Newtonovi zakoni gibanja

Prvi i drugi Newtonov zakon iz knjige Principia Mathematica na latinskom

Klasična mehanika

[math]\displaystyle{ \mathbf{F} = \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t}(m \mathbf{v}) }[/math] drugi Newtonov zakon

povijest klasične mehanike kronologija klasične mehanike Grane statika • dinamika/kinetika • kinematika • primjenjena mehanika • nebeska mehanika • mehanika kontinuuma • statistička mehanika Formulacije Newtonova mehanika (vektorska mehanika) analitička mehanika: Lagrangeova mehanika Hamiltonova mehanika Osnovni koncepti prostor • vrijeme • brzina • masa • ubrzanje • gravitacija • sila • impuls sile • spreg sila/moment sile • količina gibanja • kutna količina gibanja • tromost • moment tromosti • referentni okvir • energija • kinetička energija • potencijalna energija • rad • virtualni rad • D'Alembertovo načelo Ključne teme kruto tijelo • dinamika krutog tijela • Eulerove jednadžbe gibanja • gibanje • Newtonovi zakoni gibanja • Newtonov zakon gravitacije • jednadžbe gibanja • inercijski referentni okvir • neinercijski referentni okvir • rotirajući referentni okvir • fiktivna sila • mehanika ravninskog gibanja krutog tijela • pomak (vektor) • relativna brzina • trenje • jednostavno harmonijsko gibanje • harmonijski oscilator • vibracije • prigušenje • koeficijent prigušenja • Rotacijsko gibanje • Kružno gibanje • jednoliko kružno gibanje • nejednoliko kružno gibanje • centripetalna sila • centrifugalna sila • centrifugalna sila (rotacijski referentni okvir) • reaktivna centrifugalna sila • Coriolisov učinak • fizičko njihalo • rotacijska brzina • kutno ubrzanje • kutna brzina • kutna frekvencija • kutni pomak Znanstvenici Isaac Newton • Jeremiah Horrocks • Leonhard Euler • Jean le Rond d'Alembert • Alexis Clairaut • Joseph Louis Lagrange • Pierre-Simon Laplace • William Rowan Hamilton • Siméon-Denis Poisson

Newtonovi zakoni gibanja ili Newtonovi aksiomi su tri zakona klasične mehanike objavljena 1687. godine u djelu Philosophiae naturalis principia mathematica Isaaca Newtona. Mogu se formulirati na različite načine iako imaju jednoznačni smisao. Ovdje su navedene uobičajene formulacije iz mnogih današnjih standardnih udžbenika, a ne prijevod izvornog Newtonovog teksta na latinskom.

Pojmovi "gibanje tijela", "brzina tijela" i "ubrzanje tijela" odnose se na centar masa tijela.

1. zakon (Zakon inercije): Svako tijelo ostaje u stanju mirovanja ili jednolikog gibanja po pravcu sve dok vanjske sile ne uzrokuju promjenu tog stanja.

2. zakon (Temeljni zakon gibanja). U svakodnevnim primjenama najčešći je slučaj da se tijelu ne mijenja masa tijekom promjene brzine, što je moguće samo za brzine puno manje od brzine svjetlosti, to jest u nerelativističkoj aproksimaciji. Tada se koristi sljedeća jednostavna formulacija drugog zakona:

Ako na tijelo mase m djeluje sila F, ona mu daje ubrzanje:

[math]\displaystyle{ \vec a ={\vec F \over m} }[/math]

Opća formulacija temeljnog zakona gibanja, bez spomenutih ograničenja, koja je bliža Newtonovom izvornom tekstu, glasi:

Brzina promjene količine gibanja tijela jednaka je sili koja djeluje na tijelo:

[math]\displaystyle{ \vec F ={\mathrm{d}\vec p \over \mathrm{d}t} }[/math]

Za slučaj da je masa tijela konstantna, lako se vidi iz definicije količine gibanja i iz pravila deriviranja da ova opća formulacija prelazi u prethodni jednostavniji oblik:

[math]\displaystyle{ \vec F ={\mathrm{d}\vec p \over \mathrm{d}t}={\mathrm{d}(m\vec v) \over \mathrm{d}t}=m {\mathrm{d}\vec v \over \mathrm{d}t}=m\vec a }[/math]

3. zakon (Zakon akcije i reakcije): Ako jedno tijelo djeluje silom na drugo, tada i to drugo tijelo djeluje silom na ono prvo. Te dvije sile jednakog su iznosa, na istome su pravcu ali su suprotne orijentacije. Sile su međudjelovanje dvaju tijela, i zato se uvijek javljaju u paru; jednu od njih, najčešće proizvoljno, nazivamo akcijom, a drugu reakcijom.

Napomena: Bilo da sila uopće nema ili je njihov zbroj nula, prema drugom Newtonovom zakonu tijelo nema ubrzanja, pa je u stanju mirovanja ili jednolikog gibanja po pravcu. To znači da bi se moglo smatrati kako je prvi zakon zapravo sadržan u drugom zakonu kao njegov specijalni slučaj.

Ipak, zakon inercije navodi se izdvojeno iz barem dva razloga. Gledano u povijesnom kontekstu, Newton prvim zakonom naglašava Galilejeve spoznaje (za što mu je i odao priznanje) kojima se znanost toga vremena odvaja od aristotelijanskih zabluda o tome da je sila potrebna da bi se održalo gibanje. No, važniji je razlog to što zakon inercije predstavlja polazište za definiranje tzv. inercijalnih sustava (neubrzanih sustava): tek kad su referentni sustavi tako definirani, mogu se formulirati ostali aksiomi i drugi zakoni klasične fizike koji će u njima vrijediti.

Vidi

• Tromost
• Gravitacijska sila
• Lorentzova sila
• Nuklearna sila
• Elastična sila
• Centrifugalna sila
• Coriolisova sila

Vanjske poveznice

P. Jelača, A. Lipošcak, D. Šegota, R. Jurdana Šepić, N. Hoić Božić. "Povijest fizike". Inačica izvorne stranice arhivirana 25. travnja 2017.. http://ahyco.uniri.hr/povijestfizike/ Pristupljeno 12. studenoga 2020.