Newton’un hareket yasaları, klasik mekaniğin temelini oluşturan ve fiziksel dünyadaki nesnelerin hareketini açıklamak için kullanılan temel ilkelerdir. İngiliz fizikçi ve matematikçi Sir Isaac Newton tarafından formüle edilen bu yasalar, fiziksel fenomenlerin anlaşılmasında ve fenomenlerin matematiksel olarak açıklanmasında büyük rol oynadı.
E = mc² ve F = ma, tüm fizikteki en ünlü denklemlerden biridir.
Bununla birlikte, birçok insan bu oldukça kolay cebirsel ifade karşısında şaşırıyor. Aslında, büyük bilim adamı Isaac Newton’un ikinci hareket yasasının matematiksel bir temsilidir. “İkinci” kelimesi, başka maddelerin olduğunu ima eder ve neyse ki her yerdeki öğrenciler ve bilgi avcıları için yalnızca iki ek hareket yasası vardır.
İşte buradalar:
Her nesne, üzerine uygulanan kuvvetler tarafından bu durumu değiştirmeye zorlanmadığı sürece, düz bir çizgide, durağan veya tekdüze hareket halinde devam eder.
Kuvvet, zaman içinde momentumdaki değişime eşittir. Sabit bir kütle için kuvvet, kütle çarpı ivmeye eşittir.
Her etki için eşit ve zıt bir tepki vardır.
Bu üç yasa, klasik mekaniğin temelini oluşturur ve cisimlerin kendilerine etki eden kuvvetlere göre hareketini açıklar.
Hareket halindeki nesneler, büyük nesnelerde olduğu gibi yörüngedeki gezegenler veya aylar gibi büyük nesneler veya Dünya yüzeyindeki sıradan nesnelerde olduğu gibi hareket eden araçlar veya hızlanan mermiler olabilir. Duran nesneler bile bu yasalara tabidir.
Newton’un birinci yasasını günlük terimlerle yeniden ifade edelim:
Duran bir nesne, kendisine rastgele bir itme veya çekme kuvveti uygulanmadıkça sabit kalacaktır. Hareket eden bir cisim, itilmedikçe veya çekilmedikçe düz bir çizgide sabit hızla hareket etmeye devam edecektir.
“Sonsuza kadar” kısmı anlaşılabilir, bazen utanç verici olabilir.
Ancak bir senaryo hayal edin: Üç set rampanız olduğunu hayal edin. Ayrıca, bu rampaların sonsuz uzunlukta ve tamamen düz olduğunu hayal edin. İlk rampanın hafif bir eğimi var ve bu rampadan aşağıya gerçek bir bilye bırakıyorsunuz. Bilye, rampadan aşağı düzgün bir şekilde inerken hızlanır.
Şimdi, ikinci rampada, üst hata olmadan hareket ettirmek için bilyeyi yavaşça itiyorsunuz.
Yukarı çıktıkça bilye yavaşlar. Son olarak bilyeyi tamamen yatay bir rampaya yani ilk iki rampanın ortasındaki orta noktaya itiyoruz. Bu durumda bilye ne yavaşlar ne de hızlanır. Aslında, yuvarlanmaya devam etmelidir. Sonsuza kadar.
Fizikçiler, bir nesnenin hareketteki değişikliklere direnme eğilimini atalet olarak adlandırır.
Atalet kelimesinin kökeni, hareket etme yeteneğinden yoksun bırakma anlamına gelen ‘inert’ kelimesiyle aynıdır. Böylece bilim adamlarının bu terimi nasıl bulduklarını görebilirsiniz. Daha da şaşırtıcı olanı, bu kavramı keşfetmeleridir. Atalet, uzunluk veya hacim gibi hızlı bir şekilde görülebilen fiziksel bir özellik değildir.
Ancak, bir nesnenin kütlesi ile ilgilidir. Nasıl olduğunu anlamak için aşağıdaki sumo güreşçisi ve çocuğu düşünün.
Soldaki güreşçinin kütlesi 136 kilo, sağdaki çocuğun kütlesi ise 30 kilo diyelim. Sumo güreşinin amacının rakibi bulunduğu konumdan uzaklaştırmak olduğunu unutmayın. Örneğimizde hangi kişiyi taşımak daha kolay olur? Sağduyu, çocuğun hareket etmesinin daha kolay olacağını veya hareketsizliğe karşı daha az direnç göstereceğini söylüyor.
Hareket halindeki bir araçta her zaman atalet yaşarsınız.
Aslında, özellikle araçlarda, emniyet kemerleri atalet etkilerine karşı koymak için kullanılmaktadır. Bir an için aracın bir test pistinde 80 km/s hızla gittiğini düşünelim. Şimdi aracın içinde ön koltukta oturan bir çarpışma testi modeli düşünelim. Araba bir duvara çarptığında, model doğrudan ön panele fırlar.
Nereden? Çünkü Newton’un birinci maddesine göre hareket halindeki bir cisim, üzerine bir dış kuvvet etkimedikçe hareketine devam eder.
Araba duvara çarptığında model, gösterge paneli tarafından uygulanan bir kuvvet altında durana kadar düz bir çizgide ve sabit bir hızla hareket etmeye devam eder. Emniyet kemerleri, modelleri ve yolcuları kendi ataletlerinden korumak için aşağıda fiyatlandırılır.
İlginç bir şekilde, eylemsizlik yasasını keşfeden ilk bilim adamı Newton değildi.
Bu onur Galileo Galilei ve René Descartes’a aittir. Aslında, daha önce bahsedilen bilye ve rampa niyeti deneyi Galileo’ya atfedilir. Newton, kendisinden önce gelen olaylara ve insanlara çok şey borçludur.
Newton’un eylemsizlik yasası örneği:
