قانون نيوتن الأول، يدين الإنسان بالكثير للعلماء الذين قدموا إسهامات عظيمة في جميع المجالات والتي ساهمت في تقدم ورفعة البشرية، حيث تم تحقيق إنجازات في الكيمياء والفيزياء والرياضيات والأدب وغيرها من العلوم، ومن بين هؤلاء العلماء هناك إسحاق نيوتن الذي اشتهر بكشفه عن قانون الجاذبية الأرضية، ووضع قوانين الحركة الثلاثة التي تعرف بقوانين نيوتن للحركة، وفي هذه المقالة سنوضح المزيد عن قانون نيوتن الأول في الموسوعة.
قوانين الحركة لنيوتن:
- قوانين نيوتن الثلاثة للحركة هي ثلاث قوانين استلزمت جهودا كبيرة لاختبارها وتطويرها، وعلى أساسها تم بناء الفيزياء الحديثة المعروفة بالميكانيكا الكلاسيكية، وعلى الرغم من محاولات العديد من العلماء السابقة لنيوتن، إلا أن الفضل يعود إلى إسحاق نيوتن في اختبارها وتجميعها، حيث ربط قوانينه بالقوى التي تؤثر على حركة الجسم واستخدمها في تفسير العديد من الظواهر الطبيعية.
- في عام 1687م، نشر نيوتن قوانين الحركة الخاصة به في كتابه الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية، حيث وصف كيفية حركة الأجسام الضخمة تحت تأثير القوى الخارجية، واستند نيوتن في ملاحظاته إلى أعمال جاليلو جاليلي السابقة، والتي أظهرت تجاربه أن جميع الأجسام تتسارع بنفس المعدل بغض النظر عن كتلتها أو حجمها.
نص قانون نيوتن الأول:
- ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم يبقى في حالة سكون إما في حالة سكون كامل أو في حركة على خط مستقيم بسرعة ثابتة إذا لم يتأثر بقوة تغيير حالته.
- الجسم الثابت يبقى ساكنا ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تجذبه أو تدفعه، والجسم الحركة في خط مستقيم يظل كذلك ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تجذبه أو تدفعه.
تفسير قانون نيوتن الأول:
- قانون نيوتن الأول يعني أن الأجسام لا يمكنها التوقف أو البدء أو تغيير اتجاهها بشكل ذاتي، بل تحتاج إلى قوة خارجية لتغيير حركتها، وهذا القانون يوضح مفهوم القصور الذاتي، والذي يشير إلى أنه إذا كانت مجموعة القوى الخارجية المؤثرة على الأجسام تساوي الصفر عندما يتم إلغاء القوة الخارجية التي تؤثر على بعضها فإن الجسم سيستمر بالحركة بسرعة ثابتة، وإذا كانت هذه السرعة تساوي الصفر فإن الجسم سيبقى في حالة السكون، وعند إضافة قوة خارجية ستتغير سرعة الأجسام نتيجة لتأثير هذه القوة، ويحدد القانون الثاني للحركة لنيوتن مقدار التغيير في السرعة
مفاهيم قانون نيوتن الأول:
- كلما زادت كتلة الجسم، زاد قصور الجسم الذاتي، فتحريك صخرة كبيرة يحتاج إلى قوة أكبر من تحريك صخرة صغيرة.
- القصور الذاتي هو ما يمنع الأجسام من تغيير حالتها الحركية أو عدم قدرتها على التحرك أو تغيير وضعها الحركي، وبالتالي يجب وجود قوة خارجية لتحقيق ذلك.
- التأثير بالأجسام وتغيير وضعها الحركي هو الذي يسمى القوة. فإما أن تحرك الجسم الساكن، أو توقف حركة الجسم المتحرك، أو تقلل من سرعته، أو تزيد من سرعته، أو تغير اتجاه حركته.
المعنى المجازي لقانون نيوتن الأول:
- تعبير عن خاصية القصور الذاتي للأجسام والتي تتمثل في الدفاع عن استمرارها في التحرك المنتظم، وهذا هو معنى قانون نيوتن الأول للحركة والذي ينص على أن الجسم المتحرك يميل إلى الاستمرار في الحركة ويشعر بهذا الميل، ولا يمكن إيقافه إلا بتأثير خارجي يضعف هذا الميل، وقد يكون هذا الضعف نتيجة طبيعية أو نتيجة تأثير آخر، وبذلك يتلاشى تأثير هذا الانطباع الخارجي حتى يعود الجسم إلى حالته الأصلية، ويعتبر هذا هو القانون الأول لابن سينا.
- ينص قانون نيوتن الأول على أن الجسم الثابت يظل ثابتا إذا لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير حالته، وبالمثل، الجسم المتحرك يظل في حركة مستقيمة بسرعة ثابتة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية تغير حالته الحركية، ويعرف ذلك بـقانون انعدام التغير الذاتي.
مثال على قانون نيوتن الأول:
- توجد أمثلة متعددة على قانون نيوتن الأول منها: وصف حركة الطائرة عندما يغير الطيار وضع دواسة الوقود باستخدام قانون نيوتن الأول.
- وصف سقوط الكرة في الجو، أو إطلاق الصاروخ في الغلاف الجوي، وتغير حركة الطائرة الورقية بسبب التغيرات الجوية.
- من أمثلة كذلك قانون نيوتن الأول للحركة: تتأثر كرة الجولف في الملعب عندما تتعرض للقوة الخارجية أثناء تواجدها في وضع ساكن في نقطة الانطلاق، وهذه القوة الخارجية هي عصا الجولف التي تتأرجح عندما يلمسها اللاعب، مما يؤثر على توازنها ويجعلها تبدأ في الحركة.
- كما هو الحال عند وصف حركة السيارة التي تسير إلى الشرق على طول الطريق السريع بسرعة ثابتة تبلغ 104 كيلومتر في الساعة، عندما يرفع السائق قدمه عن دواسة البنزين، ستستمر السيارة في الحركة بنفس السرعة، طالما أن القوة الخارجية المؤثرة عليها متوازنة، وعلى الرغم من ذلك، ستبدأ السيارة في التباطؤ وتخفيض سرعتها حتى تتوقف نتيجة لقوة الاحتكاك الخارجية التي تؤثر عليها وتجعلها تتوقف. وتشير قوة الاحتكاك إلى القوة التي تعمل في اتجاه معاكس للحركة عندما يتلامس جسمان مع بعضهما البعض. وبدون أي تأثير من قوة خارجية، ستستمر السيارة في الحركة في نفس الاتجاه وبنفس السرعة، وهذا مثال على قانون نيوتن الأول.