تقرير عن قوانين نيوتن

إسحق نيوتن

إسحق نيوتن هو عالم إنجليزي عاش في القرن السابع عشر والثامن عشر في الفترة الزمنّية (1642 - 1727م)، اختص بدراسة علوم الفيزياء الرياضية والرياضيات، حيث عمل معلماً للرياضيات في جامعة كامبردج، كما أنّه كان رئيساً للجمعية العربية الإنجليزية، وعمل في دار العملة لصكّ العملات المعدنية إلى أن أصبح رئيساً لها، وكان لإسحاق نيوتن دور بارز في المجالات العلمية المختلفة، منها علم التفاضل والتكامل في الرياضيات وعلم البصريات وعلم الكيمياء، حيث تسبَّبت اكتشافاته التي دونها في كتابه المتخصص بالميكانيكا الكلاسيكية بتحفيز العلماء لتوظيفها في اختراعاتهم المختلفة، كما كانت اكتشافاته اللبنة الأساسيّة لباقي العلوم الأخرى.

وارتبط اسم إسحق نيوتن بقصة التفاحة، حيث ذكرت المصادر التاريخية العلميّة أن نيوتن كان يجلس أسفل شجرة تفاح فسقطت على رأسه تفاحة، مما جعلهُ يتفّكرُ في سبب سقوط ثمرة التفاح، ومن هنا بدأ الأبحاث المختلفة إلى أن توصل إلى اكتشاف الجاذبية الأرضية، كما أنَّ اكتشافه لقوانين الحركة الثلاثة عام (1687م)، والتي لا زالت نواة علوم الفيزياء أضافت إلى حصيلة إنجازاته العلمية نجاحاً باهراً، حيث توضح القوانين حركة الأجسام والقوى التي تربط فيما بينها، وفي هذا المقال سنوضح القوانين الثلاثة للحركة كلاً على حدة.

قوانين نيوتن

القانون الأول

ويوضح نيوتن في القانون الأول أن جميع الأجسام تحافظ على حالتها كما هي في وضع السكون، أو قد تبقى في سرعة ثابتة بحيث يكون تحركها في خط مستقيم، وذلك إذا لم تؤثّر فيه أي قوى خارجية، حيث إنّهُ اعتبر هذه الحالة بالطاقة، إذ إنَّ الأجسام تميل إلى المحافظة على طاقتها من خلال عملية السكون لمنع هدر الطاقة، وإذا ما أخذنا الكرة كمثال فإن عملية لفّ الكرة فإنّها تتحرك بسرعة ثابتة وبحركة مستقيمة وفي لحظة ما تقّل الحركة إلى أن تصل إلى مرحلة السكون، ويكون ذلك بسبب تأثير القوى الخارجية التي تنتج من تفاعل قوة احتكاك الهواء والجاذبية الأرضية، ولو تم رمي الكرة في الظروف المثالية فإنّها ستواصل الحركة بسرعة ثابتة وفي سير خط مستقيم وصولاً إلى ما لا نهاية، وسيكون تأثير القوة عليها مماثلاً للقوة التي أثرت بها يدنا على الكرة.

القانون الثاني

يطرح نيوتن في قانونه الثاني مفهوم التسارع، عن طريق توضيح تسارع وكتلة الأجسام والقوى التي تؤثر عليها، ونستطيع حساب محصلة القوى المختلفة التي قد تؤثر على جسم من خلال حساب التسارع لهذا الجسم، من خلال المعادلة التي تنص على أن عزم القوى(force) يساوي كتلة الجسم مضروباً في تسارع ذلك الجسم، ولا يتوقف استخدام القانون الفيزيائي في حل المسائل الفيزيائيّة، بل تتعدى ذلك وصولاً لحساب قوى الحركات الدائرية، وحسابات الفلك وغيرها.

القانون الثالث

ويختلف القانون الثالث عن القوانين السابقة، حيث يظهر أنَّ لكل قوة هناك تساويها في المقدار وتعاكسها بالاتجاه، وتُعدُّ هذه القوى من القوى الوهمية لأنها تُهمل ولا نتطرق لها خلال حسابات الحركة، بالرغم من أنها مهمة ولها تأثير على أرض الواقع، ومثال ذلك عندما نقف على الرمل فنحن لا نغرز في الرمل أثناء المشي أو الوقوف عليه، نستطيع اعتبار أنَّ الحركة الدائرية المتشكلة للقوة الطاردة عن المركز هي قوى الجذب المركزي.

نهايةً، بالرغم من أنَّ قوانين نيوتن توضح تفاعلات مختلفة قد لا تحدث في مستويات صغيرة مثل الذرات وتُستبدل بالميكانيكا الكميّة، لكن في مستويات الالكترومغناطيسية نرى أنَّ قوانين نيوتن لا تنطبق نهائياً، وكذلك بين الأجسام التي تفصلها مسافات عن بعضها البعض، ويُعزى ذلك إلى سرعة الضوء التي تجعل الأجسام بحاجة إلى فترة زمنية محددة لتؤثر في جسم آخر.