ما هي قوانين نيوتن

نيوتن

نيوتن هو عالم فيزياء ورياضيات إنجليزي عاش في القرن السابع عشر الميلادي، وهو مؤسس علم الميكانيكا الكلاسيكية، ومن أشهر إنجازاته قوانين نيوتن للحركة، والتي تصف العلاقة بين القوى المؤثرة على الأجسام وحركتها. قوانين نيوتن للحركة هي ثلاثة قوانين رئيسية، وهي كالتالي:

• القانون الأول: ينص على أن الجسم الساكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرك يبقى متحركاً بسرعة ثابتة واتجاه ثابت، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير من حالته. هذا القانون يعبر عن خاصية الأجسام المسماة بالقصور الذاتي، أو الميل للاحتفاظ بحالة الحركة أو السكون
• القانون الثاني: ينص على أن تسارع الجسم يتناسب طردياً مع محصلة القوى المؤثرة عليه، وعكسياً مع كتلته. هذا القانون يعبر عن كمية التغير في حالة حركة الجسم نتيجة تأثير قوة ما عليه. يمكن صياغة هذا القانون رياضياً بالعلاقة التالية: ت = ق/ ك، حيث ت هو التسارع، ق هو محصلة القوى، وك هو كتلة الجسم
• القانون الثالث: ينص على أن لكل قوة مؤثرة على جسم قوة مضادة تؤثر على جسم آخر بنفس المقدار والاتجاه ولكن باتجاه معاكس. هذا القانون يعبر عن التفاعل بين جسمين نتيجة تأثير قوى عليهما. يمكن صور هذا القانون بالعبارة التالية: إذا أثر جسم A بقوة F على جسم B، فإن جسم B سيؤثر بقوة -F على جسم A

قوانين نيوتن في الحركة

قوانين نيوتن للحركة هي مجموعة من القوانين التي تحكم حركة الأجسام في الفضاء، وتشرح كيف تتغير حالة حركة الجسم تحت تأثير قوى مختلفة. قوانين نيوتن للحركة تعتبر أساس علم الميكانيكا الكلاسيكية، وتطبق على الأجسام التي تتحرك بسرعات صغيرة مقارنة بسرعة الضوء. قوانين نيوتن للحركة تم اكتشافها وصياغتها من قبل عالم الفيزياء والرياضيات الإنجليزي إسحاق نيوتن في كتابه المشهور “المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية”، والذي نشر في عام 1687.

قوانين نيوتن للحركة تعبر عن ثلاثة مبادئ أساسية، وهي: القصور الذاتي، التسارع، والتفاعل. هذه المبادئ تصف كيف يتأثر الجسم بالقوى المؤثرة عليه، وكيف يؤثر على الأجسام الأخرى. قوانين نيوتن للحركة يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الظواهر الفيزيائية، مثل حركة الأقمار والكواكب، اصطدام الجسيمات، حركة المروحية والصاروخ، وغيرها. قوانين نيوتن للحركة تعتبر أحد أهم إنجازات العلم في التاريخ، وقد ساهمت في تطور العديد من المجالات العلمية والهندسية.

قانون نيوتن الأول

قانون نيوتن الأول هو أحد قوانين نيوتن للحركة، وهو ينص على أن الجسم الساكن يبقى ساكناً، والجسم المتحرك يبقى متحركاً بسرعة ثابتة واتجاه ثابت، ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير من حالته. هذا القانون يعبر عن خاصية الأجسام المسماة بالقصور الذاتي، أو الميل للاحتفاظ بحالة الحركة أو السكون.

قانون نيوتن الأول يمكن تفسيره بأن الجسم لا يتغير من حالته إلا إذا تعرض لقوة تؤثر عليه. هذه القوة تسمى قوة نيتة، أو قوة غير متوازنة، وهي قوة تفوق محصلة القوى المؤثرة على الجسم. على سبيل المثال، إذا كان جسم مستطيل مستلقي على سطح أفقي، فإنه يبقى ساكناً ما لم يدفعه شخص أو يجذبه مغناطيس أو يسحبه حبل. هذه الأشياء تؤثر على الجسم بقوة نيتة تغير من حالة سكونه.

قانون نيوتن الأول يمكن أيضاً تفسيره بأن الجسم يستمر في حركته بنفس السرعة والاتجاه ما لم يتعرض لقوة نيتة تغير من حالة حركته. هذه القوة تسمى قوة مقاومة، أو قوة تعارض حركة الجسم. على سبيل المثال، إذا كان جسم دائري يدور حول محور ثابت، فإنه يستمر في دورانه بنفس السرعة والاتجاه ما لم يتعرض لقوة مقاومة تبطئ من دورانه. هذه القوة قد تكون قوة احتكاك أو قوة هوائية أو قوة جاذبية.

قانون نيوتن الأول هو قانون هام في دراسة حركة الأجسام، ويعطي فكرة عن كيفية التصرف في حالات مختلفة من الحركة والسكون. قانون نيوتن الأول يشير إلى أن حالة الجسم تعتمد على المؤثرات الخارجية التي تؤثر عليه، وليس على طبيعته أو خصائصه.

