Newtonove pohybové zákony

Newtonove pohybové zákony vyjadrujú vzťahy medzi zrýchlením telesa a naň pôsobiacimi silami. Sila je niečo, čo spôsobuje zmenu rýchlosti objektu.

Prvý Newtonov zákon hovorí, že teleso zotrváva v pokoji alebo v rovnomernom priamočiarom pohybe, dokiaľ naň nepôsobí iná vonkajšia sila. Všimnite si, že ide o pôsobenie vonkajších síl. Vo všeobecnosti teleso samo na seba nepôsobí. Schopnosť, či vlastnosť telesa zotrvať v pokoji alebo v rovnomernom priamočiarom pohybe pri zachovaní konštantnej rýchlosti sa nazýva zotrvačnosť (inercia). Zotrvačnosť je úmerná hmotnosti, teda množstvu hmoty obsiahnutej v telese.

Druhý Newtonov zákon hovorí, že výsledná sila pôsobiaca na teleso je priamo úmerná zrýchleniu, ktoré spôsobila.

Hmotnosť telesa sa veľmi často zamieňa s tiažou. Hmotnosť je množstvo látky v telese, naproti tomu tiaž je gravitačná sila pôsobiaca na teleso, ktorá závisí od polohy na zemskom povrchu. Jednotkou tiaže je jeden newton. Z toho vyplýva, že teleso bude mať rovnakú hmotnosť, či je na Mesiaci, alebo na Zemi, ale jeho tiaž ne Mesiaci bude asi 6-krát menšia ako na Zemi, pretože gravitačná sila na Mesiaci je približne 6-krát menšia ako na Zemi. Ak sa odvážime na úpätí kopca a potom na vrchole, hore budeme vážiť menej, pretože gravitačná sila je tam slabšia, čo je výsledok vzdialenosti od stredu Zeme. Samozrejme, vzhľadom na rozmery Zeme sme sa vzdialili o tak malú vzdialenosť, že zmena tiaže je prakticky nemerateľná.Vo svojom druhom zákone Newton hovorí, že sila pôsobiaca na teleso sa rovná hodnote zmeny "vyjadrenej v množstve pohybu", ktorú nazývame hybnosť. Hybnosť je definovaná ako súčin hmotnosti a rýchlosti.

Tretí Newtonov zákon hovorí, že nijaká sila nemôže existovať izolovane, vždy je i "zrkadlová sila". Newtonovými slovami: "Každá akcia vyvoláva rovnako veľkú reakciu opačného smeru." To znamená, že ktorékoľvek dve telesá pôsobia na seba gravitačnou príťažlivosťou. Zem priťahuje k lopte taká istá sila, aká priťahuje loptu k Zemi, no pretože je obrovský rozdiel v ich veľkosti, výsledkom je zrýchlený pád lopty.

Zákon zachovania hybnosti vyplýva z tretieho Newtonovho zákona. Celková hybnosť dvoch navzájom pôsobiacich telies pred zrážkou sa rovná celkovej hybnosti po nej. Výslednica všetkých zložiek hybnosti pred a po akcii je vždy rovnaká. Druhý Newtonov zákon nebude platiť v prípade zrýchlenia alebo v neizolovanej sústave, pretože tu pôsobia aj iné sily. Napr. Ľudia na kolotoči cítia, akoby ich von vytláčala nejaká sila. Ide o tzv. odstredivú silu. Ľuďom na kolotoči sa to zdá preto, lebo sa pohybujú so sústavou, ktorá sa pohybuje zrýchleným pohybom. Pozorovateľovi na Zemi sa zdá, že ľudia na kolotoči by mohli vyletieť z kruhu von v smere dotyčnice, keby ich tam nedržala nejaká sila. Pôsobí tu dostredivá sila a trenie medzi ľuďmi na kolotoči a sedadlami.

Gravitácia
Gravitačná sila je jednou zo štyroch základných síl, ktoré pôsobia v prírode. Ďalšie sú: elektromagnetická sila, silná a slabá interakcia.Gravitačná sila vzájomne pôsobí medzi všetkými hmotnými telesami. Gravitácia je oveľa slabšia než hociktorá zo spomenutých síl, prejavuje sa však najvýraznejšie, pretože pôsobí na veľké vzdialenosti. Na teleso ležiace na stole pôsobí gravitačná sila celej Zeme, Takmer rovnako veľká sila, ktorú vynakladá stôl, je výsledok síl krátkeho dosahu molekulárnych síl na jeho povrchu. Newtonov gravitačný zákon bol prvý raz sformulovaný v jeho diele Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Matematické základy prírodnej filozofie), ktoré napísal v roku 1687. Newton tu použil pojem častica, čím myslel teleso také malé, že jeho rozmery v porovnaní s inými veľkosťami boli zanedbateľné. Newton ukázal, že častica vo vesmíre priťahuje každú inú časticu silou priamo úmernou súčinu ich hmotností a nepriamo úmernou štvorcu ich vzdialeností. Konštanta úmernosti známa ako kapa je gravitačnou konštantou. Tento zákon môžeme nazvať zákonom štvorca vzdialenosti, pretože veľkosť sily je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi telesami. Podobný zákon sa používa pre sily medzi dvoma elektrickými nábojmi.