Newton törvényeinek Isaac Newton angol fizikus három, tömeggel rendelkező mozgó testek viselkedését leíró törvényét nevezzük. Ezek a törvények alkotják a klasszikus mechanika alapját.

A három törvényt Newton elsőként a Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) című könyvében publikálta. Könyvében számos test mozgását leírta megfigyelésekkel alátámasztva, valamint azt is megmutatta, hogy a gravitáció törvényével párosítva hogyan használhatók törvényei a bolygók Kepler törvényeinek megfelelő mozgásának leírására.

A törvények jelentősége

Newton törvényei a gravitáció törvényével, valamint a függvényanalízis (differenciálszámítás és integrálszámítás) terén elért eredményeivel párosítva elsőként tették lehetővé a fizikai jelenségek széles skálájának precíz, kvantitatív leírását. Ilyen jelenség a merev testek forgása, testek mozgása folyadékban, a ferde hajítások, az ingák lengése, az árapály, vagy a Hold és a bolygók mozgása. A második és harmadik törvény következménye, a lendületmegmaradás törvénye volt az elsőként felfedezett megmaradási törvény.

A három törvényt több, mint 200 éven keresztül megfigyelésekkel és kísérletekkel igazolták, egészen 1916-ig, amikor Albert Einstein relativitáselmélete, a mindennapokban ritkán előforduló jelenségek pontosabb jellemzésével kiváltotta. Nem atomi méretű testek, nem extrém környezetben való mozgásának leírására azonban mind a mai napig kiválóan alkalmazhatók.

Newton első törvénye - a tehetetlenség törvénye

Azt a vonatkoztatási rendszert, amelyhez viszonyítva egy test mozgására érvényes ez a törvény, inerciarendszernek nevezzük. Az inerciarendszer maga is nyugalomban van, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, és bármely hozzá viszonyított tökéletesen magárahagyott test mozgására érvényes a tehetetlenség törvénye.

Már Arisztotelész is megfigyelte, hogy álló testek nyugalomban maradnak, amíg külső hatás nem éri őket. Úgy vélte, hogy a nyugalom a természetes állapot, a mozgáshoz van szükség kiváltó okra. Newton megállapította, hogy mind a nyugalmi helyzet, mind az egyenletes mozgás stabil állapot, és a gyorsulás az, amihez külső hatásra van szükség – ezt a külső hatást nevezzük erőnek. A mindennapi körülmények között megfigyelhető helyzetekben egy ilyen, minden mozgó testre ható erőhatás a súrlódás, ez lehetett az, ami Arisztotelészt megtévesztette.

Az első törvény arra is rámutat, hogy a nap körül keringő bolygók, mivel nem egyenes vonalú mozgást végeznek, külső erőhatás alatt kell, hogy álljanak: ez pedig a gravitáció.

Newton második törvénye - a dinamika alaptörvénye

A törvény képlettel kifejezett, elterjedt formája: F = ma, ahol

• F az erő vektora
• m a gyorsítandó tömeg
• a a gyorsulás vektora

Az összefüggés megmutatja, hogy minél nagyobb egy testre ható erők eredője, annál nagyobb a test gyorsulása. A törvény definiálja tömeg fogalmát, amely a testek állandó jellemzője, az erő és a gyorsulás arányának meghatározója.

A törvény általánosabb formáját akkor kapjuk, ha az erőt az I impulzusvektor időegységre eső megváltozásaként definiáljuk (I = mv, ahol v a sebesség vektora):

$\backslash mathbf\{F\}=\backslash frac\{d\backslash mathbf\{I\}\}\{dt\}$

Általános esetben mind a sebesség, mind a tömeg időtől függő mennyiség, tehát

$\backslash mathbf\{F\}=\backslash frac\{d\backslash mathbf\{I\}\}\{dt\}\; =\; \backslash frac\{d\}\{dt\}(m\backslash mathbf\{v\})\; =\; m\backslash frac\{d\backslash mathbf\{v\}\}\{dt\}\; +\; \backslash mathbf\{v\}\backslash frac\{dm\}\{dt\}\; =\; m\backslash mathbf\{a\}\; +\; \backslash mathbf\{v\}\backslash frac\{dm\}\{dt\}$

Az F = ma alakkal ellentétben ez az összefüggés akkor is érvényes, ha a tömeg idővel változik (például egy rakéta esetében). Az egyszerűbb alakot kapjuk, ha feltételezzük, hogy a tömeg állandó, így a dm/dt tag nullával helyettesíthető.

Newton harmadik törvénye - az erő-ellenerő törvénye

A törvény következménye, hogy a kalapács ugyanakkora erővel hat a szögre, mint a szög a kalapácsra (mivel azonban a kalapács tömege nagyobb, a második törvény értelmében a gyorsulása arányosan kisebb lesz), hasonlóképp egy bolygó ugyanakkora erővel vonzza a napot, mint a nap a bolygót (de a nap tömege sokszorosa a bolygóénak, a jelentkező gyorsulás mértéke tehát eltér), stb.

A törvény erősebb változata azt is előírja, hogy az erőknek a két (pontszerű) testet összekötő egyenesre kell esniük. Noha gravitációs erőkre ez a változat mindig igaz, elektromágneses erők esetében nem minden esetben érvényes.

Külső hivatkozások

Klasszikus mechanika

Newton's laws of motion Newtonovi zakoni kretanja Lleis de Newton Newtonovy pohybové zákony Newtons love Newtonsche Axiome Leĝoj de Newton pri movado Leyes de Newton Newtoni seadused Lois du mouvement de Newton Leis de Newton חוקי התנועה של ניוטון Newtonovi zakoni gibanja Hukum gerak Newton Principi della dinamica ニュートン力学 뉴턴의 운동법칙 Niutono dėsniai Ņūtona likumi Hukum-Hukum Pergerakan Newton Wetten van Newton Newtons bevegelseslover Zasady dynamiki Newtona Leis de Newton Законы Ньютона Classical mechanics Newtonovi zakoni gibanja Newtons rörelselagar Các định luật của Newton về chuyển động 牛顿运动定律