بحث عن قوانين نيوتن الأول والثاني والثالث

هل سبق وسمعت عن قوانين نيوتن؟ هل تعرف من هو نيوتن؟ إن كانت إجابتك هي “لا” فأنت في حاجة إلى متابعة السطور القادمة.

ما هي قوانين نيوتن؟

قوانين نيوتن هي عبارة عن معادلات، من شأنها أن تصف العلاقات بين حركة الجسم والقوى التي يُمكنها أن تؤثر عليه، وهي التي تُعد أساس الميكانيكا الكلاسيكية، تلك القوانين قام بوضعها عالِم فيزياء شهير، يُدعى إسحاق نيوتن.

قوانين نيوتن للحركة

وضع نيوتن للحركة ثلاثة قوانين شهيرة، تلك التي تتم دراستها بمادة الفيزياء، والتي تُعرف باسم قوانين نيوتن في الحركة، وهذه القوانين هي التي تُشكل المثلث الأساسي للميكانيكا التي تُعرف باسم الميكانيكا الكلاسيكية.

وبشكل عام، فإن تلك القوانين هي التي تعمل على وصف الأجسام والقوى التي من الممكن أن تؤثر عليها، وطريقة استجابة تلك الأجسام لحركة تلك القوى، وفيما يلي سوف نتعرف بشكلٍ أكثر توضيحًا على تلك القوانين.

قانون نيوتن الأول (قانون القصور الذاتي)

“الجسم الساكن يبقى ساكنًا، والجسم المتحرك يبقى متحركًا ما لم تؤثر به قوة محصلة ما” ذلك هو ما نص عليه قانون نيوتن الأول، والذي يعُرف باسم قانون القصور الذاتي للأجسام.

هذا القانون يعمل على وصف ميل الأجسام من أجل المحافظة على الحالة الحركية الخاصة بها، ومقاومة تغييرها، وهو ما يُسمى بالقصور الذاتي للأجسام، ومن أجل ذلك تمت تسمية هذا القانون بذلك الاسم.

وتقوم هذه الخاصية بالاعتماد على كتلة قصور الجسم، فيما يعني أنها تزداد من خلال ازديادها، أي أن الحالة الحركية لأي من الأجسام، لابد وأن تكون أصعب إن كانت كتلة القصور الخاصة به أكبر.

لذا يُمكننا أن نُعرِّف كتلة القصور بأنها مقدار المقاومة التي يُمكن للجسم أن يظهرها مقابل القوة التي تعمل جاهدة على تغيير الحالة الحركية الخاصة به.

قانون نيوتن الثاني

أما عن قانون نيوتن الثاني، فهو الذي ينص على ما يلي: “إذا أثّرنا على جسمٍ بقوة ما أدت إلى تغيّر حالته الحركية، فإن هذه القوة تكون مساوية لمقدار التغيّر الحاصل في الزخم نسبةً إلى الزمن”.

هذا القانون قد تم التعبير عنه بصورة رياضية كما يلي: ق=ك×ت، علمًا بأن (ق) هي مجموع القوى المؤثرة على أي من الأجسام، أما (ك) فهي كتلة هذا الجسم، و(ت) هي رمز التسارع الذي سيكتسبه الجسم نتيجة تأثير القوة عليه.

من ذلك القانون يُمكننا أن نستنتج أنه كلما كانت القوة أكبر نسبيًا، كان التسارع أكبر كذلك، وهذا الأمر ينتج عنه أن تكون الطاقة الحركية أكبر أيضًا.

من ناحية أخرى نُدرك أنه كلما كانت كتلة الجسم أكبر، كلما احتاج إلى قوة أكبر من أجل إكسابه التسارع ذاته لجسم أقل في الكتلة.

قانون نيوتن الثالث (قانون الفعل ورد الفعل)

“إذا أثر جسمان بقوة متبادلة على بعضهما البعض، فإن هذه القوى ستكون متساوية في المقدار، متعاكسة في الاتجاه” لذلك فهو يُسمى بقانون الفعل ورد الفعل، وهذا هو قانون نيوتن الثالث.

هذا القانون من قوانين نيوتن يشير إلى أنه لا توجد قوة معزولة ومنفردة بشكل تام، فإن كان هناك كتابًا على منضدة، فهذا يعني أن لذلك الكتاب كتلة، أي وزن، وهو الذي يعني قوة سحبه للأرض نتيجة الجاذبية الأرضية، على أن تكون تلك القوة في الاتجاه السفلي.

