امثلة على قانون نيوتن

قوانين نيوتن للحركة

قوانين نيوتن للحركة توضح العلاقات بين القوى المؤثرة على الجسم وحركته. صاغها عالم الفيزياء والرياضيات الإنجليزي إسحاق نيوتن، المعروف بالتفاحة الذهبية (تفاحة نيوتن). فيما يلي سنتعرف على قوانين نيوتن وتطبيقاتها في حياتنا

قانون نيوتن الأول

ينص قانون نيوتن الأول ، الذي يُطلق عليه أيضًا قانون القصور الذاتي ، على أن الكائن يظل في حالة سكون أو يستمر في حركة موحدة ما لم يُجبر على التغيير بفعل قوة خارجية ، ويُطلق على ميل الكائن للبقاء في حالة راحة أو الحفاظ على سرعة ثابتة القصور الذاتي وتختلف مقاومته للانحراف عن القصور الذاتي باختلاف كتلته ، يتطلب الأمر مجهودًا بدنيًا وقوة ، وللتغلب على القصور الذاتي للشخص لكي ينهض من الفراش في الصباح ، وسوف تستمر الدراجة أو السيارة في التحرك ما لم يستخدم السائق قوة احتكاك من خلال الفرامل لإيقافها ، وسيتم دفع السائق أو الراكب في سيارة متحركة الذي لا يرتدي حزام الأمان إلى الأمام عندما تتوقف السيارة فجأة لأنه يظل في حالة حركة ، حيث يوفر حزام الأمان المثبت قوة تقييد لحركة الراكب أو السائق.

قانون نيوتن الثاني

يحدد قانون نيوتن الثاني العلاقة بين القوة والتسارع والتغير في سرعة جسم متحرك، حيث تساوي القوة المؤثرة على الجسم كتلته مضروبة في تسارعه. كما يتطلب دفع يخت صغير في البحر قوة إضافية أقل من دفع ناقلة عملاقة؛ لأن الناقلة ذات كتلة أكبر من اليخت الصغير.

قانون نيوتن الثالث 

ينص قانون نيوتن الثالث على أنه لا توجد قوى منفصلة، بل لكل قوة موجودة تعمل ضدها قوة متساوية في الحجم والاتجاه المعاكس. على سبيل المثال، عندما يتم إلقاء كرة على الأرض، فإنها تمارس قوة هبوط، وفي الوقت نفسه، تمارس الأرض قوة صاعدة على الكرة وترتدها. فلا يمكن للإنسان أن يسير على الأرض بدون قوة الاحتكاك مع الأرض. عندما يخطو خطوة واحدة إلى الأمام، فإنه يبذل قوة للخلف على الأرض، وتستجيب الأرض من خلال ممارسة قوة احتكاك في الاتجاه المعاكس، مما يسمح للمشاة بالتحرك للأمام أثناء خطوة أخرى بقدمهم الثانية.

أمثلة على قانون نيوتن الأول

إذا قمت بإسقاط قرص هوكي على سطح الجليد، فسيتوقف في النهاية بسبب الاحتكاك على الجليد، وسيتوقف أيضا إذا اصطدم بشيء ما، مثل عصا اللاعب أو عمود المرمى. إذا ركلت كرة في الفضاء، فستستمر إلى الأبد، لأنه لا توجد جاذبية أو احتكاك أو مقاومة هوائية تعمل ضدها. ستتوقف عن السير في اتجاه واحد فقط إذا اصطدمت بشيء مثل النيزك أو وصلت إلى مجال الجاذبية لكوكب آخر. إذا كنت تقود سيارتك بسرعة عالية جدا واصطدمت بشيء ما، مثل جدار من الطوب أو شجرة، ستتوقف السيارة فورا، ولكنك ستستمر في التقدم للأمام. لهذا السبب، تحتوي السيارات على وسائد هوائية لحمايتك من الاصطدام بالزجاج الأمامي.

أمثلة على قانون نيوتن الثاني

إذا استخدمت نفس القوة لدفع شاحنة ودفع السيارة ، فإن السيارة سيكون لها تسارع أكبر من الشاحنة ، لأن السيارة أقل كتلة ، من الأسهل دفع عربة تسوق فارغة بدلاً من عربة تسوق ممتلئة ، لأن عربة التسوق الممتلئة بها كتلة أكبر من عربة التسوق الفارغة ، هذا يعني أن الأمر يتطلب مزيدًا من القوة لدفع عربة التسوق الكاملة.

