Newtonovi zakoni gibanja i gravitacije – 1.,2. i 3. zakon

Newtonovi zakoni - 1. zakon inercije

Isaac Newton je jedan od najpoznatijih fizičara, matematičara i astronoma u povijesti, te su nama jako dobro poznati njegovi Newtonovi zakoni o gibanju i gravitaciji koji smo svi mi morali učiti u školi. Kroz ovaj članak ćemo ponoviti koji su to Newtonovi zakoni i što svaki od njih znači. Newtonov prvi zakon kaže da ako tijelo miruje ili se giba stalnom brzinom u ravnoj liniji, ono će ostati u mirovanju ili će se nastaviti ravnocrtno kretati stalnom brzinom osim ako na njega ne djeluje sila. Zapravo, u klasičnoj Newtonovskoj mehanici, ne postoji bitna razlika između mirovanja i jednolikog gibanja u ravnoj liniji.

Mogu se smatrati istim stanjem gibanja koje vide različiti promatrači, pri čemu se jedan kreće istom brzinom kao i čestica, a drugi se kreće konstantnom brzinom u odnosu na česticu, te je ovaj postulat poznat kao zakon inercije. Zakon inercije prvi je formulirao Galileo Galilei za horizontalno kretanje na Zemlji, a kasnije ga je generalizirao Renê Descartes. Iako je načelo inercije polazište i temeljna pretpostavka klasične mehanike, neuvježbanom je oku manje nego intuitivno očito. U Aristotelovoj mehanici i u običnom iskustvu, predmeti koji se ne guraju imaju tendenciju da miruju. Zakon inercije Galileo je izveo iz svojih eksperimenata s kuglicama koje se kotrljaju niz nagnute ravnine. U Newtonovskoj formulaciji, uobičajeno zapažanje da tijela koja nisu gurnuta imaju tendenciju mirovanja pripisuje se činjenici da na njih djeluju neuravnotežene sile, kao što su trenje i otpor zraka.

Newtonovi zakoni - 2. zakon F=m*a

Sljedeći Newtonovi zakoni je drugi Newtonov zakon, a to je kvantitativni opis promjena koje sila može proizvesti pri kretanju tijela. Ovaj drugi zakon nam govori da je vremenska brzina promjene količine gibanja tijela jednaka i po veličini i po smjeru sili koja mu je nametnuta. Broj gibanja tijela jednak je umnošku njegove mase i brzine. Moment, kao i brzina, je vektorska veličina koja ima i veličinu i smjer.

Sila primijenjena na tijelo može promijeniti veličinu zamaha ili njegov smjer ili oboje. Drugi Newtonovi zakoni jedan je od najvažnijih zakona u cijeloj fizici, te je stoga bitno kada učite fiziku da ga zapamtite. Za tijelo čija je masa m konstantna, može se napisati u obliku F = m*a, gdje su F odnosno sila i a odnosno ubrzanje obje vektorske veličine. Ako na tijelo djeluje neto sila, ono se ubrzava u skladu s jednadžbom. Obrnuto, ako tijelo nije ubrzano, na njega ne djeluje neto sila.

Newtonovi zakoni - 3. zakon akcije i reakcije

I zadnji Newtonovi zakoni koji nam je jako bitan je treći Newtonov zakon, koji nam kaže da kada dva tijela međusobno djeluju, oni međusobno primjenjuju sile jednake po veličini i suprotnog smjera. Treći zakon je također poznat kao zakon akcije i reakcije. Ovaj zakon je važan u analizi problema statičke ravnoteže, gdje su sve sile uravnotežene, ali vrijedi i za tijela koja se ravnomjerno ili ubrzano gibaju. Na primjer, knjiga koja leži na stolu primjenjuje silu prema dolje jednaku njezinoj težini na stol. Prema trećem zakonu, stol primjenjuje jednaku i suprotnu silu na knjigu.

Ova sila nastaje jer težina knjige uzrokuje laganu deformaciju stola tako da se gura natrag na knjigu poput namotane opruge. Ako na tijelo djeluje neto sila, ono se giba ubrzano u skladu s drugim zakonom. Ako ne postoji neto sila koja djeluje na tijelo, bilo zato što uopće nema sila ili zato što su sve sile precizno uravnotežene suprotnim silama, tijelo se ne ubrzava i može se reći da je u ravnoteži. Suprotno tome, za tijelo za koje se promatra da nije ubrzano može se zaključiti da na njega ne djeluje neto sila. Tako funkcioniraju Newtonovi zakoni i svaki od njih je jednako bitan.