قوانين الحركة لنيوتن

1- ما يحدث لراكب السيارة عندما تنطلق السيارة فجأة من السكون.
2-  ما يحدث لراكب السيارة عندما تتوقف السيارة فجأة عن الحركة.
3-  ما يحدث لراكب السيارة عندما تنحرف السيارة إلى اليمين.
4- ما يحدث لراكب الدراجة عندما تصطدم بحجر ثابت في مسيرها.

يمكننا القول إننا نلاحظ القصور الذاتي عندما يعجز الجسم عن التحول من حالة السكون إلى حالة الحركة ، أو من حالة الحركة إلى حالة السكون ، أو أثناء تغيير اتجاه حركته.
القصور الذاتي خاصية من خواص كل المواد تجعل الجسم الذي لا يتحرك مستمرًا في حال عدم حركته، ما لم تدفعه قوة إلى الحركة. ويجعل القصور الذاتي أيضًا الجسم المتحرك مستمرًا في الحركة بسرعة ثابتة وفي الاتجاه ذاته ما لم تتدخل قوة خارجية وتغير حركته. ومثل هذه القوة وحدها هي القادرة على أن تجعل الجسم المتحرك يبطئ من سرعة حركته، أو يُسرع، أو يتوقف، أو يدور. والاحتكاك مع الأجسام الأخرى إحدى القوى التي تُبطّئ، عادة، أو ُتوقِف الأجسام المتحركة.
وتتوقف القوة المطلوبة لتغيير حركة جسم ما على كتلة ذلك الجسم. ويمكن تعريف الكتلة بأنها كمية المادة الموجودة في جسم ما. وكلما كبرت كتلة الجسم كان تحريكه أو تغيير اتجاهه وسرعته أصعب. فإيقاف قاطرة متحركة، على سبيل المثال، يحتاج إلى جهد أكبر من إيقاف سيارة تسير بالسرعة ذاتها. والسبب في ذلك هو العلاقة بين القصور الذاتي والكتلة. ويعرف علماء الفيزياء الكتلة عادة بأنها قياس للقصور الذاتي عِوضًا عن قياس المادة.
يشرح القانون الأول لنيوتن حالة الأجسام التي تؤثر عليها مجموعة قوى محصلتها تساوي صفراً، حيث يبقى الجسم الساكن ساكناً والجسم المتحرك يبقى متحركاً بسرعة ثابتة. أما قانون نيوتن الثاني فيختص بالأجسام التي تؤثر عليها قوة خارجية تؤدي إلى تحريكها بعجلة a أو أن تغير من سرعتها إذا كانت الأجسام متحركة. وهنا يجدر الإشارة إلى أن القانون الثاني يحتوي القانون الأول بتطبيق أن العجلة تساوي صفراً a = 0.

- حيث أنَّ m كتلةَ الجسمِ وa تعجيلُ الجسمِ.
- ثمّ وحدة القوةِ (كيلوغرام m /s 2) التي تُدْعَى نيوتن
وقد سميت وحدة القوة بنيوتن تكريماً للعالم نيوتن.

