Njutnovi zakoni kretanja

Početak XVII veka doneo je bitne promene u razvoju nauke. Arapski brojevi su se sve više koristili, matematika se polako razvijala, a ogled se stidljivo vraćao u naučnu praksu. Međutim, pravu naučnu revoluciju, krajem XVII veka je izveo britanski naučnik Isak Njutn, uvođenjem nove matematičke metode nazvane Calculus, koja je omogućila naučnicima širom sveta da svoje tvrdnje dokažu matematički. Osim ove nove matematičke metode, Njutn je u svom kapitalnom delu “Matematički principi prirodne filozofije” izneo i tri zakona kretanja, koji se danas nazivaju Njutnovi zakoni kretanja.

I Njutnov zakon

Zakon inercije, govori o sklonosti tela da zadrži stanje kretanja u kojem se nalazi. Ova sklonost se naziva inercija. Svako telo se protivi pokušaju da mu se promeni način kretanja. Telo koje miruje bi da nastavi da miruje, a telo koje se kreće ravnomerno pravolinijski, želi da nastavi tako da se kreće. Ovaj zakon ima i dublji smisao. On govori o uzročno posledičnim vezama. Ništa se ne dešava bez uzroka, barem ne u ovom našem svetu, gde se mase mere kilogramima, a udaljenosti metrima. Da bi telo promenilo način kretanja, mora postojati neki uzrok, koji je Njutn definisao kao silu, u svom drugom zakonu kretanja. Pošto se u fizici sve mora kvantifikovati, Njutn je utvrdio da je inercija dirtektna posledica mase tela, te je na taj nači i definisao masu. Masa je mera inertnosti tela.

II Njutnov zakon

Ovaj zakon kretanja se upravo bavi uzrocima promene kretanja. Još od Aristotela se pogrešno smatralo kako je neophodno da na telo stalno deluje neka sila, kako bi se ono kretalo. Nije bio čudan takav stav, jer iskustvo na Zemlji nas uči da će svako telo, ako ga nešto ne gura ili vuče, na kraju pasti na zemlju i prestati da se kreće. Isak Njutn je svojim prvim zakonom kretanja okrenuo situaciju naopačke. Sada je sila potrebna, ne da održava kretanje već da ga promeni. Kao veličinu koja precizno opisuje kretanje, Njutn je uzeo linearni moment (impuls) $$\vec{p} =m\cdot \vec{v}$$ i pratio pod kojim okolnostima će se taj linearni moment promeniti. Jednostavnom matematikom, koja je prezentovana u video času, Njutn je došao do rešenja da je uzročnik promene kretanja sila F, koja uzrokuje ubrzanje tela, po formuli $$\vec{F}=m\cdot \vec{a}$$ Dakle, svaki put kada se telo kreće ubrzano – na njega deluje neka sila F. Ova formula predstavlja osnovnu jednačinu dinamike pravolinijskog kretanja i pomoću nje se može predvideti kako će se kretati telo na koje deluje jedna ili više sila istovremeno.

Primeri slaganja i razlaganja sila

Primer slaganja sila
Primer razlaganja sila

Primeri primene jednačine kretanja

Težina tela u liftu
Jednačina kretanja uz silu trenja
Primena jednačine kretanja

III Njutnov zakon

Ovaj Njutnov zakon je poznatiji pod imenom zakon akcije i reakcije. Svako dejstvo, svaka sila, praćena je povratnim dejstvom. Sile se uvek javljaju u paru. Ako prvo telo deluje na drugo telo, onda uvek i drugo telo deluje na prvo telo, istom takvom silom, ali suprotnog smera. $$\vec{F_{12} } =-\vec{F_{21} }$$ Važno je uočiti, da sile “akcije” i “reakcije” deluju na različita tela. Ako pritisnete loptu o pod, a na istu loptu deluje i pod, u suprotnom smeru, zbog čega se lopta malo deformiše, to nisu sile akcije i reakcije, jer obe sile deluju na isto telo – loptu. U ovom slučaju sila akcije bi bila sila kojom lopta pritiska pod, a sila reakcije – sila kojom pod deluje na loptu.