ما هو قانون نيوتن الأول ما هي تطبيقاته العملية على الرغم من شهرة نيوتن الواسعة، قد لا يعرف الجميع من هو هذا العالم العبقري، ولماذا تألق اسمه في كتب التاريخ، وما هي قوانينه، وهل يمكننا تطبيقها في حياتنا اليومية للاستفادة منها، أم أنها مجرد نظرية القوانين التي ليس لها فائدة في الحياة الواقعية، لذلك من خلال سوف نشير إلى ما هو قانون نيوتن الأول، وكذلك كل ما يتعلق بهذا الأمر.

ما هو قانون نيوتن الأول

نسمع جميعًا عن قوانين نيوتن، لكننا لا نعرف عددها وما هي نصوص تلك القوانين، وكيف يمكننا تطبيقها في حياتنا اليومية.

يظل الجسد في حالة الراحة والجسم المتحرك يظل في حالة حركة بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم ما لم يتم التصرف بناءً عليه بواسطة قوة خارجية تغير حالته (يُعرف قانون نيوتن الأول باسم قانون القصور الذاتي)

هذا القانون هو أحد قوانين نيوتن الثلاثة للحركة، والمعروف باللغة الإنجليزية باسم

(قوانين نيوتن الثلاثة للحركة)

يتعامل قانون نيوتن الأول مع الحديث عن جزأين أساسيين، الجسم المتحرك والجسم الثابت، بالإضافة إلى تأثير كل منهما من خلال التعرض لقوة خارجية غير متوازنة.

. (قوة غير متوازنة)

يتحدث نيوتن في الجزء الأول من القانون عن الأجسام الساكنة، ويقول إنه إذا كان هناك جسم ثابت، فمن المؤكد بالنسبة لنا أن هذا الجسم سيبقى في نفس حالة الراحة، ما لم يتعرض لقوة خارجية غير متوازنة، في هذه الحالة سيتغير بالطبع من حالة السكون إلى حالة الحركة. .

يتحدث أيضًا في الجزء الثاني أنه إذا كان هناك جسم متحرك وهذا الجسم يتحرك في خط مستقيم بسرعة معينة ونسبة ثابتة، فمن المؤكد أن هذا الجسم سيبقى في نفس حالة الحركة بنفس السرعة، إلا إذا تعرضت لقوة خارجية غير متوازنة وبدأت في التأثير عليها في هذه الحالة يبدأ ذلك الجسم في التغير في سرعة وطبيعة الحركة.

إسحاق نيوتن وقوانينه

ما زلنا نتحدث عن موضوعنا، ما هو أول قانون لنيوتن حيث نعلم جميعًا قصة التفاحة التي سقطت على رأس نيوتن أثناء جلوسه تحت الشجرة، وهذا الحادث الذي يتكرر دائمًا ودائمًا جعله ينتج ثلاثة قوانين مهمة جدًا تُعرف بقوانين نيوتن للحركة، ويتم دراسة تلك القوانين في كتب الفيزياء في المدارس والجامعات، بما في ذلك قانون نيوتن الأول، وهو موضوع مقالتنا اليوم.

في عام 1666، كتب العالم إسحاق نيوتن قوانين الجاذبية الخاصة به، وكان عمره 32 عامًا فقط.

بعد عشرين عامًا، كتب كتابه الشهير في الفيزياء المعروف باسم (المبادئ الرياضية للفلسفة الطبيعية)، والذي تحدث فيه بإسهاب عن قوانين الحركة الثلاثة التي اشتهر بها، والتي كانت بمثابة حجر الزاوية في مجال الكلاسيكية. الفيزياء أو الديناميكيات، كما يسميها المختصون.

الصيغة الرياضية لقانون نيوتن الأول

بينما سنجيب على السؤال ما هو قانون نيوتن الأول في ما يلي، سوف نناقش شكل أول صيغة رياضية لقانون نيوتن، وهي كالتالي

أولاً، عند الراحة، قيمة القوة الخارجية المؤثرة على الجسم = 0

أو sΣ = 0

حيث تكون القوة المؤثرة s أو F باللغة الإنجليزية

وبما أن مجموع قيمة القوة المطبقة = 0، فإن الجسم سيبقى في مكانه في حالة السكون

وأن (z) أو J = 0

(ع) هذه هي سرعة الجسم باستخدام الوحدة م / ث

(و) J هو الوقت الذي يتم فيه استخدام الوحدة w

هذا يعني أن الجسم الثابت يظل ثابتًا في مكانه

وأن الجسم المتحرك يظل ثابتًا بنفس السرعة والاتجاه عبر الزمن

أو بطريقة أخرى نقول

إذا كان الجسم في حالة سكون، فإن سرعته = 0 وتسارعه = 0.