قانون نيوتن الثاني

قانون نيوتن الثاني هو أحد قوانين نيوتن للحركة، وهو ينص على أن تسارع الجسم يتناسب طردياً مع محصلة القوى المؤثرة عليه، وعكسياً مع كتلته. هذا القانون يعبر عن كمية التغير في حالة حركة الجسم نتيجة تأثير قوة ما عليه. يمكن صياغة هذا القانون رياضياً بالعلاقة التالية: ت = ق/ ك، حيث ت هو التسارع، ق هو محصلة القوى، وك هو كتلة الجسم.

قانون نيوتن الثاني يمكن تفسيره بأن الجسم يزداد سرعته أو ينقصها بمقدار يعتمد على قوة الدفع أو السحب التي تؤثر عليه، وعلى كتلته التي تحدد مقاومته للتغير. كلما زادت قوة الدفع أو السحب، كلما زاد التسارع، وكلما زادت كتلة الجسم، كلما نقص التسارع. على سبيل المثال، إذا كان جسم دائري يدور حول محور ثابت بسرعة ثابتة، فإنه لا يتغير من حالته إلا إذا تعرض لقوة نيتة تغير من سرعته. هذه القوة قد تكون قوة دفع تزيد من سرعة دورانه، أو قوة سحب تقلل من سرعته.

قانون نيوتن الثاني هو قانون مهم في دراسة حركة الأجسام، ويعطي فكرة عن كيفية حساب التسارع والقوى المؤثرة على الجسم في حالات مختلفة من الحركة. قانون نيوتن الثاني يشير إلى أن حالة حركة الجسم تعتمد على المؤثرات الخارجية والداخلية التي تؤثر عليه، وأن التغير في حالة حركة الجسم يحدث بشكل مستمر ومستقيم.

قانون نيوتن الثالث

قانون نيوتن الثالث هو أحد قوانين نيوتن للحركة، وهو ينص على أن لكل قوة مؤثرة على جسم قوة مضادة تؤثر على جسم آخر بنفس المقدار والاتجاه ولكن باتجاه معاكس. هذا القانون يعبر عن التفاعل بين جسمين نتيجة تأثير قوى عليهما. يمكن صور هذا القانون بالعبارة التالية: إذا أثر جسم A بقوة F على جسم B، فإن جسم B سيؤثر بقوة -F على جسم A.

قانون نيوتن الثالث يمكن تفسيره بأن الجسم لا يستطيع أن يؤثر بقوة على نفسه، وإنما يؤثر بقوة على جسم آخر، وبالمقابل يتأثر بقوة من الجسم الآخر. هذه القوتان تكونان متساويتان في المقدار والاتجاه، ولكن معاكستين في الاتجاه. على سبيل المثال، إذا كان شخص يدفع عربة بقوة معينة، فإن العربة تدفع الشخص بقوة مساوية لقوة دفعه، ولكن في اتجاه معاكس. هذه القوتان تؤديان إلى حركة الشخص والعربة في اتجاهات مختلفة.

قانون نيوتن الثالث هو قانون مهم في دراسة حركة الأجسام، ويعطي فكرة عن كيفية التأثير والتأثر بين الأجسام المختلفة في حالات مختلفة من الحركة. قانون نيوتن الثالث يشير إلى أن حالة حركة الجسم تعتمد على المؤثرات المتبادلة بينه وبين الأجسام الأخرى، وأن التغير في حالة حركة الجسم يحدث بشكل متزامن ومتبادل.

قانون الجذب العام

قانون الجذب العام هو أحد قوانين نيوتن للحركة، وهو يعمم قانون الجذب العام لنيوتن، الذي ينص على أن أي جسمين في الكون يجذبان بعضهما بقوة تتناسب طردياً مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسياً مع مربع المسافة بينهما. قانون الجذب العام يشمل أيضاً الأجسام التي تتحرك بسرعات عالية أو تتأثر بقوى شديدة، مثل الأجسام الفلكية والثقوب السوداء. قانون الجذب العام يستخدم مفهوم المنحنى الزمكاني، وهو أن المادة والطاقة تؤثر على هيكل الزمكان، والزمكان يؤثر على حركة المادة والطاقة

قانون الجذب العام يمكن صياغته رياضياً بالمعادلة التالية:

G μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν {\displaystyle G_ {\mu \nu }+\Lambda g_ {\mu \nu }={8\pi G \over c^ {4}}T_ {\mu \nu }}

حيث:

G μ ν {\displaystyle G_ {\mu \nu }} هو تانسور آينشتاين، وهو تانسور يعبر عن انحناء الزمكان.

Λ {\displaystyle \Lambda } هو ثابت كوزمولوجي، وهو ثابت يعبر عن تمدد أو انكماش الزمكان.

g μ ν {\displaystyle g_ {\mu \nu }} هو تانسور متري، وهو تانسور يعبر عن خصائص هندسية للزمكان.

G {\displaystyle G} هو ثابت الجذب العام.

c {\displaystyle c} هو سرعة الضوء في الفراغ.

T μ ν {\displaystyle T_ {\mu \nu }} هو تانسور طاقة-زخم، وهو تانسور يعبر عن كثافة وتدفق المادة والطاقة في الزمكان

قانون الجذب العام هو قانون مهم في دراسة حركة وتفاعلات الأجسام في الفضاء، ويعطي فكرة عن كيفية تأثير المادة والطاقة على بُعد رابع للزمكان. قانون الجذب العام يشير إلى أن حالة حركة وثبات الأجسام تعتمد على المؤثرات المادية والطاقية التي تؤثر عليها، وأن التغير في حالة حركة وثبات الأجسام يحدث بشكل نسبي وديناميكي.