وتتوقف الصعوبة في تغيير اتجاه أو سرعة جسم ما أيضاً على السرعة التي يتم بها التغيير. وإبطاء، أو زيادة سرعة جسم ما، أو جعله يدور فجأة تكون أصعب من إحداث هذه التغيرات بالتدرج. وتجد السيارة صعوبة أكثر في التوقف على طريق منحنٍ وهى تسير بسرعة عالية عنها وهي تسير بسرعة بطيئة. ويستخدم علماء الفيزياء مصطلح تسارع لوصف معدل التغير في اتجاه أو سرعة جسم ما.
القوَّةُ الجاذبة هي القوَّة التي تُجْبِرُ جسمًا ما على التَّحَرُّك في مسار دائري. فتبعًا لقانون القصور الذاتي، يتحرك جسم ما في خط مستقيم بسرعة ثابتة. ولكي يتحرك هذا الجسم في مسار منحن، لابد من وجود قوة خارجية تُؤَثِّر عليه. فعندما تربط حجرًا بخيط وتحركه بشكل دائري بقوة يتحتَّم عليك شد الخيط لتمنع الحجر من الانطلاق في خط مستقيم. هذه القوة التي يلقيها الخيط على الجسم هي القوة الجاذبة.
تعمل القوة الجاذبة بطرق أخرى. فالسيارة المسرعة مثلاً تنحوا إلى التحرك بخط مستقيم، ويجب على القوة الجاذبة أن تؤثِّر على السِّيارة لتسمح لها بالسير حول منعطف. وتأتي هذه القوة من احتكاك العجلات بالطريق. وتنخفض هذه القوة الاحتكاكية إذا كان الطريق مبللا، أو مغطى بالجليد. وعندها قد تنزلق السيارة وتحيد عن الطريق لعدم وجود قوة جاذبة كافية تسمح لها بالسَّيْر في مسار منحنٍ.
بإمكانك استخدام الصيغة التالية لحساب القوة الجاذبة (ق) اللازمة لجعل جسم ما يتحرك في مسار دائري: ق= ك ع² / نق
اضرب كتلة الجسم، ك بمربع سرعته (السرعة مضروبة في نفسها)، ع² واقسم هذا الناتج على نصف قطر

الدائرة التي يتحرك عليها الجسم نق. تُعطى القوة الجاذبة في النظام المتري بالنيوتن عندما يعبر عن كتلة الجسم بالكيلوجرامات، والسُّرعة بالأمتار في الثِّانية، ونصف القطر بالأمتار القوة الطاردة غالبًا ما تُعرف خطأ على أنها تلك القوة التي تجذب جسمًا ما باتجاه الخارج عندما يتحرك في مسار دائري. ولكن هذا الجسم المتحرك في الواقع ينجذب إلى الداخل. وما لم تجذب هذا الجسم قوة إلى الداخل فإنه سيستمر في الحركة بخط مستقيم وسرعة ثابتة. ويسمي الفيزيائيون القوة التي تجذب جسمًا ما إلى الداخل بالقوة الجاذبة. فإذا ربطت حجرًا بخيط وحرّكته بشكل دائري، فلابدّ أنّك تستخدم قوة جاذبة لتمنع الحجر من التّحرك بخط مستقيم. وبنفس الطريقة تؤثر جاذبية الأرض بقوة جاذبة على الأقمار المتسارعة وتمنعها من الطيران إلى الفضاء.

تطبيقات على القانون الأول لنيوتن:

1- يراعي سائق الشاحنات ربط الأمتعة التي تحملها شاحناتهم جيداً وذلك لتفادي اندفاعها إلى الأمام عند التوقف المفاجئ.
2-  ينصح رجال المرور سائقي السيارات بضرورة ربط أحزمة الأمان في مقاعد السيارات.
3-  يطلب منا ربط أحزمة المقاعد عند إقلاع الطائرة وهبوطها.
4- إذا كانت نقطة واحدة في الجسم ثابتة فسوف يدور هذا الجسم بغض النظر عن المكان الذي تعمل عليه القوة.
5-  كلما كانت القوة المبذولة كبيرة عند رمي أو ركل الكرة كانت السرعة التي تتحرك بها الكرة كبيرة

6- يندفع راكب السيارة برأسه إلى الأمام وقد يصيبه من ذلك أذى في حالة اضطرار السائق للوقوف فجأة، ويرجع سبب ذلك إلى أن الجزء السفلي من الجسم يكون مرتكزاً على المقعد الذي يقف عند وقوف السيارة بسبب الاحتكاك بينه وبين المقعد، بينما يندفع الجزء الأعلى للأمام حسب قانون نيوتن لذلك يفضل ربط الأحزمة للتخفيف من الصدمة.
7-  عند النزول من عربة متحركة بسرعة، يجب على الفرد التحرك في اتجاه حركتها كي لا يتعرض للسقوط حيث أن قدميه يتوقفان بقوة احتكاكهما مع الأرض بينما لا يزال الجزء الأعلى من الجسم يتحرك في اتجاه حركة العربة.