Newtons love

Grundbeskrivelse

Newtons love beskriver, hvordan legemer (ting, som har en masse) reagerer på kraftpåvirkninger og den resulterende bevægelse. De 3 love danner, sammen med impulsbevarelsessætningen, grundlaget for den klassiske mekanik.

De 3 love er som følger

Newtons 1. lov: Inertiloven

Inerti er et legemes (noget, der har masse) "modstand" mod at ændre retning.

Newtons 1. lov siger, at påvirkes et legeme ikke af en resulterende kraft, vil det enten ligge stille eller blive ved at bevæge sig med konstant hastighed i samme retning.

Newtons 2. lov: Kraftloven

Når noget med en masse m påvirkes af en resulterende kraft F, vil det ændre hastighed. 

En resulterende kraft er den kraft, der bliver tilbage, når alle lige store og modsat rettede kræfter ophæver hinanden. Det er meget almindeligt at alle kræfter ophæver hinanden, så der slet ikke er nogen resulterende kraft. Det gælder f.eks. når man står på Jordens overflade. Her trækker tyngdekraften nedad, men man bæres oppe af underlagets trykkraft mod fodsålerne, der giver en lige så stor kraft opad.

En accelererende bils motorkraft påvirker bilen - via hjulenes friktion mod vejen - med en fremadrettet  kraft, der resulterer i bilens acceleration.

Ændring i hastighed er det, man kalder accelerationen a. Newtons 2. lov giver sammenhængen mellem de 3 størrelser. \[F=ma\]

Newtons 3. lov: Loven om aktion/reaktion

Newtons 3. lov beskriver, hvad der sker, når man for eksempel skubber til en kasse. Trykket man mærker mod hænderne er fordi kassen skubber tilbage med en lige så stor modsatrettet kraft.

Uddybende beskrivelse

Vi tager udgangspunkt i to biller, der står på skøjter. Hvis den ene skubber den anden, kan man nemt se alle 3 love i aktion. 

Newtons love i aktion. (Chano Birkelind)

En forudsætning er dog, at der ingen gnidning er mellem isen og skøjterne.

Til at starte med er der ingen resulterende kraft, der påvirker dem. Så de to biller står stille. Og det vil de blive ved med, indtil der tilføres en kraft.

Den store røde bille skubber nu til den lille grønne. Men selvom det er den røde, der udfører handlingen, bliver der skubbet tilbage med en lige så stor modsatrettet kraft fra den grønne bille.

Fordi den røde bille er meget tungere end den grønne, vil dens acceleration være tilsvarende mindre i følge Newtons 2. lov. Hvis vi antager at den røde billes masse er 2 gange den grønnes vil dens acceleration være halvt så stor.

\[F=m_{1}a_{1} = m_{2}a_{2}=2 \cdot m_{1} \cdot \frac{1}{2}a_{1}\]

Så snart de to billers hænder ikke rører ved hinanden længere, er der igen ingen resulterende kraft, så nu gælder Newtons 1. lov om inerti. De vil derfor fortsætte med den hastighed de opnåede, mens de skubbede hinanden. Netop fordi den røde bille accelererer langsommere, vil dens hastighed også være lavere end den grønnes.

Som sagt er der ingen gnidning med isen, så de to biller vil blive ved at glide længere og længere fra hinanden, indtil de støder på en forhindring.

Faktisk kan man se effekten af Newtons 3. lov endnu et sted i eksemplet. Nemlig i normalkraften, der ophæver tyngdekraften fra jorden.

Newtons love gælder kun i såkaldte inertialsystemer. Et inertialsystem er et koordinatsystem eller lignende, hvor newtons 1. lov holder. Hvis et system ikke opfylder dette krav, ved for eksempel at rotere, kan der være tale om fiktive kræfter.

Chano Birkelind