والجسم في حالة الحركة المنتظمة سرعته لا تساوي صفرًا (ع 0)، ولكن لكي يستمر الجسم في نفس الاتجاه وبنفس السرعة، فهذا يعني أن العجلة = 0

تطبيقات قانون نيوتن الأول

ما زلنا بصدد إجابة السؤال ما هو قانون نيوتن الأول، حيث يسأل الكثير من الناس عن إمكانية تطبيق قانون نيوتن الأول على بعض المواقف التي نتعرض لها في الحياة اليومية، لذلك سنراجع بعض المواقف التي تنطبق عليها بما في ذلك ما يلي

  • إذا كنت تنتظر لاعب كرة القدم المفضل لديك لركل الكرة في الركلات الحرة في مباريات كرة القدم، فإن أي احتمال قد يحدث للكرة من الممكن تطبيق قانون نيوتن الأول عليها.
  • على سبيل المثال، في حالة وجود كرة ثابتة في الحقل، يكون مجموع مقادير القوة المؤثرة عليها = 0، نظرًا لأن ميدان اللعب يقع في أحد الجانبين وقوة الجاذبية على الجانب الآخر. وهنا هذا الجدار.
  • قلم يوضع على سطح ثابت مثل المكتب أو المنضدة سيظل دائمًا ثابتًا ولن يتحرك أبدًا ما لم يتعرض لقوة من الخارج تؤثر على حالته، مثل أخذه أو تحريكه أو حتى توجيه القوة الجوية نحوه .
  • أيضًا، سوف يستمر لوح التزلج في التحرك بنفس السرعة وبشكل مستقيم ما لم يتعرض لقوة خارجية مثل الاحتكاك بصخرة أو أرض مرتفعة أو منخفضة.
  • إذا رميت كرة إلى الأعلى، فوفقًا لقانون نيوتن الأول، من المفترض أن تظل في اتجاهها من خلال الصعود إلى القمة وبنفس السرعة، ولكن ما يحدث بخلاف ذلك هو أين بعد ذلك.
  • تبدأ لحظات قليلة جدًا من ارتفاعه في الانخفاض في الاتجاه المعاكس لإلقائه نحو الأرض، متأثرًا بقوة أخرى، وهي قوة الجاذبية.
  • تتحرك السيارة في اتجاه معين بنفس السرعة، ولكن إذا واجهت قوة خارجية مثل جدار أو سيارة أخرى، فإنها ستتوقف عن الحركة تمامًا بسبب تلك القوة الخارجية التي واجهتها.
  • وبالمثل فإن الكأس الموضوعة على طاولة لن تتحرك من مكانها حتى تتدخل يدك على سبيل المثال كقوة خارجية وتحركها من هنا إلى هناك وتتغير حالتها.
  • عند إقامة الألعاب الأولمبية، على سبيل المثال، نجد أن المتسابقين على وجه الخصوص يعبرون خط النهاية ببضعة أمتار حتى يتمكنوا من التوقف لأن أجسادنا تقاوم تغيير موقف الحركة التي يقومون بها، وهو ما يفسر معنى المصطلح قانون القصور الذاتي.

تطبيق قانون نيوتن على حركة الأجسام في الفضاء

لا يحتوي الفضاء الخارجي على أي جاذبية، وهذا أفضل مثال على تطبيق قانون نيوتن الأول عليه، حيث لا نجد غالبًا أي تأثيرات على حركة الأجسام أو ثباتها. الفضاء الخارجي بالطبع، لقد سمع البعض منكم عن مركبة فضائية الأفق الجديد، والتي كانت تطفو في الفضاء منذ عام 2006 حتى يومنا هذا.

