Sir Isaac Newton ‘ s three laws of motion írja le a mozgást a hatalmas testek és hogyan hatnak egymásra. Míg Newton törvényei ma nyilvánvalónak tűnhetnek számunkra, több mint három évszázaddal ezelőtt forradalminak tekintették őket.Newton minden idők egyik legbefolyásosabb tudósa volt. Ötletei a modern fizika alapjává váltak. A korábbi tudósok, köztük Galilei és Arisztotelész munkáiból származó ötletekre épített, és képes volt bizonyítani néhány olyan elképzelést, amelyek csak a múltban voltak elméletek. Optikát, csillagászatot és matematikát tanult — feltalálta a kalkulust. (Gottfried Leibniz német matematikusnak is tulajdonítják, hogy körülbelül ugyanabban az időben önállóan fejlesztette ki.)
Newton talán leginkább a gravitáció és a bolygók mozgásának tanulmányozásában végzett munkájáról ismert. Sürgette a csillagász Edmond Halley miután beismerte, hogy elvesztette a bizonyíték elliptikus pályák néhány évvel korábban, Newton megjelent törvényeit 1687-ben, az ő alapvető munka “Philosophi ++ Naturalis Principia Mathematica” (matematikai alapelvei természetes filozófia), amelyben hivatalossá a leírást, hogy a hatalmas testek mozognak hatása alatt a külső erők.
három törvényének megfogalmazásakor Newton egyszerűsítette a hatalmas testek kezelését azáltal, hogy matematikai pontoknak tekintette őket méret vagy forgás nélkül. Ez lehetővé tette számára, hogy figyelmen kívül hagyja az olyan tényezőket, mint a súrlódás, a légellenállás, a hőmérséklet, az anyag tulajdonságai stb., és összpontosítson olyan jelenségekre, amelyeket kizárólag tömeggel, hosszúsággal és idővel lehet leírni. Következésképpen a három törvény nem használható a nagy merev vagy deformálható tárgyak viselkedésének pontos leírására; sok esetben azonban megfelelően pontos közelítéseket nyújtanak.
Newton törvényei a hatalmas testek inerciális referenciakeretben történő mozgására vonatkoznak, amelyet néha newtoni referenciakeretnek hívnak, bár maga Newton soha nem írt le ilyen referenciakeretet. Az inerciális referenciakeret 3 dimenziós koordinátarendszerként írható le, amely álló vagy egyenletes lineáris mozgásban van., azaz nem gyorsul vagy forog. Megállapította, hogy egy ilyen inerciális referenciakereten belüli mozgást három egyszerű törvény írhatja le.
a mozgás első törvénye kimondja: “a nyugalomban lévő test nyugalomban marad, a mozgásban lévő test pedig mozgásban marad, hacsak külső erő nem hat rá.”Ez egyszerűen azt jelenti, hogy a dolgok önmagukban nem indulhatnak el, nem állhatnak meg, vagy nem változtathatnak irányt. Bizonyos erőre van szükség, amely kívülről hat rájuk, hogy ilyen változást okozzon. A hatalmas testeknek ezt a tulajdonságát, hogy ellenálljanak mozgásállapotuk változásainak, néha tehetetlenségnek nevezik.
a mozgás második törvénye leírja, hogy mi történik egy hatalmas testtel, amikor egy külső erő hat rá. Azt állítja: “a tárgyra ható erő megegyezik az adott tárgy tömegével, szorozva annak gyorsulásával.”Ezt matematikai formában írják, mint F = ma, ahol F az erő, m a tömeg, a pedig a gyorsulás. A félkövér betűk azt jelzik, hogy az erő és a gyorsulás vektormennyiségek, ami azt jelenti, hogy mind nagyságuk, mind irányuk van. Az erő lehet egyetlen erő, vagy lehet egynél több erő vektorösszege, amely az összes erő egyesítése után a nettó erő.
amikor egy állandó erő hat egy hatalmas testre, akkor felgyorsul, azaz állandó sebességgel megváltoztatja a sebességét. A legegyszerűbb esetben a nyugalmi állapotban lévő tárgyra kifejtett erő az erő irányába gyorsul. Ha azonban az objektum már mozgásban van, vagy ha ezt a helyzetet mozgó referenciakeretből nézzük, akkor úgy tűnhet, hogy a test felgyorsítja, lelassítja vagy irányt változtat az erő irányától, valamint az objektum és a referenciakeret egymáshoz viszonyított irányától függően.
a mozgás harmadik törvénye kimondja: “minden cselekvésre egyenlő és ellentétes reakció lép fel.”Ez a törvény leírja, mi történik egy testtel, amikor erőt gyakorol egy másik testre. Az erők mindig párban fordulnak elő, tehát amikor az egyik test a másik ellen tolja, a második test ugyanolyan keményen Tolja vissza. Például, amikor tolsz egy szekeret, a szekér hátrafelé tolódik; amikor húzol egy kötelet, a kötél visszahúzódik ellened; amikor a gravitáció a földhöz húz, a talaj a lábadhoz tolja; és amikor egy rakéta meggyújtja az üzemanyagát mögötte, a táguló kipufogógáz megnyomja a rakétát, aminek következtében felgyorsul.
Ha az egyik objektum sokkal-sokkal masszívabb, mint a másik, különösen abban az esetben, ha az első objektum a földhöz van rögzítve, gyakorlatilag az összes gyorsulás a második objektumhoz kerül, és az első objektum gyorsulása biztonságosan figyelmen kívül hagyható. Például, ha úgy döntesz, hogy dobja a baseball, hogy a nyugat, akkor nem kell figyelembe venni, hogy valójában okozott a forgatás a föld, hogy gyorsítsák fel valaha is olyan kicsit, miközben a labda a levegőben. Ha azonban görkorcsolyán állna, és előre dobna egy bowling labdát, észrevehető sebességgel kezdene hátrafelé mozogni.
A három törvényt számtalan kísérlet igazolta az elmúlt három évszázadban, és még mindig széles körben használják a mai napig, hogy leírják azokat a tárgyakat és sebességeket, amelyekkel a mindennapi életben találkozunk. Ezek képezik az alapját annak, amit ma klasszikus mechanikának nevezünk, amely olyan hatalmas tárgyak tanulmányozása, amelyek nagyobbak, mint a kvantummechanika által megcélzott nagyon kicsi skálák, és amelyek lassabban mozognak, mint a relativisztikus mechanika által megcélzott nagyon nagy sebességek.