قوانين نيوتن للحركة: القانون الأول والثاني والثالث — الثانية ثانوي

قوانين نيوتن للحركة: القانون الأول والثاني والثالث

وضع العالم الإنجليزي إسحاق نيوتن ثلاثة قوانين أساسية للحركة في كتابه “الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية” عام 1687. تشكل هذه القوانين أساس الميكانيكا الكلاسيكية.

1. القانون الأول: قانون القصور الذاتي

النص: يبقى الجسم الساكن ساكناً والجسم المتحرك مستمراً في حركته بسرعة منتظمة وفي خط مستقيم ما لم تؤثر عليه قوة محصلة غير معدومة. هذا القانون يعبر عن مبدأ القصور الذاتي (العطالة). كتلة الجسم هي مقياس قصوره الذاتي.

2. القانون الثاني: قانون التسارع

النص: تسارع جسم يتناسب طردياً مع القوة المحصلة المؤثرة عليه وعكسياً مع كتلته. رياضياً: ΣF = m × a. وحدة القوة هي النيوتن (N): 1N = 1kg×m/s². هذا القانون يربط بين القوة والكتلة والتسارع.

3. القانون الثالث: قانون الفعل ورد الفعل

النص: لكل فعل رد فعل مساوٍ له في المقدار ومضاد له في الاتجاه. عندما يؤثر جسم A على جسم B بقوة F_AB، فإن B يؤثر على A بقوة F_BA حيث F_AB = -F_BA. هاتان القوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه.

4. تطبيقات قوانين نيوتن

تطبق قوانين نيوتن في: حساب مسار الصواريخ، تصميم المركبات (حساب مسافات التوقف)، تحليل حركة المصاعد والألعاب الترفيهية، دراسة حركة الكواكب (مع قانون الجذب العام)، والهندسة المدنية (حساب القوى في الجسور).

5. حدود قوانين نيوتن

قوانين نيوتن صالحة فقط في الأطر المرجعية العطالية وللأجسام التي تتحرك بسرعات أقل بكثير من سرعة الضوء. عند السرعات العالية، نستخدم النسبية الخاصة لأينشتاين. للجسيمات الصغيرة جداً، نستخدم ميكانيكا الكم.

مثال تطبيقي

مثال: تؤثر قوة 20N على جسم كتلته 4kg. ما تسارعه؟
الحل: F = m×a → 20 = 4×a → a = 5 m/s².

تمارين

1. ما القوة اللازمة لتسريع جسم كتلته 10kg بتسارع 3 m/s²؟
2. جسم كتلته 5kg يتحرك بتسارع 4 m/s² تحت تأثير قوة. أحسب القوة.
3. اشرح مبدأ عمل الصاروخ باستخدام قانون نيوتن الثالث.
4. احسب وزن جسم كتلته 70kg على سطح الأرض (g = 9.81 m/s²).

للمزيد من المعلومات، راجع درس قوانين كيرشوف للتيار المستمر ودرس الكيمياء العضوية.