NEWTONOVI ZAKONI
Pitanja o zakonitostima kretanja tijela koja međudjeluju sa
okolinom osnovna su pitanja koja je moguće postaviti o svijetu oko nas. Ta su
pitanja obilježila razvoj fizike krajem 19. stoljeća.
Bitne ideje i zakone koji uspješno rješavaju ovu problematiku izložio je
Newton
u
djelu
Principia
(1687.). Ova su pitanja, međutim, zaokupljala patnju naučnika i u
toku dva stoljeća prije Newtona.
Jedno od osnovnih pitanja u vezi sa kretanjem tijela je:
Koje je prirodno stanje kretanja tijela?
Do pronalaženja zadovoljavajućeg odgovora, datog u okviru Newtonove mehanike,
trebalo je proći gotovo 2000 godina počevši od prve slike što su je razvili
antički
filozofi
, posebno
Aristotel
(384. - 322. godine p.n.e.). U svom djelu Fizika
raspravlja o kretanju u smislu postojanja prirodnih kretanja koja se odvijaju sama
po sebi i za koja nije potreban vanjski uticaj, i neprirodnih koja se ne odvijaju sama
po sebi i za koja mora postojati vanjski uticaj. Prirodna zemaljska kretanja, prema
Aristotelovom shvatanju, su spuštanje ''teških'' tijela na Zemlju, dizanje ''laganih''
tijela uvis.
Aristotel je
svoje zaključke donosio samo na temelju opažanja, a površan
posmatrač će i danas reći da težak kamen pada na Zemlju i kad na njega ne
djelujemo, a da se topli zrak ili dim diže uvis sam po sebi. Ono što još bitno
nedostaje u
aristotelovskoj filozofiji
je:
predviđanje kako bi se određene pojave trebale odvijati u novoj situaciji i
eksperiment kojim bi se predviđanja provjerila
.
Da bismo shvatili cjelokupan Newtonov doprinos mehanici, prije treba imati uvid u
ideje koje su postojale prije njega, i bitne korake koje je morao učiniti.
Isaac Newton
je rođen 25. decembra 1642. u selu
Woolsthorpu
u engleskoj
pokrajini Lincolnshire. Počeo se školovati u okolnim gradićima, a sa deset godina
upisao se u gimnaziju u obližnjem
Granthamu
. Za vrijeme školovanja živio je u
kući farmaceuta Clarka, od kojega je naučio osnove hemije i
zbog koga je, vjerojatno, cijeli svoj život bio zainteresiran za hemijske procese. U
Generalizacija ovog rezultata poznata je kao Galilejev princip inercije, koji se može
formulirati na slijedeći način:
Tijelo koje ne međudjeluje s okolinom kreće se ravnomjerno po pravcu.
Galilejev princip inercije je možda najapstraktniji pojam u fizici jer ga je nemoguće
provjeriti.
Ovaj zakon je imao ključnu ulogu u razvoju mehanike kao prvi iskorak iz
aritotelovske fizike. U okviru aristotelovske fizike jedino bi mirovanje bilo
prirodno stanje kretanja u ovom slučaju, jer da bi se tijelo kretalo, pa čak i stalnom
brzinom, mora
postojati vanjski uticaj. Odnosno,da pokrenemo tijelo koje miruje potrebna je
određena sila.
Proučavajući Newton je došao do svog prvog zakona.
U originalu, na latinskom, Prvi Newtonov zakon glasi :
„Lex I:Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi
uniformiter in directum, nisi quatenus a viribus impressis cogitur statum illum
mutare.“
„Svako tijelo će ostati u stanju mirovanja ili ravnomjernog pravolinijskog
kretanja sve dok pod djelovanjem vanjskih sila to stanje ne promijeni“
Prvi Newtonov zakon ne vrijedi u svakom referentnom sistemu. Kao primjer se
može uzeti kuglica koja miruje na stolu u vozu, koji se kreće jednoliko po pravcu,
pomaknuti će se čim voz uspori ili ubrza, iako okolina pri tom ne djeluje direktno
na nju. Sistemi u kojima vrijedi Prvi Newtonov zakon, tj. zakon inercije, nazivaju
se
inercijalni sistemi
. Npr. Voz koji se zaustavlja čini ubrzan sistem s obzirom na
sistem Zemlje, pa ne može biti inercijalni sistem.
2.1 Eksperiment
Najjednostavniji dokaz ovog zakona jeste onaj koji
je (prije četiri stoljeća) izveo Galileo s kuglicom koja se kotrlja po horizontalnoj
ploči i uz kosinu. Dvije su sile koje trebamo smanjiti ili pokušati izbjeći
–
gravitacija
i sila trenja. Kako bismo smanjili trenje izvest ćemo eksperiment sa
staklenom kuglicom na staklenoj podlozi (koeficijent trenja je najmanji među dva
stakla), a radi smanjenja gravitacije uzet ćemo kuglicu male mase i pokušati se što
više udaljiti od središta Zemlje.
