Az erő – Newton I., II. és III. törvénye

Isaac Newton, angol fizikus nevéhez fűződik a többek között a binomiális tétel, a differenciál- és integrálszámítás alapjai és a fénnyel és a gravitációval kapcsolatos alapgondolatok. Azzal vált a fizika egyik legjelentősebb alakjává, hogy az őt megelőző fizikusok gondolatait rendszerbe foglalta, kiegészítette, és általánossá tette.”A természetfilozófia matematikai alapelvei” című művében Newton először a tömeg, a lendület, a tehetetlenség fogalmát definiálta, majd ezt a gondolatsort a mozgás alaptörvényeinek megfogalmazásával folytatta.

Newton I. törvénye – a tehetetlenség törvénye

A tehetetlenség a testek legfontosabb, elidegeníthetetlenebb tulajdonsága. Annak a testnek nagyobb a tehetetlensége, amelyiknek nehezebb megváltoztatni a sebességét. ‘Egy test mindaddig megőrzi nyugalmi állapotát, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgását, amíg egy másik test ennek megváltoztatására rá nem kényszeríti.’A tehetetlenség mértéke a tömeg. Jele: m, mértékegysége: kg. Két test kölcsönhatása közben létrejött sebességváltozás fordítottan arányos a testek tömegével: m2=(m1*v1)/v2

Newton II. törvénye – a dinamika alaptörvénye

Az azonos mozgó testeknek is lehet eltérő a mozgásállapota. A testek mozgásállapotát dinamikai szempontból jellemző mennyiséget lendületnek, impulzusnak nevezzük. Bármely két test mechanikai kölcsönhatása során bekövetkező sebességváltozások fordítottan arányosak a test tömegével. Tehát tömegük és sebesség változásuk szorzata egyenlő. m1*v1=m2*v2. Az m*v szorzat az m tömegű és v sebességű test mozgás állapotát jellemzi dinamikai szempontból, ezt a szorzatut nevezzük lendületnek. Jele: I, mértékegysége: kg*m/s. A lendület vektormennyiség, iránya mindig megegyezik a pillanatnyi sebesség irányával, tehát a test mozgásának mindenkori irányával.

Azt az anyagi rendszert, amiben a testekre nem hat a környezetük, zárt rendszernek tekintjük. Zárt rendszert alkotó testek állapotváltozásánál , csak a rendszerbeli testek egymásra gyakorolt hatását kell figyelni. A megmaradási tételek csak zárt rendszerekre alkalmazhatóak. Ilyen a lendületmegmaradás törvénye is: zárt rendszert alkotó testek lendületváltozásának összege nulla, tehát a zárt rendszer lendülete állandó.

A mozgásállapot változtató hatást erőhatásnak, mennyiségi jellemzőjét pedig erőnek nevezzük. Jele: F. Az erőhatásnak fontos jellemzője az iránya is, ezért az erő vektormennyiség. A lendületváltozás csak az erőtől és annak időtartamától függ. Az az erőhatás a nagyobb, amelyik ugyanazon a testen ugyanannyi idő alatt nagyobb lendületváltozást hoz létre, vagy ugyanakkora lendületváltoztatáshoz kevesebb időre van szüksége. F=I/t. Az erő mértékegysége: N (newton). Az F=(m*v)/t képlet átrendezhető F*t=m*v formába. F*t az erőhatásra jellemző és erőlökésnek nevezzük. Az m*v lendületváltozás az erőlökés következménye

Az erő nem csak a lendületváltozás sebességeként számolható ki. F=I*t=(m*v)/t=m*(v/t)=m*a. Ezt nevezik a dinamika II. alaptörvényének.

‘A változatlan tömegű testet gyorsító erő nagysága a test gyorsulásának és a tömegének a szorzata F=m*a’