دیدکلی

وقتی چکشی را به میخ می‌کوبیم تا میخ در دیوار فرو رود، چکش به هنگام تماس با میخ بر آن اثر می‌کند و نتیجه این اثر فرو رفتن میخ در دیوار است هنگامی که چوبی را با اره می‌بریم اره در محل تماس با چوب بر ذرات آن اثر می‌کند و ذرات چوب را از هم جدا می‌کند هنگام لگد زدن به توپ فوتبال ، بازیکن در تماس با توپ بر آن اثر می‌کند و در نتیجه این اثر ، توپ به سویی پرتاب می‌شود. وقتی یک شانه پلاستیکی را به موهای خود مالش می‌دهیم و به خرده‌های کاغذ نزدیک می‌کنیم شانه پلاستیکی بر خورده‌های کاغذ اثر می‌کند و آنها را به طرف خود جذب می‌کند، هر گاه یک آهنربا را به براده‌های آهن نزدیک کنیم آهنربا بر براده‌های آهن اثر می‌کند و آنها را به طرف خود جذب می‌کند.

در فیزیک این گونه اثرها را به نیرویی که جسم به جسم دیگر وارد می‌کند نسبت می‌دهند. به این ترتیب چکش برای فرو بردن میخ در دیوار بر آن نیرو وارد می‌کند یا بازیکن برای لگد زدن با پای خود به توپ فوتبال نیرو وارد می‌کند، یک آهنربا از راه دور به براده‌های آهن نیرو وارد می‌کند. زمین از فاصله دور بر ماه اثر می‌کند و باعث گردش ماه به دور زمین می‌شود، لذا بعضی از نیروها بطور مستقیم بین دو جسم وارد می‌شود و برخی از نیروها بطور غیر مستقیم و از فاصله دور بین دو جسم وارد می‌شود.

سیر تحولی و رشد

بررسی حرکت اجسام و یافتن عامل آن از قرنها پیش ذهن بشر را به خود مشغول کرده بود، بطوری که توضیح ارسطویی حرگت که با بسیاری از مشاهدات مبتنی بر حس سازگار بود برای مدت بیست قرن مورد پذیرش عام بود.
ارسطو معتقد بود هر جسم حتی برای ادامه حرکت یکنواخت نیاز به نیرو دارد این تصور از برداشت غیر مو شکافانه حرکت اجسام در زندگی روزمره ناشی می‌شود، زیرا به تجربه ثابت شده بود که اگر از هل دادن صندوقی که روی سطح افقی و با سرعت ثابت حرکت می‌کند دست بردارند، یعنی به آن نیرو وارد نکنند صندوق از حرکت باز می‌ایستد.

گالیله با انجام آزمایش و پس از آن با تعمیم ذهنی نتیجه‌های آزمایش نخستین کسی بود که در برداشت ارسطو از علل حرکت تردید کرد و بی‌نیازی حرکت یکنواخت اجسام به نیرو را ارائه کرد. نیوتن که در سال مرگ گالیله به دنیا آمد با بهره گیری از هوش سرشار خود بررسیهای دقیقی درباره حرکت انجام داد و با تدوین قانونهای حرکت که به نام خود او نام گذاری شده بود توانست قدم بزرگی بردارد.

قانون اول نیوتن

اگر بر جسمی هیچ نیرویی وارد نشود آن جسم به حرکت یکنواخت خود در راستای خط مستقیم ادامه می‌دهد، اگر جسم در ابتدا ساکن باشد در حالت سکون باقی می‌ماند. یکی از وسایلی که در آزمایشگاه با آن می‌توان شرایطی را فراهم کرد تا در راستای افقی تقریبا نیرویی بر جسم وارد نشود ریل هواست روی دو وجه یک محفظه توخالی تعداد زیادی سوراخ ریز وجود دارد بطوری که هوا به سرعت وارد محفظه شده و از تمام سوراخها خارج می‌شود. هر گاه ضربه خفیفی به جسم روی ریل وارد کنیم شروع به حرکت با سرعت یکنواخت می‌کند.

• قانون اول نشان می‌دهد که هر جسم وضعیت خود را تغییر نمی‌دهد مگر آنکه توسط یک عامل خارجی مجبور به اینکار شود. این ویژگی ماده را لختی می‌نامند.
  
