חוקי התנועה של ניוטון

חוקי התנועה של ניוטון הם שלושה חוקי פיזיקה שניסח אייזיק ניוטון, ועוסקים בתנועתם של גופים. אלה הם חוקי היסוד של המכניקה הקלאסית.

ניוטון פירסם חוקים אלה לראשונה בספרו "היסודות המתמטיים של פילוסופית הטבע", ותוך שימוש בחשבון האינפיניטסימלי שפיתח, הוכיח תוצאות רבות העוסקים בגופים אידאליים. באמצעות חוקי התנועה שלו וחוק המשיכה האוניברסלי נתן ניוטון הסבר לחוקי קפלר על תנועתם של כוכבי לכת.

בשנת 1916 הראה אלברט איינשטיין, במסגרת תורת היחסות, שחוקי התנועה של ניוטון נכונים רק כאשר מדובר בתנועה במהירות נמוכה, והציע חוקים חדשים, הטובים גם למהירות הקרובה למהירות האור.

החוק הראשון של ניוטון

באופן כללי, מנוסח כך: "גוף ישאף להתמיד במהירותו, כל עוד שקול הכוחות הפועלים עליו הינו אפס". מדובר במצב של "שיווי משקל"- הגוף יכול לנוע במהירות קבועה או שמהירותו יכולה להיות גם 0 מטר לשניה. מבחינה עקרונית, אין זה משנה. המהירות היא וקטור (כלומר, למהירות יש גודל וכיוון).

באופן מתמטי, החוק מנוסח כך:

עבור גוף במצב של שיווי משקל, שקול הכוחות הוא אפס: $\sum \vec F = 0$

החוק השני של ניוטון

כיום מקובל לנסח חוק זה כך: "הכוח המופעל על הגוף הוא מכפלת מסת הגוף בתאוצה שלו", ומסמנים:

$\sum \vec F=m \vec a$
F - הכוח, m - המסה, a - התאוצה.

המסקנה היא, שכאשר שקול הכוחות הפועלים על הגוף אינו שווה לאפס הגוף נמצא בתאוצה, ושתאוצת הגוף עומדת ביחס ישר לשקול הכוחות המופעל עליו.

זהו, למעשה, מקרה פרטי של הכלל שאותו ניסח ניוטון: "השינוי בתנע חלקי השינוי בזמן שווה לשקול הכוחות", ומסמנים:

$\sum \vec F = \frac{d \vec p}{dt}$

הניסוח המקורי של ניוטון מקיף גם את המקרים שבהם המסה אינה קבועה. הביטוי המתמטי המפורט הוא:

$\frac{d\vec p}{dt}=m\frac{d\vec v}{dt}+\vec v\frac{dm}{dt}$

כאשר המסה אינה משתנה, כלומר

$\frac{dm}{dt}=0$ ,

אז מתקבל המקרה הפרטי שלעיל.

החוק השלישי של ניוטון

אינטראקציה והדדיות, קובע שעבור כל כוח שמפעיל גוף 1 על גוף 2, מפעיל גוף 2 כח שווה בגודלו והפוך בכיוונו על גוף 1.

ובניסוח מתמטי: $\vec F_{1,2} = - \vec F_{2,1}$

מחוק זה נובע מתמטית חוק שימור התנע.

קישורים חיצוניים

מכניקה

Gourt Home::Gourt :: חוקי התנועה של ניוטון

החוק הראשון של ניוטון

החוק השני של ניוטון

החוק השלישי של ניוטון

קישורים חיצוניים