القانون الأول لنيوتن | تعريفه وصيغته الرياضية واهم الامثلة

القانون الأول لنيوتن يعد فيما يخص الحركة، وهذا القانون هو ما سنتطرق له بالذكر عبر الآتي من الفقرات القادمة حيث أن مجموعة القوانين التي قد توصل لها العالم والفيزيائي نيوتن هم بعدد ثلاث قوانين وجميعهم فيما يتعلق بالحركة وحسابها، وقد تم الاستعمال لتلك القوانين، وتم من خلالها التفسير العلمي الصحيح، للكثير من نظم الطبيعة والعديد من ظواهرها، وعبر الآتي نوضح أهم المعلومات عن القانون الأول منها.

القانون الأول لنيوتن

القانون الأول لنيوتن ينص على أن الجسم الذي يكون ساكن يبقى في حالته وعلى وضع السكون، والجسم الذي يكن متحرك يظل في حالة من التحرك في حال لم يكن هناك أي تأثير لقوة من القوى الخارجية عليه.

اقرأ أيضًا الغاز المستعمل في إطفاء الحرائق.

القانون يفيد النص الخاص به بأن المجموع من النوع المتجه للقوة المؤثرة على أي جسيم وهي نوع القوة المحصلة تكون  في حالة من التعادل أو التساوي مع القيمة صفر.

ففي تلك الحالة فقط تكون السرعة الخاصة بهذا الجسم لها قيمة ثابتة، وتعد السرعة من بين الكميات من النوع المتجه، حيث يكون التعبير الخاص بها من خلال القيمة الخاصة بالمقدار وكذلك معرفة الاتجاه الخاص بالحركة التي يقوم بها الجسم.

حينما تكون السرعة الخاصة بالجسم تنتابها حالة من الثبات الدائم، فهذا لا يعني سوى أن المقدار الخاص بالحركة وقيمته، وكذلك الاتجاه ثابتين.

الصيغة الرياضية لقانون نيوتن الأول

القانون الأول لنيوتن التعبير عنه بشكل رياضي، كي يسهل التعامل معه، وحل مختلف المشكلات والمسائل الرياضية المتعلقة بهذا القانون، وصيغة القانون هي كما يلي:

F= 0

dv/dt= 0

dv : دلتا في هي معدل التغير في السرعة والرمز F يشير للقوة الخارجية، dt ودلتا تي هي التغير في الزمن

النتائج التي تترتب على القانون الأول لنيوتن

بناء على ما قد سلف شرحه فيما يتعلق بالقانون الأول لنيوتن فإن أهم النتائج هي أن الجسم الذي لا يتحرك فإنه يظل في حالته الساكنة حتى يقع عليه مؤثر معين وهو القوة

وكذلك الأمر بالنسبة لأي جسم يسير في اتجاه معين، وبسرعة معينة فما يحدث هو:

ستكون السرعة التي هو عليها تظل في حالة من الثبات سواء كان ذلك في مقدارها، أو في اتجاهها ما لم يحدث للجسم أي تغير بحركته نتيجة وقوعه تحت مؤثر من مؤثرات القوة الخارجية.

تلك هي أهم النتائج التي قد توصل من خلاله العالم نيوتن لما يعرف بالحركة المنتظمة للجسم، ففي الحالة التي يكون فيها أي جسم متحرك.

فلا اختيار آخر له سوى بالسير بنفس المقدار من السرعة ولن تتغير إلا إذ أتت قوة ما لتوقفه، أو حدث مؤثر خارجي يزيد من السرعة، وبالتالي يزيد الاندفاع والتحرك للجسم.

لا يفوتك معرفة انعكاس الضوء في المراي.

المسبار الفضائي كيف يوضح القانون الأول لنيوتن؟

بناءًا على الشرح السابق للقانون الخاص بنيوتن وهو قانونه الأول لمبادئ الحركة فقد تبين أن المسابر التي تحلق في الفضاء الواسع.

والتي تكون مستمرة بشكل منتظم في تحركها بالفضاء، يكون تفسير حركتها الوحيد فيما حول الكوكب وبالفضاء الخارجي هو قانون العالم نيوتن الأول.

الفكرة العلمية هي أن تلك المسابر الفضائية مضبوطة في سرعته، وتسير نحو اتجاه معين فلا يعترض طريقها أي قوة من الممكن أن تؤثر على حركتها المنتظمة، ولن تتأثر تلك الحركة ولن تتغير السرعة واتجاهها سوى بوجود عامل قوة مؤثر على تحرك جسم المسبار.

مما قد اتضح لنا فيما سبق فإن التغيير بالحركة الخاصة بكل جسم لا بد وأن يكون مفروض وواضح في الاتجاه المعاكس لقابلية الجسم في الاحتفاظ التام بحركتها.

تعرف على القوة في الفيزياء | تعريفها وانواعها.

