Сер Ісаак Ньютон не просто вирахував, як розраховувати орбіти. Він дав нам зведення правил, визначальних поведінка фізичних об’єктів. Ці правила прості здавалося б, але вони утримують весь світ. Ви бачите їх щоразу, коли ведете машину. Ви відчуваєте їх, коли стрибаєте з бордюру. Фізика цієї взаємодії називається законами руху Ньютона. Вони визначають зв’язок між силою та рухом.
Чому об’єкти продовжують робити те, що роблять
Перший закон часто називають законом інерції. Звучить складно. Але це негаразд. Він просто говорить, що об’єкт продовжуватиме робити те, що він уже робить, якщо тільки щось не змусить його змінити цей стан. Якщо камінь лежить землі. Він лишається там. Назавжди. Якщо ви його не штовхнете. Якщо шайба ковзає по льоду. Вона продовжує ковзати. Поки що тертя чи ключка не зупинять її.
Це працює лише у певній системі відліку. Зазвичай. Це система відліку Землі. Ми вважаємо, що земля нерухома. Ми не завжди враховуємо обертання планети. Але для повсякденних завдань цього достатньо. Інерція – це опір зміні руху. Саме тому вас кидає уперед, коли автобус різко гальмує. Ваше тіло хоче продовжувати рухатися з тією самою швидкістю. Автобус зупиняється. Ремінь безпеки накладає силу. Ви зупиняєтесь. Закон пояснює чому.
Математика сили та прискорення
Другий закон — там, де починається справжня математика. Він пов’язує три речі. Сила. Маса. Прискорення. Формула відома всім.
F = ma
Сила дорівнює масі, помноженій на прискорення.
Це рівняння показує, як сильно потрібно штовхати об’єкт, щоб змусити його прискорюватися або сповільнюватися. Воно також пояснює, чому важкі предмети важко зрушити з місця. У вантажівки маса більша, ніж у велосипеда. Щоб змусити вантажівку пришвидшуватися з такою самою швидкістю, як і велосипед. Вам знадобиться набагато більша сила.
Прискорення – це не просто швидкий рух. Це зміна швидкості. Або зміна напряму. Якщо ви їдете по колу із постійною швидкістю. Ви все одно прискорюєтеся. Тому що ваш напрямок змінюється. Сила, необхідна для повороту автомобіля, виникає за рахунок тертя шин об дорогу. Немає тертя – немає повороту. Ви просто зірветесь у пряму лінію. Другий закон кількісно визначає цю потребу.
Реальність взаємодії
Третій закон – це закон дії та протидії. Його часто розуміють неправильно. Люди думають, що сили компенсують одна одну. Вони цього не роблять. Вони діють різні об’єкти.
Закон говорить, що на кожну дію є рівна та протилежна протидія. Два ті, що взаємодіють, надають сили один на одного. Ці сили дорівнюють за величиною. Направлені у протилежні сторони.
Подумайте про ходьбу. Ви штовхаєте землю назад. Земля штовхає вас уперед. Саме цей поштовх вперед рухає вас. Те саме відбувається з ракетою. Двигун виштовхує гази назад. Гази штовхають ракету вперед. Сили рівні. Результати залежить від маси. Гази мають дуже малу масу. Вони швидко вилітають. Ракета має величезну масу. Вона рухається повільніше. Але сила залишається однаковою.
Ці закони — не просто визначення підручників. Вони є основою інженерії. Мости. Машини. Літаки. Усе це спирається ці принципи. Без них ми не знали б, як будувати щось, що рухається чи стоїть на місці. Всесвіт слідує цим правилам. Завжди
