• Vilka är Newtons lagar?
• Newtons första lag eller tröghetslag
• Andra lagen eller grundläggande dynamikens lag
• Tredje lagen eller principen om handling och reaktion
• Isaac Newtons biografi

Vi förklarar vad Newtons lagar är, hur de förklarar tröghet, dynamik och handling-reaktionsprincipen.

Newtons lagar tillåter oss att förstå rörelse.

Vilka är Newtons lagar?

Newtons lagar eller Newtons rörelselagar är de tre grundläggande principer som klassisk mekanik bygger på, en av grenarna av fysisk. De postulerades av Sir Isaac Newton i hans arbete Philosohiae naturalis principia mathematica ("Matematiska principer för naturfilosofi") från 1687.

Denna uppsättning fysiska lagar revolutionerade de grundläggande begreppen angående rörelse av de kroppar som mänskligheten hade. Tillsammans med bidragen från Galileo Galilei utgör den grunden fördynamisk. I kombination medUniversell gravitationslag av Albert Einstein, låter oss härleda och förklara Keplers lagar om planetarisk rörelse.

Newtons lagar är dock endast giltiga inom tröghetsreferensramar, det vill säga de som inte accelereras och i vilka endast verkliga krafter ingriper. Dessutom är dessa lagar giltiga för föremål som rör sig med en hastighet som är mycket långsammare än ljusets hastighet (300 000 km/s).

Newtons lagar utgår från övervägandet av rörelse som förflyttning från ett föremål från ett ställe till ett annat, med hänsyn till platsen där det inträffar, som också kan röra sig med konstant hastighet i förhållande till en annan plats.

Newtons första lag eller tröghetslag

De Newtons första lag motsäger en princip formulerad i antiken av den grekiske vismannen Aristoteles, för vilken en kropp endast kunde behålla sin rörelse om en tvinga oavbruten. Newton säger istället att:

"Varje kropp uthärdar i sitt tillstånd av vila eller i enhetlig rätlinjig rörelse såvida den inte tvingas ändra sitt tillstånd av krafter intryckta på den."

Därför kan ett föremål som rör sig eller som är i vila inte ändra det tillståndet, om inte någon typ av kraft appliceras på det.

Enligt denna princip involverar rörelse magnituder som är vektor (försedda med riktning och känsla). Acceleration kan beräknas från initial och slutlig hastighet. Dessutom föreslår han att kroppar i rörelse alltid tenderar att förskjutas på en rak och enhetlig väg.

Ett perfekt exempel på lagen omtröghet han utgörs av en viktkastare i OS. Idrottaren får fart genom att röra sig i cirklar, rotera vikten bunden med ett rep på sin egen axel (cirkulär rörelse), tills den nåracceleration nödvändigt att släppa den och se den flyga i en rak linje (likformig rätlinjig rörelse).

Denna rätlinjiga rörelse fortsätter tillsallvar dess bana är krökt. Samtidigt saktar föremålets friktion med luft ner (negativ acceleration) tills det faller.

Andra lagen eller grundläggande dynamikens lag

Newtons andra lag relaterar kraft, massa och acceleration.

I denna lag definierar Newton begreppet kraft (representerad av F), Säger att:

"Förändringen av en rörelse är direkt proportionell mot kraften som är tryckt på den och sker enligt den räta linje längs vilken kraften är tryckt."

Detta innebär att accelerationen av ett rörligt föremål alltid reagerar på mängden kraft som appliceras på det vid ett givet ögonblick, för att ändra dess bana eller hastighet.

Ur dessa överväganden uppstår den grundläggande ekvationen av dynamisk för föremål med konstant massa:

Resulterande kraft (Fresultant) = massa (m) x acceleration (a)

En nettokraft verkar på en kropp av massa konstant och ger dig en viss acceleration. I de fall massan inte är konstant kommer formeln att fokusera mer på rörelsemängden (p), enligt följande formel:

Mängd rörelse (p) = massa (m) x hastighet (v). Därav: Fneta = d (m.v) / dt.

Kraft kan alltså relateras till acceleration och massa, oavsett om den senare är variabel eller inte.

För att exemplifiera denna andra lag är fallet med fritt fall idealiskt: om vi tappar en tennisboll från en byggnad kommer accelerationen den upplever att öka när väder förflutit, eftersom tyngdkraften. Således kommer dess initiala hastighet att vara noll, men en konstant kraft kommer att appliceras på den i en rak linje, nedåt.

Tredje lagen eller principen om handling och reaktion

Enligt Newtons tredje lag,

"Varje handling motsvarar en likadan reaktion men i motsatt riktning: vilket innebär att två kroppars ömsesidiga handlingar alltid är lika och riktade i motsatt riktning."

På detta sätt, närhelst en kraft utövas på ett föremål, utövar den en liknande kraft på adress motsatt och av samma intensitet, så om två objekt (1 och 2) samverkar, kommer kraften som utövas av den ena på den andra att vara lika stor som den som utövas av den andra på den första, men av motsatt tecken.

Det vill säga: F1-2 = F2-1. Den första kraften kommer att kallas "handling" och den andra kraften som "reaktion".

För att demonstrera denna tredje lag räcker det att observera vad som händer när två personer med liknande vikt springer i motsatta riktningar och kolliderar: båda kommer att ta emot kraften från den andra och kastas i motsatt riktning. Samma sak händer när en boll studsar från väggen och kastas in adress tvärtom, med en kraft som liknar den som vi projicerar när vi kastar den.

Isaac Newtons biografi

Bland andra bidrag upptäckte Isaac Newton ljusets färgspektrum.

Isaac Newton (1642-1727) föddes i Lincolnshire, England. Son till puritanska bönder, hans födelse var traumatisk och han kom till världen så mager och ynklig att de antog att han inte skulle leva länge.

Han växte dock upp till ett excentriskt barn, med tidiga talanger för matematik och den filosofi naturlig. Vid arton års ålder gick han in på University of Cambridge för att fortsätta sina studier. Det sägs att han kom in i klassrummet väldigt lite, eftersom hans huvudsakliga intresse var i bibliotek och självlärd utbildning.

Detta hindrade inte hans akademiska utveckling. Han blev en fysiker, teolog, filosof och matematiker av betydelse, erkänd av Royal Society. Han är krediterad med uppfinningen av matematisk kalkyl, samt olika studier om optik och ljus.

Dessutom bidrog han enormt till utvecklingen av matematik och fysik: han upptäckte spektrumet av Färg av ljus, formulerade en lag om värmeledning, en annan om ursprunget till stjärnor, om hastigheten på ljud på luft och mekaniken i vätskor, och ett stort etcetera. Hans stora verk var Philosophiae naturalis principia mathematica.

Newton dog 1727, efter att ha varit en respekterad och hedrad vetenskapsman, och fått en lordly utnämning ("sir") från drottning Anne av England. Han led av njurkolik och andra njursjukdomar som efter många timmars delirium slutligen ledde honom till sin grav den 31 mars.