkavoimaa. Kun hän astuu yhden askeleen eteenpäin, hän kohdistaa taaksepäin voiman maahan. Maa reagoi kohdistamalla kitkavoimaa vastakkaiseen suuntaan, jolloin kävelijä voi liikkua eteenpäin astuessaan lisäaskeleen toisen jalkansa kanssa.