- Wat zijn de wetten van Newton?
- Newton's eerste wet of traagheidswet
- Tweede wet of fundamentele wet van dynamiek
- Derde wet of principe van actie en reactie
- Isaac Newton Biografie
We leggen uit wat de wetten van Newton zijn, hoe ze traagheid, dynamiek en het actie-reactieprincipe verklaren.
Wat zijn de wetten van Newton?
De wetten van Newton of de bewegingswetten van Newton zijn de drie fundamentele principes waarop de klassieke mechanica is gebaseerd, een van de takken van de fysiek. Ze werden gepostuleerd door Sir Isaac Newton in zijn werk Philosohiae naturalis principia mathematica ("Wiskundige principes van natuurlijke filosofie") van 1687.
Deze reeks natuurkundige wetten zorgde voor een revolutie in de basisconcepten met betrekking tot de beweging van de lichamen die de mensheid had. Samen met de bijdragen van Galileo Galilei vormt het de basis van dedynamisch. In combinatie met deUniversele zwaartekrachtwet door Albert Einstein, stelt ons in staat om de wetten van Kepler op planetaire beweging af te leiden en uit te leggen.
De wetten van Newton zijn echter alleen geldig binnen inertiële referentiekaders, dat wil zeggen, die welke niet worden versneld en waarin alleen echte krachten tussenkomen. Bovendien zijn deze wetten geldig voor objecten die veel langzamer bewegen dan de lichtsnelheid (300.000 km/s).
De wetten van Newton gaan uit van de overweging van beweging als de verplaatsing van het ene object van de ene plaats naar de andere, rekening houdend met de plaats waar het voorkomt, dat zich ook met een constante snelheid kan verplaatsen ten opzichte van een andere plaats.
Newton's eerste wet of traagheidswet
De De eerste wet van Newton in tegenspraak is met een principe geformuleerd in de oudheid door de Griekse wijze Aristoteles, voor wie een lichaam zijn beweging alleen kon behouden als kracht gestaag. Newton stelt in plaats daarvan dat:
"Elk lichaam volhardt in zijn rusttoestand of uniforme rechtlijnige beweging, tenzij het gedwongen wordt zijn toestand te veranderen door krachten die erop worden gedrukt."
Daarom kan een object dat beweegt of in rust is die toestand niet veranderen, tenzij er een soort kracht op wordt uitgeoefend.
Volgens dit principe omvat beweging grootheden die vector zijn (begiftigd met richting en gevoel). Versnelling kan worden berekend uit begin- en eindsnelheid. Bovendien stelt hij voor dat bewegende lichamen altijd de neiging hebben om te verplaatsen in een recht en uniform pad.
Een perfect voorbeeld van de wet vanluiheid hij wordt gevormd door een gewichtwerper in de Olympische Spelen. De atleet krijgt vaart door in cirkels te bewegen, het gewicht dat met een touw is vastgemaakt om zijn eigen as te draaien (cirkelvormige beweging), totdat het deversnelling nodig om hem los te laten en hem in een rechte lijn te zien vliegen (uniforme rechtlijnige beweging).
Deze rechtlijnige beweging gaat door totdat dezwaartekracht zijn traject is gebogen. Tegelijkertijd vertraagt de wrijving van het object met lucht (negatieve versnelling) totdat het valt.
Tweede wet of fundamentele wet van dynamiek
De tweede wet van Newton heeft betrekking op kracht, massa en versnelling.
In deze wet definieert Newton het begrip kracht (voorgesteld door F), waarin staat dat:
"De verandering van een beweging is recht evenredig met de kracht die erop wordt afgedrukt en vindt plaats volgens de rechte lijn waarlangs die kracht wordt afgedrukt."
Dit betekent dat de versnelling van een bewegend object altijd reageert op de hoeveelheid kracht die erop wordt uitgeoefend op een bepaald moment, om zijn baan of snelheid te wijzigen.
