Sir Isaac Newton nepřišel jen na to, jak vypočítat oběžné dráhy. Dal nám soubor pravidel, kterými se řídí chování fyzických objektů. Tato pravidla jsou na první pohled jednoduchá, ale drží celý svět pohromadě. Vidíte je pokaždé, když řídíte. Cítíte je, když skočíte z obrubníku. Fyzika této interakce se nazývá Newtonovy pohybové zákony. Definují vztah mezi silou a pohybem.
Proč objekty pokračují v tom, co dělají
První zákon je často nazýván zákonem setrvačnosti. Zní to složitě. Ale to není pravda. Jednoduše říká, že objekt bude pokračovat v tom, co již dělá, pokud něco nezpůsobí změnu tohoto stavu. Pokud je kámen na zemi. Zůstává tam. Navždy. Pokud ho nezatlačíš. Pokud puk klouže po ledě. Stále klouže. Dokud to nezastaví tření nebo klacek.
To funguje pouze v určitém referenčním rámci. Obvykle. Toto je referenční rámec Země. Předpokládáme, že Země je nehybná. Ne vždy bereme v úvahu rotaci planety. Ale pro každodenní úkoly to stačí. Setrvačnost je odpor vůči změně pohybu. To je důvod, proč vás vymrští dopředu, když autobus náhle zabrzdí. Vaše tělo se chce pohybovat stále stejnou rychlostí. Autobus zastavuje. Bezpečnostní pás působí silou. Přestaň. Zákon vysvětluje proč.
Matematika síly a zrychlení
Druhý zákon je místo, kde začíná skutečná matematika. Spojuje tři věci. Pevnost. Hmotnost. Akcelerace. Vzorec je všem známý.
F = ma
Síla se rovná hmotnost krát zrychlení.
Tato rovnice ukazuje, jak silně musíte na objekt tlačit, aby se zrychlil nebo zpomalil. Vysvětluje také, proč se těžké předměty obtížně pohybují. Nákladní auto má větší hmotnost než jízdní kolo. Aby vozík zrychlil stejnou rychlostí jako jízdní kolo. Budete potřebovat mnohem více síly.
Akcelerace je více než jen rychlý pohyb. Jedná se o změnu rychlosti. Nebo změna směru. Pokud jedete v kruhu konstantní rychlostí. Stále zrychlujete. Protože se váš směr mění. Síla potřebná k otáčení auta pochází z tření pneumatik o vozovku. Žádné tření – žádné otáčení. Prostě spadneš do přímky. Druhý zákon kvantitativně popisuje tuto potřebu.
Realita interakce
Třetím zákonem je zákon akce a reakce. Často je nepochopený. Lidé si myslí, že síly se navzájem ruší. Oni ne. Působí na různé předměty.
Zákon říká, že na každou akci existuje stejná a opačná reakce. Dvě interagující tělesa na sebe působí silami. Tyto síly jsou stejně velké. Nasměrováno v opačných směrech.
Přemýšlejte o chůzi. Posouváte Zemi zpět. Země tě žene vpřed. Právě tento posun vpřed vás posouvá. Totéž se děje s raketou. Motor tlačí plyny zpět. Plyny tlačí raketu dopředu. Síly jsou stejné. Výsledky závisí na hmotnosti. Plyny mají velmi malou hmotnost. Rychle vylétají. Raketa má obrovskou hmotnost. Pohybuje se pomaleji. Ale síla zůstává stejná.
Tyto zákony nejsou jen učebnicovými definicemi. Jsou základem inženýrství. Mosty. Auta. Letadlo. To vše je založeno na těchto principech. Bez nich bychom nevěděli, jak postavit nic, co se hýbe nebo stojí. Vesmír se řídí těmito pravidly. Vždy
