قوانين نيوتن في الحركة
تاريخ التحديث: ٤ مارس
تعتبر قوانين نيوتن في الحركة (Newton's Laws of Motion) جوهرية في الفيزياء. وهذه القوانين هي ثلاثة قوانين موضوعة في علم الميكانيكا الكلاسيكية (فرع من فروع علم الفيزياء). تصف قوانين نيوتن في الحركة العلاقة بين حركة الجسم والقوى المؤثرة عليه. يتكلم قانون نيوتن الأول عن الأجسام التي تسارعها صفر، وقانون نيوتن الثاني عن الأجسام التي تسارعها لا يساوي صفر، والقانون الثالث عن الفعل ورد الفعل.
نبذة تاريخية عن قوانين نيوتن للحركة
ذكرت هذه القوانين بالصيغة النهائية من قبل إسحاق نيوتن (القرن الثامن عشر). ولهذا السبب تم وضع قوانين نيوتن في الحركة باسمه. لقد تكلم عن هذه القوانين عدة علماء قبل نيوتن، منهم:
ابن سينا: تكلم عن القانون الأول في كتابه الإشارات والتنبيهات.
تكلم ابن ملكا البغدادي عن القانون الثاني في كتابه المعتبر في الحكمة.
ابن الهيثم: تكلم عن القانون الثالث في كتابه المناظر.
قوانين نيوتن في الحركة (بصورة مختصرة)
هنالك عدة صيغ لقوانين نيوتن في الحركة، فيمكن إعادة صياغة هذه القوانين (بصورة مختصرة) على النحو التالي:
القانون الأول لنيوتن: عندما تكون القوة المحصلة على جسم ما تساوي صفرًا، فإن تسارع هذا الجسم يساوي صفرًا.
قانون نيوتن الثاني: يتناسب تسارع جسم ما مع القوة المحصلة التي تؤثر عليه تناسبا طرديا، ويتناسب عكسيا مع كتلته.
القانون الثالث لنيوتن: إذا أثر جسم (س) بقوة على جسم (ص)، فإن الجسم (ص) يؤثر بنفس قوة جسم (س) ولكن في اتجاه معاكس لاتجاه قوة الجسم (س).
"اقرأ أيضا: القياس وتطور الفيزياء"
قانون نيوتن الأول للحركة
القانون الأول في الحركة: عندما تكون القوة المحصلة على جسم ما تساوي صفرًا، فإن تسارع هذا الجسم يساوي صفرًا.
يمكن أن نصف قانون نيوتن الأول كالتالي: لفهم قوانين نيوتن يجب أن نفهم ما هي القوة المحصلة (Resultant force). إذا تأثر جسم بعدة قوى وتم جمع مقدار هذه القوة، فإن الناتج نسميه قوة محصلة. إذن نستنتج أن قوانين نيوتن لا تطبق على قوة مفردة!
يصف القانون الأول الأشياء الموجودة في حالتين مختلفتين: الأشياء الثابتة، والأشياء التي تتحرك بشكل مستقيم بسرعة ثابتة. لاحظ نيوتن أن الأجسام في كلتا الحالتين لن تتغير سرعتها (التسارع يساوي صفر)، إلا إذا تم تطبيق قوة محصلة عليها.
التوازن الميكانيكي
يقال إن الجسم الذي لا يتأثر بقوة محصلة يكون في حالة توازن ميكانيكي. يقترح القانون الأول من قوانين نيوتن في الحركة نوعين مختلفين من التوازن الميكانيكي. الجسم الذي له قوى محصلة تساوي الصفر يكون في حالة توازن سكوني. الجسم الذي يتحرك في خط مستقيم وبسرعة ثابتة يكون في حالة توازن حركي.
قانون نيوتن الثاني للحركة
القانون الثاني من قوانين نيوتن في الحركة: يتناسب تسارع جسم ما مع القوة المحصلة التي تؤثر عليه تناسبا طرديا ويتناسب عكسيا مع كتلته.
يمكن أن نصف القانون الثاني كالتالي: إذا تأثر جسم ساكن بقوة محصلة لها مقدار معين، فإن هذا الجسم يتحرك من موقعه إلى موقع جديد. أما إذا تأثر جسم متحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم بقوة محصلة لها مقدار معين؛ فإن هذا الجسم المتحرك يغير من سرعته إما مقدارا أو اتجاها. يعني إما أن تزيد مقدار سرعته ويبقى بنفس الاتجاه، أو أن تبقى سرعته بنفس المقدار ويتغير الاتجاه. من الأمثلة على القانون الثاني: دفع الصندوق، فكلما زادت قوتنا في دفع الصندوق زاد تسارعه، وكلما زادت كتلته قل تسارعه.
قانون نيوتن الثالث للحركة
القانون الثالث في الحركة: إذا أثر جسم (س) بقوة على جسم (ص)، فان الجسم (ص) يؤثر بنفس قوة جسم (س) ولكن في اتجاه معاكس لاتجاه قوة الجسم (س).
يمكن أن نصف القانون الثالث كالتالي: عندما نقوم بالتأثير على جسم ما بقوة فإن هذا الجسم يؤثر علينا بنفس القوة لكن باتجاه معاكس لاتجاه قوتنا. هذا يعني أن القانون يصف الفعل ورد الفعل. من الأمثلة على القانون الثالث: عندما ترمي الكرة بقدمك؛ فإنك تشعر بقوة أثرت بك ناتجة عن تأثير الكرة على قدمك، أو عندما تضرب الطاولة بيدك؛ فإنك تشعر أيضا بألم هذا الألم يدل على وجود رد فعل من الطاولة.
تعتبر قوانين نيوتن في الحركة (منذ القرن الثامن عشر إلى يومنا) أهم القوانين التي تصف الحركة. فقد أثرت هذه القوانين الثلاث على كثير من القوانين التي أتت من بعدها. لولا هذه القوانين لما وصلنا إلى ما وصلنا إليه من تطور العلم.