أمثلة على قانون نيوتن الثالث

يُمكن تطبيق هذا القانون في أي مكان وزمان، حيث يُمكن استخدام بعض الأمثلة لتوضيح أزواج الفعل والتفاعل المختلفة في المناطق المختلفة

• يقوم السباح بدفع الماء للخلف بيديه، مما يدفع الماء بالمقابل للأمام ويمكِّن السباح من السباحة إلى الأمام.
• رجل يمشي على الأرض: عند المشي، يقوم الإنسان بدفع الأرض إلى الخلف وفي المقابل تدفع الأرض الشخص إلى الأمام، مما يجعله يسير.
• يقوم الطائر بدفع الهواء لأسفل باستخدام جناحيه أثناء الطيران، ويتفق مع قانون نيوتن الثالث للحركة، حيث يدفع الهواء الطائر لأعلى.
• عندما يستلقي الشخص على السرير، يتعارض وزن جسده مع قوة رد الفعل من السرير (وفقًا لقانون نيوتن الثالث للحركة). ولكن تتعادل القوتان مع بعضهما البعض، ويحصل الشخص على وضع التوازن.
• عندما تقفز من قارب تجديف صغير إلى الماء، ستدفع نفسك إلى الأمام نحو الماء، ونفس القوة التي استخدمتها للدفع إلى الأمام ستجعل القارب يتحرك إلى الخلف.  
• عندما يتم دفع الهواء خارج البالون، ستكون لدينا ردة فعل معاكسة ويرتفع البالون لأعلى.  
• عند الغطس من على لوح الغوص، يتم الضغط لأسفل على لوحة القفز، مما يجعل اللوح يعود إلى الوراء ويدفع الشخص إلى السطح.

يوجد ملايين الأمثلة الأخرى لقانون نيوتن الثالث للحركة في بيئتنا، حيث يُمكن العثور عليه في أي مكان وفي كل مكان.

أهمية قوانين نيوتن

• يتم تطبيق قانون نيوتن الأول على الوسائد الهوائية وأحزمة المقاعد ومساند الرأس للحفاظ على راحة جسمك أثناء القيادة، وهذا يحافظ على سلامتك. عندما تتعرض لحادث، يتحرك جسمك في السيارة بحركة متطابقة لحركة السيارة، لذلك عند التصادم، يواصل جسمك الحركة الأصلية، ولذلك تم تصميم المساند الرأس وأحزمة الأمان والوسائد الهوائية لتبطئ الحركة الأمامية لجسمك في السيارة
• ركوب الأفعوانية طريقة رائعة لتجربة قوانين نيوتن ، اربط كل قانون بأحد جوانب الرحلة ، أثناء ركوب الأفعوانية ، يمكن أن يتعلق قانون نيوتن الأول بكونك ثابتًا في مقعد الأفعوانية قبل بدء الركوب ، ثم يتم دفعها للخلف عند بدء الركوب ، هذا لأن جسمك في حالة راحة ويرغب في البقاء مستريحًا.
• تتمثل فوائد الاحتكاك في الرياضة في أنه يسهل الجري والتوقف وتشغيل أي نوع من الملاعب أو المضمار الرياضي (يمنعنا من الانزلاق) ، كما أنه يساعدنا عندما نحاول رمي الأشياء والتقاطها لأن قوة الاحتكاك تبقي الأشياء في أيدينا ، بدون الاحتكاك في الرياضة ، سيكون من الصعب للغاية التنافس ضد الآخرين أو لمجرد التسلية.
• تتمثل فوائد الاحتكاك في صناعة النقل في أنها مسؤولة عن إبطاء سرعة السيارة التي يتم قيادتها ، كما أنها تساعدنا أيضًا عندما نركب تلك السيارة المذكورة لأنها تمنعنا من السقوط والانزلاق في جميع أنحاء القطار أثناء تسارعه ، أو تباطؤ ، بدون الاحتكاك في صناعة النقل ، لن نكون قادرين على إيقاف المركبات التي نحاول نقل الأشخاص فيها أو التحرك لأن العجلات ستستمر في الدوران بسبب نقص الاحتكاك.