Uit deze overwegingen ontstaat de fundamentele vergelijking van de dynamisch voor objecten met constante massa:
Resulterende kracht (Fresultant) = massa (m) x versnelling (a)
Een netto kracht werkt op een lichaam van massa- constant en geeft je een bepaalde versnelling. In gevallen waar de massa niet constant is, zal de formule zich meer richten op het momentum (p), volgens de volgende formule:
Hoeveelheid beweging (p) = massa (m) x snelheid (v). Vandaar: Fneta = d (m.v) / dt.
Zo kan kracht worden gerelateerd aan versnelling en massa, ongeacht of deze laatste variabel is of niet.
Om deze tweede wet te illustreren, is het geval van vrije val ideaal: als we een tennisbal uit een gebouw laten vallen, zal de versnelling die hij ervaart toenemen naarmate de weer verstrijkt, aangezien de zwaartekracht. De beginsnelheid zal dus nul zijn, maar er zal een constante kracht op worden uitgeoefend in een rechte lijn, naar beneden.
Derde wet of principe van actie en reactie
Volgens de derde wet van Newton geldt
"Elke actie komt overeen met een gelijke reactie, maar in de tegenovergestelde richting: wat betekent dat de wederzijdse acties van twee lichamen altijd gelijk zijn en in de tegenovergestelde richting zijn gericht."
Op deze manier oefent het, wanneer een kracht op een object wordt uitgeoefend, een vergelijkbare kracht uit op adres tegengesteld en van gelijke intensiteit, dus als twee objecten (1 en 2) op elkaar inwerken, zal de kracht die door de een op de ander wordt uitgeoefend even groot zijn als die van de ander op de eerste, maar van tegengesteld teken.
Dat wil zeggen: F1-2 = F2-1. De eerste kracht staat bekend als 'actie' en de tweede kracht als 'reactie'.
Om deze derde wet aan te tonen, volstaat het om te observeren wat er gebeurt als twee mensen van hetzelfde gewicht in tegengestelde richting rennen en botsen: beide zullen de kracht van de ander ontvangen en in de tegenovergestelde richting worden gegooid. Hetzelfde gebeurt wanneer een bal van de muur stuitert en erin wordt gegooid adres integendeel, met een kracht die vergelijkbaar is met die welke we projecteren wanneer we het gooien.
Isaac Newton Biografie
Isaac Newton (1642-1727) werd geboren in Lincolnshire, Engeland. De zoon van puriteinse boeren, zijn geboorte was traumatisch en hij kwam zo mager en nietig ter wereld dat ze dachten dat hij niet lang meer zou leven.
Hij groeide echter op tot een excentriek kind, met vroege talenten voor wiskunde en de filosofie natuurlijk. Op achttienjarige leeftijd ging hij naar de Universiteit van Cambridge om zijn studie voort te zetten. Er wordt gezegd dat hij heel weinig in de klas kwam, omdat zijn grootste interesse uitging naar de bibliotheek en autodidactische opleiding.
Dit stond zijn academische ontwikkeling niet in de weg. Hij werd een fysicus, theoloog, filosoof en wiskundige van belang, erkend door de Royal Society. Hij wordt gecrediteerd voor de uitvinding van wiskundige calculus, evenals verschillende studies over optica en licht.
Daarnaast heeft hij enorm bijgedragen aan de ontwikkeling van wiskunde en natuurkunde: hij ontdekte het spectrum van kleur van licht, formuleerde een wet van thermische geleiding, een andere over de oorsprong van sterren, over de snelheid van de geluid Bij lucht en de mechanica van vloeistoffen, en een enorme etcetera. Zijn grote werk was de Philosophiae naturalis principia mathematica.
Newton stierf in 1727, nadat hij een gerespecteerde en geëerde wetenschapper was, en ontving een vorstelijke benoeming ("meneer") van koningin Anne van Engeland. Hij leed aan nierkolieken en andere nieraandoeningen die hem, na vele uren van delirium, uiteindelijk op 31 maart naar zijn graf leidden.