قوانین حرکت نیوتون - آموزش تصویری - زبان ساده
موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
1 - قوانین نیوتون یا قوانین حرکت
آیزاک نیوتون ریاضیدان، فیزیکدان، اخترشناس و یکی از بزرگترین شخصیت های تاریخ علم است. کتابی دارد به نام - اصول ریاضی فلسفه طبیعی - که به عنوان عظیم ترین محصول فکر بشر شناخته می شود. در این کتاب قوانین حرکت، و نیروی گرانش فرمول بندی شده اند. نیوتون سه قانون اصلی حرکت شناسی را بیان کرد. این قوانین مهمترین ابزارهایی هستند که به کمک آن می توان مسائل ساده و پیچیده را حل کرد. ابتدا خلاصه ای از این قوانین را بیان می کنیم و سپس هر کدام را جداگانه بررسی می کنیم
- قانون اول مربوط به حالتی است که نیروی خالص بر جسم وارد نمی شود.
- قانون دوم مربوط به حالتی است که بر جسم نیروی خالص وارد می شود( مهمترین ابزار حل مسئله).
- قانون سوم مربوط به نیروهای کنش و واکنش بین اجسام است.
در این درس قانون اول نیوتون را بررسی می کنیم.
2 - قانون اول نیوتون
یک جسم، حالت سکون یا حرکت با سرعت خود را حفظ می کند مگر آنکه نیروی خالص و غیر صفر بر آن وارد شود. اما اگر بخواهیم این قانون را بهتر بیان کنیم می گوییم اگر بر جسم نیرویی وارد نشود یا برایند نیروهای وارد بر جسم صفر باشد اگر جسم ساکن است تمایل دارد ساکن بماند و اگر در حال حرکت است تمایل دارد که با سرعت ثابت روی مسیر خط راست به حرکت خود ادامه دهد. بنابراین:
- اگر بر جسم چند نیرو وارد شود و این نیرو ها همدیگر را خنثی کنند یعنی نیروی خالصی ایجاد نکنند رفتار جسم، مشابه حالتی است که بر جسم نیرو وارد نمی شود.
- اگر جسم ساکن باشد مشابه حالتی است که جسم روی خط راست با سرعت ثابت حرکت می کند.
3 - آیا قانون اول با مشاهدات ما سازگار است؟
بخشی از قانون اول نیوتون شاید کمی دور از ذهن باشد. مثلا وقتی می گوید جسمی که در حال حرکت است تمایل دارد به حرکت خود ادامه دهد. در حالی که اگر مثلا یک ماشین خاموش شود می ایستد. جسمی را پرتاب کنیم بعد از مدتی به زمین می خورد و به حرکت خود ادامه نمی دهد. کجای کار ایراد دارد؟
دقت کنید که وقتی ماشین خاموش می شود نیروی اصطکاک باعث توقف آن می شود. و سنگ پرتاب شده، به علت نیروی جاذبه، به زمین برمی گردد.
قانون اول نیوتون می گوید اگر جسمی در حال حرکت باشد و نیروی خالصی بر آن وارد نشود به حرکت خود ادامه می دهد. دوباره مثال ماشین را در نظر بگیرید. اگر جاده یخ زده باشد ماشین مسافت بیشتری طی می کند. زیرا نیروی خالص کمتری بر آن وارد می شود.
توجه: به قانون اول نیوتون، قانون لختی یا قانون اینرسی نیز می گویند.
لختی یا اینرسی یعنی مقاومت جسم در برابر تغییر وضعیت است.
مثال 1: 
- یک ابزار از دست یک فضانورد رها می شود. حرکت این ابزار در فضای خلا، چگونه است.
- به تصویر روبرو دقت کنید. چرا فضانورد با کمک یک طناب به فضاپیما متصل شده است.
پاسخ:
- چون این عمل در فضا رخ داده است فرض می کنیم که نیروی جاذبه و مقاومت هوا وجود ندارد. بنابراین، نیروی خالصی بر آن وارد نمی شود. در نتیجه بنابر قانون اول نیوتون، جسم با همان سرعت اولیه و در همان جهت که پرتاب شده با سرعت ثابت روی خط راست تا ابد به حرکت خود ادامه می دهد.
- اگر طناب نباشد فضانورد از فضاپیما جدا شده و بنابر قانون اول نیوتون، با سرعت ثابت روی خط راست حرکت می کند. جالب است بدانید که فضانورد، به تنهایی نمی تواند خودش را نجات دهد. یعنی هر کاری کند جهت حرکت یا سرعت خود را نمی تواند تغییر دهد. در نتیجه در فضا گم شده و سرنوشتی غیر از مرگ نخواهد داشت.
مثال 2: 
- سوار ماشین شده اید وقتی که ماشین با شتاب شروع به حرکت می کند. چرا پشت شما، به صندلی فشرده می شود.
