اسحاق نيوتن
يُعتبر إسحاق نيوتن واحدًا من أعظم العقول العلمية في تاريخ البشرية. وُلِد في 4 يناير 1643 وفقًا للتقويم الغريغوري في مقاطعة لينكولنشاير في إنجلترا. على الرغم من أن والدته كانت تأمل أن يتوجه نحو الزراعة، إلا أنها لاحظت قدراته الفائقة، مما دفعها لإعداده للدراسة. التحق نيوتن بجامعة كامبريدج في عام 1661.
برز إسحاق نيوتن في مجالات عدة، أبرزها اختراعه لحساب التفاضل والتكامل وصياغته لنظرية الجاذبية الأرضية. وقد أسهم أيضًا في تطوير العديد من الفروع العلمية الأخرى، ويُعد كتابه “الميكانيكا النيوتونية” و”العلوم النيوتونية” من أبرز مؤلفاته.
القانون الأول لنيوتن
يعرف القانون الأول لنيوتن بقانون القصور الذاتي، وينص على أن الجسم الساكن يحتفظ بسكونه ما لم تؤثر عليه قوة خارجية، بينما الجسم المتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم سيبقى كذلك ما لم تتدخل قوة خارجية لتغيير حالته الحركية.
شرح القانون الأول لنيوتن
يتضمن القانون الأول لنيوتن بندين وشروطًا معينة. يشير البند الأول إلى توقع بقاء الجسم الثابت في حالة سكون، بينما يتوقع البند الثاني أن الجسم المتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم سيظل في هذه الحالة. أما الشرط، فيعني أنه لا بد من عدم تأثير أي قوة خارجية على كليهما. يمكننا القول إن الجسم الثابت يمتلك سرعة “ع” تساوي صفر متر لكل ثانية، وتسارع “ت” يساوي صفر متر لكل ثانية مربعة. وبما أنه سيظل ثابتًا، فإن سرعته تظل صفرًا. أما الجسم المتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم، فإنه يمتلك سرعة “ع” لا تساوي صفر، لكن تسارعه “ت” يبقى صفرًا. فإذا كانت سرعته 5 متر لكل ثانية نحو الشرق، سيستمر في الحركة بنفس السرعة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية.
مفهوم القوة الخارجية
تشير القوة بشكل عام إلى تأثير جسم على آخر عبر الدفع أو السحب، وتُقاس بوحدة النيوتن. أما القوة الخارجية، فهي تلك المؤثرة الناتجة عن جسم خارجي، وليس من داخل الجسم نفسه. وعلى سبيل المثال، قوة الجاذبية الأرضية المؤثرة على القمر تُعتبر قوة خارجية، بينما القوة الجاذبية التي تؤثر على سطح القمر هي قوة داخلية.
حساب القوة الكلية المؤثرة على الجسم
تُعبر القوة الكلية أو القوة المحصلة عن مجموع القوى المؤثرة على جسم ما، ويتم الإشارة لها بالرمز قΣ. في حالة تأثير مجموعة من القوى على جسم، فإن القوة المحصلة هي مجموع هذه القوى. يجب الانتباه هنا إلى أن القوة كمية متجهة، لذا يجب أن تُجمع القوى ككميات متجهة وليس كميات قياسية. على سبيل المثال، إذا أثرَّت قوة مقدارها 45 نيوتن باتجاه اليمين على صندوق، ثم أثَّرت عليه قوة مقدارها 30 نيوتن باتجاه اليسار، فإن القوة المحصلة ستكون الفارق بين القوتين، وسيكون اتجاه الحركة بنفس اتجاه القوة الأكبر:
Σق = 45 – 30 = 15 نيوتن باتجاه اليمين
قانونا نيوتن الثاني والثالث
يمكن تلخيص نص قانوني نيوتن الثاني والثالث كما يلي:
- القانون الثاني لنيوتن: إذا أثرت قوة ما على جسم، فإنها تُكسِبه تسارعًا يتناسب تناسبًا طرديًا مع مقدار القوة وعكسيًا مع كتلته.
- القانون الثالث لنيوتن: لكل فعل هناك رد فعل متساوٍ في المقدار ومعاكس في الاتجاه.