  
• قانون اول تفاوتی بین جسم ساکن و جسمی که با سرعت ثابت حرکت می‌کند قائل نمی‌شود.

قانون دوم نیوتن

این قانون رابطه شتاب جسم را با نیرویی که به آن وارد می‌شود به صورت زیر بیان می‌کند:

شتاب جسمی به جرم m که نیروی F بر آن وارد می‌شود هم جهت و متناسب با نیروی وارد برآن است و با جرم جسم نسبت وارون دارد a = F/m در این رابطه F برآیند همه نیروهایی است که به دلیل برهمکنش اجسام دیگر با جسم مورد نظر روی جسم وارد می‌شود، a شتاب و m جرم جسم است.

قانون سوم نیوتن

اگر جسم (1) بر جسم (2) نیرو وارد کند ، جسم (2) نیز متقابلا بر جسم (1) نیرو خواهد کرد، اگر نیرویی را که جسم (2) بر جسم (1) وارد می‌کند F₂₁ و نیرویی را که جسم (1) بر جسم (2) وارد می‌کند F₁₂ بنامیم این دو نیرو هم اندازه ، هم راستا و در سوی مخالف یکدیگرند یعنی F₂₁ = -F₂₁.

• اگر یکی از دو نیرو را کنش بنامیم نیروی دیگر واکنش نامیده می‌شود.
  
  
• مفهوم اساسی در قانون سوم نیوتن که باید حتما به آن توجه شود این است که قطعا نیروی تک در طبیعت وجود ندارد. یعنی نیروهای موجود در طبیعت همواره به صورت دوتایی هستند.
  
  

سه قانون مطرح شده در بالا فقط قسمتی از برنامه مکانیک کلاسیک است باید به روشهایی برای محاسبه نیروی وارد بر یک جسم معین بر حسب خواص آن دست یابیم، لذا توابع مختلفی از نوع زیر را باید مشخص کنیم: تابعی از خواص ذره و محیط آن = F و معادله‌ای بدست بیاوریم که بوسیله آن شتاب ذره را برحسب خواص آن و محیطش محاسبه کنیم، زیرا به وضوح می‌بینیم که نیرو شتاب ذره را ، از یک طرف با خواص آن و از طرف دیگر با محیطش مربوط می‌کند. تعداد محیطهای ممکن برای ذره شتابدار زیاد است، در زیر به چند مورد از آنها اشاره شده:

نیروی فنری

جسمی که بوسیله فنر روی یک سطح ناهموار افقی به جلو رانده می‌شود، نیروی فنری به صورت F = -Kx بر آن اثر می‌کند که در آن x افزایش طول فنر و K ثابتی است وابسته به فنر. به علت ناهموار بودن سطح ، نیروی اصطکاک به صورت F = µmg که در آن µ ضریب اصطکاک و mg وزن جسم است بر جسم وارد می‌شود.

نیروی وزن

بر توپی که در هوا در حال حرکت است نیروی F = mg به نام نیروی وزن به سمت پایین وارد می‌شود.

قانون جهانی گرانش

بر ماهواره‌ای که در فاصله r از مرکز زمین در حال حرکت است، نیروی گرانشی معادل F = GmM/r² وارد شود که G ثابت جهانی گرانش ، m جرم ماهواره ، M جرم زمین است و جهت نیروی F به طرف مرکز زمین است.

قانون الکترواستاتیک کولن

بر الکترودی که در مجاورت کره‌ای با بار مثبت حرکت می‌کند نیروی (F=(1/4πε₀)( eQ/r² وارد می شود که ε₀ یک ضریب ثابت ، e بار الکترون و Q بار روی کره و r فاصله الکترون تا مرکز کره است.

قوانین اصطکاک

نیروی اصطکاک میان سطوح ساکن نسبت به یکدیگر نیروی اصطکاک ایستایی می‌گویند و از رابطه f_s = µ_sN تبعیت می‌کنند که در µ_s ضریب اصطکاک ایستایی و N نیروی عمودی شده از سطح تماس است. نیروی اصطکاک جنبشی f_k میان سطوح خشک و لغزنده از همان قانون مربوط به اصطکاک ایستایی تبعیت می‌کند. f_k = µ_kN که µ_k ضریب اصطکاک جنبشی و N نیروی عمودی وارد شده از سطح تماس به جسم است.