ما هي القوة الخارجية

عن الحديث عن قانون نيوتن الأول يخبرنا قانون نيوتن الأول أن هناك شرطًا أساسيًا لتطبيقه، وهذا الشرط هو وجود قوة خارجية غير متوازنة يتعرض لها جسم ثابت أو متحرك، وهذه القوة الخارجية هي التغيرات التي تحدث في الطاقة الميكانيكية، سواء كان ذلك القوة كامنة أو متحركة.

لن تسقط ثمرة الشجرة على الأرض أبدًا إذا لم تكن هناك قوة من الخارج تؤثر عليها، وهي بالطبع قوة الجاذبية. وإلا لكانت ستبقى ثابتة في غصن شجرتها، بالطبع لو لم يلتقطها أحد، وهي بالطبع قوة خارجية مختلفة أيضًا.

كرة القدم أو أي كرة، إذا كانت تتدحرج على سطح أملس ومستوٍ، ستستمر في التدحرج بنفس السرعة وفي نفس الاتجاه ما لم تواجه سطحًا خشنًا، وهي القوة الخارجية في ذلك المثال، والتي ستتغير حالة الكرة من الحركة المنتظمة إلى السكون.

أسئلة حول تطبيق قانون نيوتن الأول

استمرارًا في تقديم إجابة السؤال ما هو قانون نيوتن الأول، نقدم هنا بعض الأسئلة التي من شأنها توضيح الإجابة بطريقة أكثر بساطة، ومن بين تلك الأسئلة ما يلي

  • إذا كان جسم بوزن 30 كجم مستلقيًا على سطح أفقي في حالة السكون، فكيف تحسب مقدار القوة العمودية المؤثرة عليه

أولاً هذا الجسم في حالة سكون إذا كان مجموع قيم القوة الخارجية المؤثرة عليه هو s = 0، وفقًا لقانون نيوتن الأول.

ثانيًا نحسب الوزن والوزن = كتلة الجاذبية الأرضية.

لذلك، يصبح الوزن الإجمالي حوالي 30 نيوتن.

نظرًا لوجود أي جسم ثابت على سطح أفقي، فهناك قوة رأسية تؤثر عليه، وكذلك القوة المرتبطة بوزن الجسم نفسه لأسفل، ونعلم مسبقًا أن مجموع كل القوة = 0، لذلك القوة العمودية = الوزن = 30 نيوتن.

  • إذا كانت هناك قوة، فلنفترض أنها s1 وقيمتها 5 نيوتن، وهي في الاتجاه الصحيح، وقوة أخرى، ولنفترض أنها s2، وهي في نفس الاتجاه، وقيمتها تساوي 4 نيوتن، والقوة الثالثة باتجاه اليسار. احسب مقدار القوة الأخيرة، إذا كان مجموع كل القوى = 0.

أولاً نعلم أن مجموع كل مقادير القوة = 0، إذا كانت s1 + s2 + s3 = 0

إذن، مقدار s3 = 9 نيوتن.

هل يمكن تطبيق قانون نيوتن الأول على حركة الكواكب ودورانها حول الشمس

يمكننا الاجابة على هذا السؤال لا طبعا.

لقد ناقشنا ما هو قانون نيوتن الأول بما أنه سبق ذكر أن هناك شرطًا أساسيًا لقانون نيوتن الأول، وهو أن الجسم يجب أن يتحرك بسرعة ثابتة وفي خط مستقيم، وهو أمر غير متوفر هنا.

نظرًا لأن جميع الكواكب تدور في مدارات تسمى المدارات الإهليلجية حول الشمس، فهي بحاجة إلى قوة خارجية في الأصل لجعلها تدور بنفس السرعة ونفس زاوية الدوران حول الشمس.

هل هناك أي قوة تؤثر على الجسم إذا كان في حالة سكون

بالطبع، الجواب على هذا السؤال هو نعم.

من المؤكد أن هناك قوة تؤثر على الجسم الثابت، لكن هذه القوة تنطبق على المعادلة s = 0

أي مجموع قيمة القوة المؤثرة على الجسم الثابت = 0، لأنه من الممكن أن تكون هناك قوة معاكسة، أي الاتجاهات المعاكسة لبعضها، والتي تؤثر على الجسم بنفس القوة، وبالتالي فهي متوازن ولا يسبب أي حركة أو تغيير للجسم الثابت، لذلك يبقى ثابتًا نتيجة لذلك.