أشهر الأمثلة لقانون نيوتن الأول

يتوفر عدد من الأمثلة والتي تشير لتفسير هذا القانون، فعلى سبيل المثال فإن الحركة الخاصة بالطائرة عندما يقوم الطيار الذي يقودها بالتغيير من الوضعية الخاصة بالدواسة الخاصة بالوقود فسيكون تحرك الطائرة مطبق للقواعد الخاصة بالقانون الأول لنيوتن.

مثال آخر على الأشياء التي من الممكن أن يكون تحركها وفقًا لهذا القانون حركة الكرة التي حال سقوطها بالجو، ستكون بحركة واندفاع وفي اتجاه معين.

ويحكم تلك الحركة القانون لنيوتن الأول، وكذلك الحركة الخاصة بإطلاق الصواريخ بالغلاف الجوي، وكذلك التغير في الحركة للطائرة الورقية، وذلك يكون وفقًا للاتجاه الذي يكون فيه هبوب الريح.

تتعدد الأمثلة ومن بينها أيضًا الكرة الخاصة بلعبة الجولف فمن المعروف أنه قبل أن تبدأ تلك اللعبة تكون الكرة المخصصة لها موجودة على الأرض ولكنها غير متحركة أي أنها في حالة السكون التام.

وبالاستعمال للعصا الخاصة باللعبة يتم تغيير وضعها من السكون التام إلى الحركة، وهذا ما يجعل حالة اتزانها وسكونها تنعدم، وبالتالي تتحرك بالسرعة الثابتة، وحركتها تكون منتظمة وتكون باتجاه معين.

حينما تتحرك مركبة في اتجاهها بالسرعة الثابتة، والحركة المنتظمة، وحينما يقوم قائدها بالضغط على دواستها فإنها لا تزال ثابتة بعض الشيء على سرعتها.

ولكن شيء فشيء تقل تلك السرعة لحين أن تصل السرعة للقيمة صفر، وتصل السيارة لحالة الاتزان، وتصبح ساكنة، وهذا يرجع لكون السيارة وقعت تحت التأثير للقوة الخاصة بالاحتكاك من الخارج مما أدى إلى الحالة التي أدت بها إلى التوقف.

قوة الاحتكاك هي تلك التي تكون عاملة في اتجاه يكون في الناحية المعاكسة للتحرك حال ملامسة جسيمين معًا، ومن دون الحدوث لأي أثر من قبل القوة الخارجية.

ولأن الاحتكاك قوته معاكسة للاتجاه فالحركة الخاصة بالسيارة تكون ثابتة قبل أن يقوم قائد السيارة بالضغط على موضع الدواسة.

قد يروق لك احتياطات الأمن والسلامة في المختبر.

كيف يكون الحساب لمقدار التغير بالحركة الخاصة بالجسم؟

في الحالة التي يكون فيها أي جسم ماضي في اتجاهه، وبسرعة تكون ثابتة، وأتى مقدار من القوة الخارجية فأثر على طبيعة تحرك الجسم، فلكي يتم الحساب للمقدار الخاص بالتغير بسرعة الجسم يكون باستخدام القانون الثاني لنيوتن.

قوانين نيوتن وأثرها على علوم الفضاء

القوانين التي جاء بها العالم نيوتن تكون واضحة أكثر ما يكون في الفلك الخارجي والفضاء، فلا تتواجد القوة الخاصة بالجاذبية الأرضية، كما لا تتواجد القوة الخاصة بالاحتكاك.

فأي جسيم في الفضاء الخارجي لا يتأثر بأي قوة وسرعته التي انطلق بها من الأرض إلى جنبات الفضاء ستكون ثابتة.

وسيظل في حالة تحركه الثابتة ولا يتوقف إلى ما لا نهاية حتى يكون هناك ثمة اصطدام بأي جسيم مادي آخر، أو يؤثر عليه أي جرم من الأجرام السماوية بقوة جذب معينة.

السبب في كون المركبات الفضائية غير عاملة بالوقود هو أن سرعتها تظل في حالة ثبات تبعًا لما قد أطلقته قوانين نيوتن وقانتونه الأول بالتحديد والذي قد سبقت الإشارة إليه بالنفصيل وعلى مدى تأثر حركة الجسيمات.

تابع للمزيد حول بحث شامل عن القوة المغناطيسية وأنواعها.

فيما قد سبق ذكره قد تعرفنا بالتفصيل على القانون الأول لنيوتن ومن خلال الشرح السابق قد أوضحنا الصبغة والنص الخاصين بهذا القانون.

كما أوضحنا الفكرة والأساس العلمي الذي قد قام عليه هذا القانون، ومن خلال سالف الفقرات السابقة قد تعرفنا على أهم الأمثلة.

والتي يكون تحركها بشكل كامل معتمد على هذا القانون، وكذلك ذكرنا السر في كون المسابر الفضائية حركتها ثابتة والذي يرجع لهذا القانون.