Trzy prawa ruchu Sir Isaaca Newtona zostały opublikowane po raz pierwszy w 1687 roku i nadal dają dość dokładny opis natury (z kilkoma wyjątkami, takimi jak zachowanie rzeczy w odległej przestrzeni lub wewnątrz atomów). Reprezentują jedne z pierwszych wielkich sukcesów ludzkości w stosowaniu prostych wzorów matematycznych do opisywania świata przyrody i tworzenia eleganckiej i intuicyjnej teorii fizycznej, która utorowała drogę dla późniejszych postępów w fizyce. Te prawa mają zastosowanie do obiektów w prawdziwym świecie i pozwoliły nam na takie rzeczy, jak symulowanie zderzeń samochodów, nawigacja statkiem kosmicznym i gra bardzo dobrze w bilard. Niezależnie od tego, czy jesteśmy ich świadomi, czy nie, prawa dynamiki Newtona działają w prawie każdym fizycznym działaniu naszego codziennego życia.
Pierwsza zasada Newtona
Pierwsze prawo Newtona mówi, że dopóki na ciało (takie jak gumowa piłka, samochód lub planeta) nie działa jakaś siła, ciało w ruchu ma tendencję do pozostawania w ruchu, a ciało w spoczynku ma tendencję do pozostawania w spoczynku. Ten postulat jest znany jako prawo bezwładności. W praktyce oznacza to, że tocząca się kula lub inny obiekt spowalnia tylko z powodu sił takich jak grawitacja i tarcie. Jeszcze bardziej intuicyjnie, piłka w spoczynku nigdzie się nie wybiera, chyba że zostanie szturchnięta lub podrzucona. Biorąc pod uwagę to prawo, kula rzucona w próżni kosmicznej teoretycznie poruszałaby się z tą samą prędkością tak długo, jak długo mogłaby uniknąć zderzeń z ciałami niebieskimi i ich grawitacji!
Druga zasada Newtona
Drugie prawo Newtona to ilościowy opis zmian, jakie siła może wywołać w ruchu ciała. Stwierdza, że gdy na ciało działa siła zewnętrzna, powoduje ona przyspieszenie (zmianę prędkości) ciała w kierunku działania siły. Ten postulat jest najczęściej zapisywany jako F=ma , gdzie F (siła) i a (przyspieszenie) są wielkościami wektorowymi, a zatem mają zarówno wielkość, jak i kierunek, a m (masa) jest stała. Chociaż może się to wydawać nieco zawiłe, drugie prawo Newtona jest jednym z najważniejszych w całej fizyce i, podobnie jak pierwsze, jest również dość intuicyjne. Na przykład pomyśl o małej gumowej piłce i kuli do kręgli. Aby zmusić je do toczenia się razem z tą samą prędkością, musiałbyś mocniej naciskać (przyłożyć większą siłę) na większą, cięższą kulę do kręgli, ponieważ ma ona większą masę. Podobnie, jeśli dwie kule toczą się razem w dół wzgórza, można przewidzieć, że kula do kręgli uderzy w ścianę z większą siłą niszczącą niż mniejsza kula. Dzieje się tak, ponieważ jego siła jest równa iloczynowi jego masy i przyspieszenia.
Trzecia zasada Newtona
Trzecie prawo Newtona mówi, że kiedy dwa ciała oddziałują na siebie, wywierają na siebie siły, które są równe co do wielkości i przeciwne co do kierunku. Jest to powszechnie określane jako prawo akcji i reakcji (potocznie mówiąc “każda akcja ma równą i przeciwną reakcję”). Idea ta jest wyraźnie widoczna w odrzucie pistoletu: eksplozja pocisku opuszczającego lufę powoduje, że pistolet szybko porusza się w przeciwnym kierunku. Nieco mniej intuicyjny, ale równie prawdziwy jest fakt, że książka spoczywająca na stole wywiera na niego siłę skierowaną w dół, równą jej ciężarowi, a stół wywiera na książkę siłę równą i przeciwną. Siła ta występuje, ponieważ ciężar książki powoduje lekkie odkształcenie stołu, który napiera na książkę jak zwinięta sprężyna. Gdyby stół nie był w stanie tego zrobić, ciężar książki złamałby go.