- وقتی ماشین ترمز می کند شما به سمت جلو متمایل می شوید. چرا؟
- ماشین از پیچ جاده عبور می کند. چرا شما به سمت خارج پیج، متمایل می شوید.
پاسخ:
- ابتدا ماشین و مسافر ساکن هستند. وقتی ماشین شروع به حرکت می کند. بنابر قانون اول نیوتون، مسافر تمایل دارد ساکن بماند. بنابراین، صندلی به مسافر نیرو وارد کرده و سبب حرکت آن می شود.
- وقتی که ماشین و مسافر در حال حرکت هستند. ماشین ترمز می کند. بنابر قانون اول نیوتون، مسافر تمایل دارد روی خط راست و با همان سرعت به حرکت خود ادامه دهد بنابراین به سمت جلو متمایل می شود.
- وقتی که ماشین از پیچ جاده رد می شود مسافر تمایل دارد روی خط راست و با همان سرعت حرکت کند. اما دیواره های کناری ماشین، مانع این کار می شوند و از پرت شدن مسافر جلوگیری می کند.
مثال 3: 
روی یک میز یک ورق کاغذ قرار دهید. سپس یک سکه روی کاغذ بگذارید. به سرعت کاغذ را از زیر سکه بیرون بکشید. چه اتفاقی می افتد؟
روی یک میز یک ورق کاغذ قرار دهید. سپس یک سکه روی کاغذ بگذارید. به سرعت کاغذ را از زیر سکه بیرون بکشید. چه اتفاقی می افتد؟پاسخ:
وقتی کاغذ را می کشیم بنابر قانون اول نیوتون، سکه تمایل دارد که حالت سکون خود را حفظ کند بنابراین سکه سر جای خود می ماند و کاغذ از زیر آن بیرون کشیده می شود.
وقتی کاغذ را می کشیم بنابر قانون اول نیوتون، سکه تمایل دارد که حالت سکون خود را حفظ کند بنابراین سکه سر جای خود می ماند و کاغذ از زیر آن بیرون کشیده می شود.
مثال 4: 
در شکل روبرو، یک جسم سنگین به کمک یک نخ به سقف بسته شده است. آن را به سمت پایین می کشیم. نخ از کدام قسمت پاره می شود؟
در شکل روبرو، یک جسم سنگین به کمک یک نخ به سقف بسته شده است. آن را به سمت پایین می کشیم. نخ از کدام قسمت پاره می شود؟پاسخ:
- اگر نخ را به آرامی بکشیم. در این صورت نخ از قسمت 1 پاره می شود. زیرا به نخ شماره 2 فقط نیروی دست وارد می شود اما به نخ شماره 1 نیروی دست و نیروی وزن جسم وارد می شود.
- اگر نخ را سریع بکشیم. از قسمت 2 پاره می شود. زیرا جسم ساکن است و بنابر قانون اول نیوتون تمایل دارد ساکن بماند.
مثال 5: 
شخصی می خواهد یک تار مو از سرش بکند. به نظر شما او این کار را به ارامی انجام می دهد یا به سرعت؟
شخصی می خواهد یک تار مو از سرش بکند. به نظر شما او این کار را به ارامی انجام می دهد یا به سرعت؟پاسخ:
این کار را به سرعت انجام می دهد زیرا اگر به آرامی انجام دهد پوست سر به دنبال مو کشیده می شود. و سبب درد بیشتر می شود. اما اگر به سرعت انجام دهد بنابر قانون اول نیوتون، پوست سر تمایل دارد حالت سکون خود را حفظ کند بنابراین سرجای خودش می ماند و مو کنده می شود.
این کار را به سرعت انجام می دهد زیرا اگر به آرامی انجام دهد پوست سر به دنبال مو کشیده می شود. و سبب درد بیشتر می شود. اما اگر به سرعت انجام دهد بنابر قانون اول نیوتون، پوست سر تمایل دارد حالت سکون خود را حفظ کند بنابراین سرجای خودش می ماند و مو کنده می شود.
مثال 6: 
یک چرخ لنگر در حال چرخیدن است. موتور را خاموش می کنیم:
یک چرخ لنگر در حال چرخیدن است. موتور را خاموش می کنیم:- چرا بعد از خاموش شدن موتور، بلافاصله این چرخ نمی ایستد؟
- چرا بعد از مدتی می ایستد و تا ابد نمی چرخد؟
- آیا اینجا قانون اول نیوتون، نقض می شود؟
پاسخ:
- علت اینکه بلافاصله نمی ایستد قانون اول نیوتون است. یعنی جسم تمایل دارد به حرکت خود ادامه دهد.
- علت اینکه بعد از مدتی می ایستد نیروی اصطکاک است.
- خیر نقض نمی شود. زیرا قانون اول نیوتون می گوید اگر نیروی خالص وارد نشود. اما اینجا نیروی اصطکاک وارد می شود.
بخش نظرات