Meer dan 12 jaar ervaring in het selecteren en testen van galaxieprojectoren, Nixie-klokken en wetenschappelijke decoratie voor thuisgebruik.
Wat zeggen de bewegingswetten van Newton?
De bewegingswetten van Newton, ook wel Newtoniaanse mechanica of klassieke mechanica genoemd, worden vaak gebruikt bij het oplossen van mechanica-opgaven. Met andere woorden, ze zijn goed bekend bij middelbare scholieren, met name bij degenen die zich voorbereiden op toelatingsexamens na het eindexamen of op het eindexamen zelf. Dit is wat je moet weten over deze beroemde wetten van Newton.
Wat zijn de wetten van Newton?
De bewegingswetten van Newton zijn bekende natuurkundige principes. Ze zijn uiteraard opgesteld door Sir Isaac Newton, een Britse wiskundige en natuurkundige. Ze werden voor het eerst geformuleerd in 1687 in zijn werk getiteld Philosophiae Naturalis Principia Mathematica en er zijn er drie. Waar gaan ze precies over?
In feite zijn het algemene regels over de beweging van verschillende objecten in het universum. Newtons theorieën bieden dus een duidelijkere verklaring voor de aard van de beweging zoals die door Aristoteles werd beschreven. De grote Britse natuurkundige maakte daarbij gebruik van eenvoudige wiskundige formules.
De bewegingswetten van Newton zijn geen simpele theorieën. Ze zijn toepasbaar in de echte wereld. Ze hebben de ontwikkeling van talrijke vaardigheden mogelijk gemaakt. Zo zijn de technieken die bij de navigatie van ruimteschepen worden gebruikt bijvoorbeeld gebaseerd op de beroemde bewegingswetten van Newton. Hetzelfde geldt voor de bewegingen die biljartspelers maken.
De drie wetten van Newton
Zoals eerder vermeld, heeft Newton drie duidelijk onderscheiden wetten geformuleerd. Ontdek welke dat zijn.
De eerste wet
Volgens de oorspronkelijke formulering van de eerste wet van Newton luidt deze als volgt: „Elk lichaam blijft in de toestand van rust of van gelijkmatige beweging in een rechte lijn waarin het zich bevindt, tenzij er een kracht op inwerkt die het dwingt van toestand te veranderen.”
Praktisch gezien houdt deze wet in dat een lichaam of voorwerp in rust blijft, tenzij er een kracht op wordt uitgeoefend. Evenzo heeft een bewegend voorwerp de neiging om dezelfde snelheid te behouden zolang er geen kracht op inwerkt, zoals wrijving of zwaartekracht.
Als je dus een bal in de leegte gooit, zal deze met dezelfde snelheid blijven bewegen, tenzij hij wordt blootgesteld aan de kracht van de wind of aan die van een ander lichaam, zoals een boom. Deze theorie van Newton staat bekend als de wet van traagheid of het traagheidsprincipe.
De tweede wet
Deze wet wordt het fundamentele principe van de dynamica genoemd en wordt weergegeven door de volgende wiskundige formule: Σ F = ma. F staat voor de kracht, m voor de massa van het voorwerp en a voor de versnelling van het voorwerp.
Met deze formule verklaart Newton de veranderingen die een kracht teweeg kan brengen in de beweging van een voorwerp. Om precies te zijn: wanneer een kracht op een lichaam inwerkt, veroorzaakt dit een verandering in snelheid, met name een versnelling.
Opgemerkt moet worden dat er verschillende soorten krachten op een voorwerp kunnen inwerken. Dit geldt bijvoorbeeld voor wrijvingskrachten, zwaartekracht en elektromagnetische krachten. Als hiermee rekening wordt gehouden, kan deze formule worden gebruikt om verschillende soorten problemen op te lossen. Daarom wordt het fundamentele principe van de dynamica beschouwd als de belangrijkste natuurkundige wet.
Om u te helpen dit beter te begrijpen, nemen we het voorbeeld van twee ronde voorwerpen. Het ene is een klein rubberen balletje en het andere is een bowlingbal. Om deze twee voorwerpen met dezelfde snelheid te laten rollen, moet er met een grotere kracht op de bowlingbal worden geduwd, omdat deze een grotere massa heeft. Deze kracht bij het duwen heeft dus gezorgd voor een versnelling van de snelheid van de bowlingbal.
Als beide ballen van een heuvel afrollen en tegen een muur terechtkomen, zal de botsing niet hetzelfde zijn. Die van de bowlingbal zal sterker en schadelijker zijn, omdat deze zwaarder is.
De derde wet of het principe van actie en reactie
Volgens Isaac Newton: „De actie is altijd gelijk aan de reactie ”, dat wil zeggen dat de krachten die twee lichamen op elkaar uitoefenen altijd gelijk zijn en in tegengestelde richting gaan ”. Om dit duidelijk te maken, nemen we het voorbeeld van twee voorwerpen die op elkaar inwerken. We noemen ze A en B. Als lichaam A een kracht uitoefent op lichaam B, geldt het omgekeerde ook.
Om deze wet van Newton beter te begrijpen, volstaat het om de terugslag van een vuurwapen te observeren. Wanneer de kogel de loop verlaat, beweegt het wapen in de tegenovergestelde richting. Hetzelfde fysische verschijnsel doet zich voor wanneer je een boek op een tafel legt. De tafel oefent een kracht uit op het boek en het boek oefent op zijn beurt een kracht uit op de tafel.
De wetten van Newton in de praktijk
Wanneer moet de eerste, de tweede of de derde wet van Newton worden toegepast? Over het algemeen geldt het traagheidsprincipe wanneer het zwaartepunt van een systeem een gelijkmatige rechtlijnige beweging maakt, zoals bij de slinger van Newton.
De tweede wet is daarentegen van toepassing wanneer de baan van het zwaartepunt van een voorwerp geen rechte lijn is of wanneer de snelheid ervan niet constant is. Hiermee kan de ontwikkeling van de beweging van een voorwerp worden bepaald aan de hand van de krachten die erop inwerken, en kan zo de bewegingsrichting worden vastgesteld. Ten slotte wordt de derde wet gebruikt om de kenmerken van de krachtvector van een lichaam te bepalen.
