Legile mișcării ale lui Newton

 (Legile lui Newton, în latină, din cartea originală Principian Mathematica din 1687)

Legile mișcării lui Newton sunt trei legi fizice care, împreună, au pus bazele mecanicii clasice. Ele descriu relația dintre un corp și forțele care acționează asupra lui și mișcarea lui ca răspuns la acele forțe. Mai exact, prima lege definește forța calitativ, a doua lege oferă o măsură cantitativă a forței, iar a treia afirmă că nu există o singură forță izolată. Aceste trei legi au fost exprimate în mai multe moduri, în aproape trei secole, și pot fi rezumate după cum urmează:

1. Prima lege: Într-un cadru de referință inerțial, un obiect rămâne în repaus, sau continuă să se miște cu o viteză constantă, dacă nu este acționat de o forță.
2. A doua lege: Într-un cadru de referință inerțial, suma vectorială a forțelor F pe un obiect este egală cu masa m a acelui obiect înmulțită cu accelerația a obiectului: F = ma. (Se presupune aici că masa m este constantă.)
3. A treia lege: Când un corp exercită o forță asupra unui al doilea corp, cel de-al doilea corp exercită simultan o forță egală în mărime și opusă în direcția primului corp.

Cele trei legi ale mișcării au fost compilate pentru prima dată de Isaac Newton în Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Principiile matematice ale filozofiei naturale), publicată pentru prima dată în 1687. Newton le-a folosit pentru a explica și a investiga mișcarea multor obiecte și sisteme fizice. De exemplu, în cel de-al treilea volum al textului, Newton a arătat că aceste legi de mișcare, combinate cu legea gravitației universale, au explicat legile lui Kepler despre mișcarea planetară.

O a patra lege este deseori descrisă și în bibliografie, care afirmă că forțele se adună ca vectori, adică forțele respectă principiul suprapunerii.

Prezentare generală

Legile lui Newton sunt aplicate obiectelor care sunt idealizate ca mase punctuale unice, în sensul că dimensiunea și forma corpului obiectului sunt neglijate pentru a se concentra mai ușor asupra mișcării sale. Acest lucru se poate face atunci când obiectul este mic în comparație cu distanțele implicate în analiza sa, sau deformarea și rotirea corpului nu au nicio importanță. În acest fel, chiar și o planetă poate fi idealizată ca o particulă pentru analiza mișcării sale orbitale în jurul unei stele.

În forma lor originală, legile mișcării lui Newton nu sunt adecvate pentru a caracteriza mișcarea corpurilor rigide și a corpurilor deformabile. Leonhard Euler în 1750 a introdus o generalizare a legilor de mișcare ale lui Newton pentru corpurile rigide numite legile mișcării lui Euler, aplicate ulterior și pentru corpurile deformabile asumate ca un continuum. Dacă un corp este reprezentat ca o asamblare a particulelor discrete, fiecare guvernată de legile mișcării lui Newton, atunci legile lui Euler pot fi derivate din legile lui Newton. Cu toate acestea, legile lui Euler pot fi considerate axiome care descriu legile mișcării pentru corpuri extinse, independent de orice structură a particulelor.

Legile lui Newton se referă numai la un anumit set de cadre de referință numite cadre de referință newtoniene sau inerțiale. Unii autori interpretează prima lege ca definind ce este un cadru de referință inerțial; din acest punct de vedere, a doua lege este valabilă numai atunci când observația este făcută dintr-un cadru de referință inerțial și, prin urmare, prima lege nu poate fi dovedită ca un caz special al celui de-al doilea. Alți autori tratează prima lege ca un corolar al celei de-a doua. Conceptul explicit al unui cadru de referință inerțial nu a fost dezvoltat decât după moartea lui Newton.

În interpretarea dată masa, accelerația, impulsul și (cel mai important) forța sunt presupuse a fi cantități definite extern. Aceasta este cea mai obișnuită, dar nu singura interpretare a modului în care se poate considera că legile sunt o definiție a acestor cantități.

Tehnica newtoniană a fost înlocuită de relativitate specială, dar este încă utilă ca o aproximare când vitezele implicate sunt mult mai lent decât viteza luminii.