فإن قُمت بإلقاء الكتاب، سيأخذ طريقه متسارعًا إلى الأرض، ولكن سيحول بينه وبين ذلك، وجود المنضدة، تلك التي قامت برد الفعل، ومن أجل ذلك استقر الكتاب عليها، فيما يُعرف باسم القوة العمودية.

علمًا بأن ذلك القانون أيضًا يُخبرنا أن قوة رد الفعل تساوي قوة الفعل ذاته، على أن تكون معاكسة لها في الاتجاه، وفي الرياضيات يتم التعبير عن ذلك الاتجاه المعاكس بالإشارة السالبة.

قانون الجذب العام (قانون التربيع العكسي لنيوتن)

قانون الجذب العام هو أحد قوانين نيوتن أيضًا، لا يُعد من قوانين الحركة، ولكن لأن نيوتن قد استعان من أجل الوصول إليه بالقانون الأول، كان لابد من التعرُف عليه.

هذا القانون هو الذي عُرف باسم (قانون التربيع العكسي لنيوتن) وقد نص على الآتي: “كل جسم في الكون يجذب كل الأجسام الأخرى بقوة تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسيًا مع مربع المسافة بينهما”.

ذلك لأن القوة هنا تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة بين كلا الجسمين، ومن الممكن تفسير ذلك القانون رياضيًا كالآتي: ق= (ج ك1ك2)/ف2، مع العلم أن (ق) هي القوة، (ج) هو قيمة ثابت الجذب العام، وهي 6.673×10-11 نيوتن.م2/كغ 2، (ك1) هي كتلة الجسم الأول، أما (ك2) فهي كتلة الجسم الثاني، أما عن (ف) فهي المسافة بين كلا الجسمين.

مع العلم أن إسحاق نيوتن قد قام بنشر عمله الذي له علاقة بالجاذبية في عام 1687م، بعد أن قام بجمع الكثير من البيانات عن حركة الكواكب، ودوران القمر حول الأرض، وساعده قانون القصور الذاتي (قانونه الأول) على الوصول إلى أن القمر لابد وأن يتحرك في خط مستقيم طالما ليست هناك قوة ما توثر به.

مما يعني أنه هناك قوة تؤثر بالفعل عليه وتجعله يسير في مدار شبه دائري حول كوكب الأرض، تلك القوة ذاتها التي تؤثر على حركة الكواكب والشمس، وهي أيضًا التي كانت سببًا في أن تسقط التفاحة على الأرض بدلًا من ارتفاعها إلى الأعلى.

فبعد سنوات من العمل المستمر لنيوتن، استطاع أن يصل إلى قانون الجذب العام، الذي لا يزال صداه يتردد إلى يومنا هذا.

من هو نيوتن؟

بعد أن تعرفنا على قوانين نيوتن الأول والثاني والثالث، بالإضافة إلى قانون الجذب، ما رأيك في أن تتعرف على ماهية ذلك الشخص؟ إنه إسحاق نيوتن الذي وُلد في إنجلترا في عام 1642 م، ودرس في جامعة كامبردج في عام 1661 م، ولكن في عام 1665م قد تم إغلاقها بسبب تفشي وباء الطاعون.

هذا الأمر كان سببًا في أن يعود إلى مكان نشأته في مزرعة بولز ثورب Woolsthorpe، ويُقال أن التفاحة الشهيرة التي كانت سببًا في وصوله إلى قانون الجذب، قد سقطت بها.

مما لا شك فيه أن قوانين نيوتن من أهم الإسهامات في المجال الفيزيائي، وأن العمل الدؤوب الذي استمر به ليخرُج لنا بها، لم تذهب هباءً، فقد كانت سببًا في صناعة التلسكوب العاكس وتحليل الضوء الأبيض وغيرها من التجارب التي لا يُستهان بها مهما مر على تلك القوانين من سنوات طوال.

أهم الأسئلة الشائعة حول قوانين نيوتن

علام ينص قانون نيوتن الرابع؟

ينص القانون الرابع لنيوتن على أن: “قوتيّ التجاذب بين جسمين ماديين تتناسب طرديًا مع حاصل ضرب كتلتيهما، وعكسيًا مع مربع المسافة بين مركزيهما”.

ما هو قانون القوة؟

هو القانون الثاني من قوانين نيوتن.

ما هو اسم نيوتن كاملًا وتاريخ وفاته؟

هو إسحاق نيوتن، وباللغة الإنجليزية: Isaac Newton، وقد تُوفي في اليوم العشرين من شهر مارس لعام 1727 م.